CN115790758A - 基于温度补偿的伽马传感器计数矫正方法 - Google Patents

基于温度补偿的伽马传感器计数矫正方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于温度补偿的伽马传感器计数矫正方法，首先将所述计量体系进行标定，同步获取若干标定伽马计数和标定管线温度，并基于此计算得到若干瞬时温度补偿系数，并由瞬时温度补偿系数计算得到空管温度补偿系数；最后将所述计量体系应用于在线计量，获取在线伽马计数和在线管线温度，并由此计算伽马计数传感器的在线补偿计数。采用本发明方法的显著效果是，通过计算伽马传感器温度补偿系数，对其伽马计数进行修正补偿，以达到对伽马传感器计数进行矫正、纠偏的目的，以提高后续流量计量的准确性。

Description

基于温度补偿的伽马传感器计数矫正方法
技术领域
本发明涉及放射源流量计量技术，具体涉及伽马传感器的矫正纠偏方法。
背景技术
在保持介质稳定及结构不变的情况下，γ传感器计数会随着所处环境温度的升高而增加，这就是γ传感器/探头的温度效应。图1为现有伽马射线流量计的空管单能计数随温度变化曲线图。从图1可以看出，单能伽马计数随温度变化而波动，二者的变化规律大体但不完全一致。在流量计量时，含气率
Figure SMS_2
的计算公式为
Figure SMS_6
，其中
Figure SMS_9
伽马射线穿过空管时的计数，
Figure SMS_3
为伽马射线穿过多相流时的计数，从该式可以看出，温度变化带来的计数（
Figure SMS_5
、
Figure SMS_7
）波动必然影响
Figure SMS_10
的计量，尤其在计算超高含气（
Figure SMS_1
>95%）时，液量计量和
Figure SMS_4
关系相当敏感，由温度变化带来的计算误差非常显著，不可忽视。为提高测量的平稳性和相对准确性，需要对温度引起的γ传感器计数（
Figure SMS_8
、
Figure SMS_11
）的偏差进行纠正。
发明内容
为解决以上技术问题，本发明提供一种基于温度补偿的伽马传感器计数矫正方法，其针对现有的伽马射线流量计量体系受温度影响后，其伽马传感器的计数偏差进行纠偏矫正。
伽马射线流量计量体系包括流道、伽马发射装置和伽马计数传感器；
所述伽马发射装置发出伽马射线，伽马射线径向穿过流道后由所述伽马计数传感器接收，所述伽马计数传感器对接收到的伽马进行计数。
本发明采用的主要技术方案按以下步骤进行：
步骤一、将所述计量体系进行标定，同步获取若干标定伽马计数
Figure SMS_12
和标定管线温度
Figure SMS_13
；
按以下公式计算伽马计数传感器的瞬时温度补偿系数
Figure SMS_14
：
Figure SMS_15
；
其中：
Figure SMS_16
为第
Figure SMS_17
个标定伽马计数；
Figure SMS_18
；
Figure SMS_19
为获取的标定伽马计数的数据总量；
Figure SMS_20
为伽马计数传感器的第
Figure SMS_21
个瞬时温度补偿系数；
Figure SMS_22
；
Figure SMS_23
为获取的标定伽马计数的数据总量；
Figure SMS_24
为第
Figure SMS_25
个标定管线温度；
Figure SMS_26
；
Figure SMS_27
为获取的标定管线温度的数据总量；
Figure SMS_28
为指定的基准伽马计数；
Figure SMS_29
为指定的基准管线温度；
步骤二、取
Figure SMS_30
个瞬时温度补偿系数
Figure SMS_31
的平均值，计算得到空管温度补偿系数
Figure SMS_32
；
步骤三、将所述计量体系进行应用于在线计量，同步获取在线伽马计数
Figure SMS_33
和在线管线温度
Figure SMS_34
，并按照以下公式计算所述伽马计数传感器的在线补偿计数
Figure SMS_35
；
Figure SMS_36
；
其中：
Figure SMS_37
为第
Figure SMS_38
个在线补偿计数；
Figure SMS_39
；
Figure SMS_40
为获取的在线伽马计数的数据总量；
Figure SMS_41
为第
Figure SMS_42
个在线伽马计数；
Figure SMS_43
；
Figure SMS_44
为获取的在线伽马计数的数据总量；
Figure SMS_45
为第
Figure SMS_46
个在线管线温度；
Figure SMS_47
；
Figure SMS_48
为获取的在线管线温度的数据总量；
Figure SMS_49
为指定的基准管线温度。
附图说明
图1为现有伽马射线流量计的空管单能计数随温度变化曲线图；
图2为采用本发明方法前、后案例二对应的原始计数/温度/在线补偿计数-时间散点图；
图3为采用本发明方法前、后案例二对应的差压/气流量-时间散点图。
具体实施方式
以下结合实施例和附图对本发明作进一步说明。
一种伽马射线流量计量体系，所述计量体系包括流道、伽马发射装置、伽马计数传感器和温度变送器；所述伽马发射装置发出伽马射线，伽马射线径向穿过流道后由所述伽马计数传感器接收，所述伽马计数传感器对接收到的伽马进行计数；所述温度变送器用于测量管线温度。
一种基于温度补偿的伽马传感器计数矫正方法，按以下步骤进行：
步骤一、将所述计量体系进行标定，同步获取若干标定伽马计数
Figure SMS_50
和标定管线温度
Figure SMS_51
；一般情况下，计量体系每分钟检测并输出一次标定伽马计数
Figure SMS_52
和标定管线温度
Figure SMS_53
；
为了使标定伽马计数
Figure SMS_54
和标定管线温度
Figure SMS_55
更具有代表性，其采集自一个连续的温度波动周期，常以连续的24小时作为一个温度波动周期。若干相同的温度波动周期形成一个标定/计量周期，同一个标定/计量周期内，
Figure SMS_56
、
Figure SMS_57
的波动很小；而随季节变化，如夏季/冬季分别对应两个不同的标定/计量周期，需要获取相应的
Figure SMS_58
、
Figure SMS_59
进行重新标定。
之后再按以下公式计算伽马计数传感器的瞬时温度补偿系数
Figure SMS_60
：
Figure SMS_61
；
其中：
Figure SMS_62
为第
Figure SMS_63
个标定伽马计数；
Figure SMS_64
；
Figure SMS_65
为获取的标定伽马计数的数据总量；
Figure SMS_66
为伽马计数传感器的第
Figure SMS_67
个瞬时温度补偿系数；
Figure SMS_68
；
Figure SMS_69
为获取的标定伽马计数的数据总量；
Figure SMS_70
为第
Figure SMS_71
个标定管线温度；
Figure SMS_72
；
Figure SMS_73
为获取的标定管线温度的数据总量；
Figure SMS_74
为指定的基准伽马计数；
Figure SMS_75
为指定的基准管线温度；
Figure SMS_76
和
Figure SMS_77
均为人为指定的，一种具体的指定方式是：对所述计量体系进行连续（如：连续24小时）的空管标定，以获得的平均管线温度作为基准管线温度
Figure SMS_78
，平均伽马空管计数作为基准伽马计数
Figure SMS_79
。
步骤二、取
Figure SMS_80
个瞬时温度补偿系数
Figure SMS_81
的平均值，计算得到空管温度补偿系数
Figure SMS_82
；
步骤三、将所述计量体系应用于进行在线计量，同步获取在线伽马计数
Figure SMS_83
和在线管线温度
Figure SMS_84
，并按照以下公式计算所述伽马计数传感器的在线补偿计数
Figure SMS_85
；
Figure SMS_86
；
其中：
Figure SMS_87
为第
Figure SMS_88
个在线补偿计数；
Figure SMS_89
；
Figure SMS_90
为获取的在线伽马计数的数据总量；
Figure SMS_91
为第
Figure SMS_92
个在线伽马计数；
Figure SMS_93
；
Figure SMS_94
为获取的在线伽马计数的数据总量；
Figure SMS_95
为第
Figure SMS_96
个在线管线温度；
Figure SMS_97
；
Figure SMS_98
为获取的在线管线温度的数据总量；
Figure SMS_99
为指定的基准管线温度。
由于伽马计数传感器所处位置的温度受周围环境温度以及管线流体温度的共同影响，以上对
Figure SMS_100
的计算过程中仅考虑了标定管线温度
Figure SMS_101
，可采用以下方式对
Figure SMS_102
予以修正：
同步获取在线伽马计数
Figure SMS_103
和在线管线温度
Figure SMS_104
时，还需要同时获取相同时间段内的实时环境温度
Figure SMS_105
，并按以下公式计算在线温度补偿系数
Figure SMS_106
：
Figure SMS_107
；
其中：
Figure SMS_108
为实时环境温度；
Figure SMS_109
；
Figure SMS_110
为获取的实时环境温度的数据总量；
Figure SMS_111
为实时环境温度
Figure SMS_112
的最大值；
Figure SMS_113
为实时环境温度
Figure SMS_114
的最小值；
再按下式计算所述在线补偿计数
Figure SMS_115
：
Figure SMS_116
。
为了测量实时环境温度
Figure SMS_117
，所述计量体系还匹配有环境温度表。
下面结合实际案例对本发明做进一步说明
案例一、某油井在某年8月，进行一次24小时空管标定，（约）每分钟测得一组数据，24小时空管标定共得到1458组空管温度
Figure SMS_118
和空管计数
Figure SMS_119
，
Figure SMS_120
；计算得到平均管线温度为29.73℃，平均伽马空管计数为7947548。
以平均管线温度为作为基准管线温度，
Figure SMS_121
=29.73℃，以平均伽马空管计数为基准伽马计数，
Figure SMS_122
=7947548。
按照含气率
Figure SMS_123
计算公式：
Figure SMS_124
；
其中：
Figure SMS_125
为油相对伽马射线的吸收系数；
Figure SMS_126
为水相对伽马射线的吸收系数；
Figure SMS_127
为气相对伽马射线的吸收系数；
Figure SMS_128
为含水率；
Figure SMS_129
伽马射线穿过空管时的计数；
Figure SMS_130
为伽马射线穿过多相流时的计数；
由于温度效应引起
Figure SMS_131
和
Figure SMS_132
波动变化，需要分别对其进行修正。
（1）、对
Figure SMS_133
的修正补偿：
此时，
Figure SMS_134
，
Figure SMS_135
，
Figure SMS_136
；按照以上方法对空管计数
Figure SMS_137
进行修正，并计算修正空管计数
Figure SMS_138
，有：
Figure SMS_139
计算得到1458个瞬时补偿系数
Figure SMS_140
，其平均数
Figure SMS_141
。
再按照以下公式计算
Figure SMS_142
：
Figure SMS_143
；
计算得到1458个修正空管计数
Figure SMS_144
，取平均值
Figure SMS_145
。
因此：
Figure SMS_146
原始计数为
Figure SMS_147
=7947548；
Figure SMS_148
修正后的计数为
Figure SMS_149
。
Figure SMS_150
修正后是一个固定值。
摘取运算过程中部分对应的空管温度
Figure SMS_151
、空管计数
Figure SMS_152
、瞬时补偿系数
Figure SMS_153
、修正空管计数
Figure SMS_154
数据如表1所示：
表1、24小时空管温度、空管计数、瞬时补偿系数、修正空管计数（摘取）
Figure SMS_155
（2）、对
Figure SMS_156
的修正补偿
此时
Figure SMS_157
；
Figure SMS_158
的计算方式有两种，分别为：
①、直接使用空管标定时得到的
Figure SMS_159
，将其作为
Figure SMS_160
，这时
Figure SMS_161
，
Figure SMS_162
；
Figure SMS_163
；
②、按照本发明的方法，向计量体系中通入三相流进行标定，得到若干
Figure SMS_164
、
Figure SMS_165
，计算得到相应的
Figure SMS_166
，将其作为
Figure SMS_167
；
一般的，以其中第①种方式确定
Figure SMS_168
。
再向计量体系中通入三相流进行计量，得到若干
Figure SMS_169
、
Figure SMS_170
，再按照相应公式计算
Figure SMS_171
；
Figure SMS_172
的计算过程与
Figure SMS_173
的修正过程一致，具体数据和计算过程不再赘述。
Figure SMS_174
的原始计数即为
Figure SMS_175
；
Figure SMS_176
修正后的计数即为
Figure SMS_177
；
Figure SMS_178
修正后是一个瞬时值。
至此，即可按照修正后的
Figure SMS_179
、
Figure SMS_180
计算经过补偿修正的实时含气率GVF，并基于修正补偿后的含气率GVF计算修正补偿后的气流量、液流量等。
案例二、按以上方法，对某油井在某年7月某天进行空管标定，获得若干相对应的空管温度
Figure SMS_181
、空管计数
Figure SMS_182
、差压DP，计算得到的
Figure SMS_183
为0.006817；对
Figure SMS_184
、
Figure SMS_185
进行修正时，均基于
Figure SMS_186
计算，则有
Figure SMS_187
。
所述差压DP由计量体系配套的差压传感器测得。
继续运行计量体系，向计量体系中通入三相流进行计量，伽马传感器得到若干在线伽马计数
Figure SMS_188
（称为“原始计数”）和在线管线温度
Figure SMS_189
（简称“温度”），原始计数-时间散点图见图2；温度-时间散点图见图2。
按照以上方法，对原始计数进行修正计算（
Figure SMS_190
），得到在线补偿计数（称为“温度补偿后计数@0.006817”）；温度补偿后计数@0.006817-时间散点图见图2。
根据温度补偿后计数@0.006817-时间散点图，人为调整
Figure SMS_191
的取值，直到使散点构成的曲线最平滑，此时的
Figure SMS_192
。
从图2可以看出，原始计数随温度的波动情况较为明显，而“温度补偿后计数@0.006817”随温度的波动情况不明显。
基于
Figure SMS_193
分别计算修正前、后的含气率，再基于修正前、后的含气率分别计算修正前、后的气流量，并将修正前、后的气流量进行比较，如图3所示。图3中，位于11:20右侧的竖直线为分割线，此分割线之前时间段的气流量是基于未经修正的
Figure SMS_194
、
Figure SMS_195
计算得到的；此分割线之后时间段的气流量是基于修正补偿后的
Figure SMS_196
、
Figure SMS_197
计算得到的；而差压DP数据未经过处理。
从图3可以看出，经过修正计算后，气流量的波动频率、幅度与差压DP的波动频率、幅度基本吻合，且基本保持稳定波动。而由于差压DP与真实气流量呈正相关，能较为准确的反应气流量的变化情况；因此经过修正计算得到的气流量与真实气流量的贴合度更高。
有益效果：采用本发明的方法，通过计算伽马传感器温度补偿系数，对其伽马计数进行修正补偿，以达到对伽马传感器计数进行矫正、纠偏的目的，以提高后续流量计量的准确性。
最后需要说明的是，上述描述仅仅为本发明的优选实施例，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于温度补偿的伽马传感器计数矫正方法，包括伽马射线流量计量体系，所述计量体系包括流道、伽马发射装置和伽马计数传感器；
所述伽马发射装置发出伽马射线，伽马射线径向穿过流道后由所述伽马计数传感器接收，所述伽马计数传感器对接收到的伽马进行计数；
其特征在于按以下步骤进行：
步骤一、对所述计量体系进行标定，同步获取若干标定伽马计数
Figure QLYQS_1
和标定管线温度
Figure QLYQS_2
；
按以下公式计算伽马计数传感器的瞬时温度补偿系数
Figure QLYQS_3
：
Figure QLYQS_4
；
其中：
Figure QLYQS_5
为第
Figure QLYQS_6
个标定伽马计数；
Figure QLYQS_7
；
Figure QLYQS_8
为获取的标定伽马计数的数据总量；
Figure QLYQS_9
为伽马计数传感器的第
Figure QLYQS_10
个瞬时温度补偿系数；
Figure QLYQS_11
；
Figure QLYQS_12
为获取的标定伽马计数的数据总量；
Figure QLYQS_13
为第
Figure QLYQS_14
个标定管线温度；
Figure QLYQS_15
；
Figure QLYQS_16
为获取的标定管线温度的数据总量；
Figure QLYQS_17
为指定的基准伽马计数；
Figure QLYQS_18
为指定的基准管线温度；
步骤二、取
Figure QLYQS_19
个瞬时温度补偿系数
Figure QLYQS_20
的平均值，计算得到空管温度补偿系数
Figure QLYQS_21
；
步骤三、将所述计量体系进行应用于在线计量，同步获取在线伽马计数
Figure QLYQS_22
和在线管线温度
Figure QLYQS_23
，并按照以下公式计算所述伽马计数传感器的在线补偿计数
Figure QLYQS_24
；
Figure QLYQS_25
其中：
Figure QLYQS_26
为第
Figure QLYQS_27
个在线补偿计数；
Figure QLYQS_28
；
Figure QLYQS_29
为获取的在线伽马计数的数据总量；
Figure QLYQS_30
为第
Figure QLYQS_31
个在线伽马计数；
Figure QLYQS_32
；
Figure QLYQS_33
为获取的在线伽马计数的数据总量；
Figure QLYQS_34
为第
Figure QLYQS_35
个在线管线温度；
Figure QLYQS_36
；
Figure QLYQS_37
为获取的在线管线温度的数据总量；
Figure QLYQS_38
为指定的基准管线温度。
2.根据权利要求1所述的基于温度补偿的伽马传感器计数矫正方法，其特征在于：在所述步骤一中，同步获取一个温度波动周期内的所述标定伽马计数
Figure QLYQS_39
和所述标定管线温度
Figure QLYQS_40
。
3.根据权利要求1所述的基于温度补偿的伽马传感器计数矫正方法，其特征在于：所述步骤一中，对所述计量体系进行连续的空管标定，以获得的平均管线温度作为基准管线温度
Figure QLYQS_41
，平均伽马空管计数作为基准伽马计数
Figure QLYQS_42
。
4.根据权利要求1所述的基于温度补偿的伽马传感器计数矫正方法，其特征在于：步骤三中，将所述计量体系进行应用于在线计量，同步获取在线伽马计数
Figure QLYQS_43
和在线管线温度
Figure QLYQS_44
时，同时获取相同时间段内的实时环境温度
Figure QLYQS_45
，并按以下公式计算在线温度补偿系数
Figure QLYQS_46
：
Figure QLYQS_47
；
其中：
Figure QLYQS_48
为实时环境温度；
Figure QLYQS_49
；
Figure QLYQS_50
为获取的实时环境温度的数据总量；
Figure QLYQS_51
为实时环境温度
Figure QLYQS_52
的最大值；
Figure QLYQS_53
为实时环境温度
Figure QLYQS_54
的最小值；
再按下式计算所述在线补偿计数
Figure QLYQS_55
：
Figure QLYQS_56
。
5.根据权利要求1所述的基于温度补偿的伽马传感器计数矫正方法，其特征在于：所述计量体系还包括温度变送器，该温度变送器用于测量管线温度。
6.根据权利要求1所述的基于温度补偿的伽马传感器计数矫正方法，其特征在于：所述计量体系还匹配有环境温度表，该环境温度表用于测量实时环境温度
Figure QLYQS_57
。
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