CN115790758B - 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，含气率的计算公式为，其中伽马射线穿过空管时的计数，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（、）波动必然影响的计量，尤其在计算超高含气（>95%）时，液量计量和关系相当敏感，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（、）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和标定管线温度；
按以下公式计算伽马计数传感器的瞬时温度补偿系数：
；
其中：
为第个标定伽马计数；
；为获取的标定伽马计数的数据总量；
为伽马计数传感器的第个瞬时温度补偿系数；
；为获取的标定伽马计数的数据总量；
为第个标定管线温度；
；为获取的标定管线温度的数据总量；
为指定的基准伽马计数；
为指定的基准管线温度；
步骤二、取个瞬时温度补偿系数的平均值，计算得到空管温度补偿系数；
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和在线管线温度，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；
；
其中：
为第个在线补偿计数；
；为获取的在线伽马计数的数据总量；
为第个在线伽马计数；
；为获取的在线伽马计数的数据总量；
为第个在线管线温度；
；为获取的在线管线温度的数据总量；
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和标定管线温度；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和标定管线温度；
为了使标定伽马计数和标定管线温度更具有代表性，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，、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、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：
；
其中：
为第个标定伽马计数；
；为获取的标定伽马计数的数据总量；
为伽马计数传感器的第个瞬时温度补偿系数；
；为获取的标定伽马计数的数据总量；
为第个标定管线温度；
；为获取的标定管线温度的数据总量；
为指定的基准伽马计数；
为指定的基准管线温度；
和均为人为指定的，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，平均伽马空管计数作为基准伽马计数。
步骤二、取个瞬时温度补偿系数的平均值，计算得到空管温度补偿系数；
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和在线管线温度，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；
；
其中：
为第个在线补偿计数；
；为获取的在线伽马计数的数据总量；
为第个在线伽马计数；
；为获取的在线伽马计数的数据总量；
为第个在线管线温度；
；为获取的在线管线温度的数据总量；
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，以上对的计算过程中仅考虑了标定管线温度，可采用以下方式对予以修正：
同步获取在线伽马计数和在线管线温度时，还需要同时获取相同时间段内的实时环境温度，并按以下公式计算在线温度补偿系数：
；
其中：
为实时环境温度；
；为获取的实时环境温度的数据总量；
为实时环境温度的最大值；
为实时环境温度的最小值；
再按下式计算所述在线补偿计数：
。
为了测量实时环境温度，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组空管温度和空管计数，；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，=29.73℃，以平均伽马空管计数为基准伽马计数，=7947548。
按照含气率计算公式：
；
其中：
为油相对伽马射线的吸收系数；
为水相对伽马射线的吸收系数；
为气相对伽马射线的吸收系数；
为含水率；
伽马射线穿过空管时的计数；
为伽马射线穿过多相流时的计数；
由于温度效应引起和波动变化，需要分别对其进行修正。
 （1）、对的修正补偿：
此时，， ，；按照以上方法对空管计数进行修正，并计算修正空管计数，有：
计算得到1458个瞬时补偿系数，其平均数。
再按照以下公式计算：
；
计算得到1458个修正空管计数，取平均值。
因此：
原始计数为=7947548；
修正后的计数为。
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、空管计数、瞬时补偿系数、修正空管计数数据如表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）
 （2）、对的修正补偿
此时；
的计算方式有两种，分别为：
①、直接使用空管标定时得到的，将其作为，这时，；；
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、，计算得到相应的，将其作为；
一般的，以其中第①种方式确定。
再向计量体系中通入三相流进行计量，得到若干、，再按照相应公式计算；
的计算过程与的修正过程一致，具体数据和计算过程不再赘述。
的原始计数即为；
修正后的计数即为；
修正后是一个瞬时值。
至此，即可按照修正后的、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、空管计数、差压DP，计算得到的为0.006817；对、进行修正时，均基于计算，则有。
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（称为“原始计数”）和在线管线温度（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（），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，人为调整的取值，直到使散点构成的曲线最平滑，此时的。
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、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、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射线进行计数；
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和标定管线温度；
按以下公式计算伽马计数传感器的瞬时温度补偿系数：
；
其中：
为第个标定伽马计数；
；为获取的标定伽马计数的数据总量；
为伽马计数传感器的第个瞬时温度补偿系数；
；为获取的标定伽马计数的数据总量；
为第个标定管线温度；
；为获取的标定管线温度的数据总量；
为指定的基准伽马计数；
为指定的基准管线温度；
步骤二、取个瞬时温度补偿系数的平均值，计算得到空管温度补偿系数；
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和在线管线温度，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；
其中：
为第个在线补偿计数；
；为获取的在线伽马计数的数据总量；
为第个在线伽马计数；
；为获取的在线伽马计数的数据总量；
为第个在线管线温度；
；为获取的在线管线温度的数据总量；
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和所述标定管线温度。
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，平均伽马空管计数作为基准伽马计数。
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和在线管线温度时，同时获取相同时间段内的实时环境温度，并按以下公式计算在线温度补偿系数：
；
其中：
为实时环境温度的最大值和最小值的差值；
为在线管线温度和基准管线温度的差值；
为实时环境温度；
；为获取的实时环境温度的数据总量；
为实时环境温度的最大值；
为实时环境温度的最小值；
再按下式计算所述在线补偿计数：
。
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。
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