CN116202596B - 伽马空管计数实时修正方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种伽马空管计数实时修正方法,首先需要搭建拟合标定体系,再在不同标定温度下对拟合标定体系的伽马计数传感器进行标定,获得若干伽马标定计数,设定参考温度和参考标定计数;以伽马标定计数除以参考标定计数,得到若干标定修正系数,再拟合修正系数和温度的关系,由此可算得多相流量计运行时的实时空管计数。采用本发明的显著效果是,能在采用伽马流量计对多相流进行在线计量时,快速、稳定、较为准确的得到伽马计数传感器工作温度对应的伽马空管计数,从而使后续计算、测量结果更加准确。
Description
技术领域
本发明涉及一种放射源流量计量技术,具体涉及一种伽马传感器的实时修正方法。
背景技术
伽马传感器/探头的温度效应是指:在介质稳定及结构不变的情况下,伽马传感器/探头测得的伽马计数会随温度的升高而增加。伽马计数的变化又将影响后续流体含气率、含水率、气流量、液流量的测量准确性。
在伽马流量计测多相流的流量时,需要提前对伽马传感器/探头进行空管标定,再将其应用于多相流的实时测量。空管标定一般是在当时的环境温度下进行,在保持流道内全部为空气的情况下,由伽马传感器/探头获取穿过流道的伽马射线计数;空管标定后得到的空管伽马计数为一个固定环境温度对应的固定值;当标定时的环境温度改变时,空管伽马计数也会随之改变。
在后续对多相流进行实时测量时,受流道内流通的多相流流体温度影响,伽马传感器/探头的实际工作温度将趋近于流体温度,而流体温度跨度较大,一般在0-100℃的范围内波动。理想情况下,此时的相关计算均应采用实际工作温度对应的空管伽马计数。
此外,由于不同的伽马传感器/探头存在个体差异,在同一温度下,不同伽马传感器/探头测得的数值也可能不同,因而无法定制统一的《温度-伽马空管计数对照表》。
发明内容
为解决以上技术问题,本发明提供一种针对空管伽马计数的修正方法,其能在多相流在线计量时,实时获取不同温度下伽马空管计数,从而使后续计算、测量结果更加准确。采用的主要技术方案如下:
一种伽马空管计数实时修正方法,包括搭建拟合标定体系,所述拟合标定体系包括标定管、伽马发射组件、伽马接收组件,所述伽马发射组件发出伽马射线并穿过所述标定管,所述伽马接收组件接收经过所述标定管的伽马射线;所述伽马接收组件包括伽马计数传感器,所述伽马计数传感器用于对接收到的伽马射线进行计数;其关键在于按以下步骤进行:
步骤一、保持所述标定管为空管状态,改变所述伽马计数传感器温度,在不同标定温度tb下对所述伽马计数传感器进行标定,获得若干伽马标定计数N0,所述标定温度tb和所述伽马标定计数N0一一对应形成若干对拟合数组;
步骤二、指定某一对拟合数组为参考,其对应的标定温度tb为参考温度tc,对应的伽马标定计数N0为参考标定计数N0c;
分别用伽马标定计数N0除以参考标定计数N0c,得到若干标定修正系数Ftb,所述标定修正系数Ftb和所述标定温度tb一一对应形成归一化数组;
步骤三、基于所述归一化数组,按照以下公式(1)拟合修正系数Ft和温度t的关系;
Ft=f(t)=a1t3+a2t2+a3t+a4,式(1);
其中:a1、a2、a3、a4均为系数,代入归一化数组后拟合得到;
步骤四、运行伽马射线流量计并进行空管标定,测其空管温度t0和空管计数N00,将所述空管温度t0带入式(1)得到空管修正系数Ft0;
按照以下式(2)算得参考空管计数N0x;
N0x=N00/Ft0,式(2)
步骤五、运行多相流量计进行实时计量,并获取实时温度ts,将实时温度ts代入式(1),得到伽马计数传感器的实时修正系数Fts;
按照以下式(3)算得实时空管计数Nxs;
N0s=Fts*N0x,式(3)。
附图说明
图1为1#、2#、3#传感器的伽马计数-标定温度曲线。
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。
一种伽马空管计数实时修正方法,按以下步骤进行:
步骤一、搭建拟合标定体系,所述拟合标定体系包括标定管、伽马发射组件、伽马接收组件、温度测量单元,所述伽马发射组件发出伽马射线并穿过所述标定管,所述伽马接收组件接收经过所述标定管的伽马射线;所述伽马接收组件包括伽马计数传感器,所述伽马计数传感器用于对接收到的伽马射线进行计数,所述温度测量单元用于测量所述伽马计数传感器的温度;
保持所述标定管为空管状态,改变所述伽马计数传感器温度,在不同标定温度tb下对所述伽马计数传感器进行标定,获得若干伽马标定计数N0,所述标定温度tb和所述伽马标定计数N0一一对应形成若干对拟合数组;
所述标定温度tb的范围一般为-20-120℃,温度梯度自由设定;
步骤二、指定某一对拟合数组为参考,其对应的标定温度tb为参考温度tc,对应的伽马标定计数N0为参考标定计数N0c;
分别用伽马标定计数N0除以参考标定计数N0c,得到若干标定修正系数Ftb,所述标定修正系数Ftb和所述标定温度tb一一对应形成归一化数组;
所述标定修正系数Ftb可以基于一个伽马传感器得到,也可以基于若干伽马传感器得到;当Ftb基于若干伽马传感器得到时,需基于同样的标定温度tb对多个伽马计数传感器分别进行标定,并由此得到同一标定温度tb下的多个观察修正系数,将基于所有观察修正系数求得的平均值作为所述标定修正系数Ftb;
步骤三、基于所述归一化数组,按照以下公式(1)拟合修正系数Ft和温度t的关系;
Ft=a1t3+a2t2+a3t+a4,式(1);
其中:a1、a2、a3、a4均为系数,代入归一化数组后拟合得到;
步骤四、运行伽马射线流量计并进行空管标定,测其空管温度t0和空管计数N00,将所述空管温度t0带入式(1)得到空管修正系数Ft0;
按照以下式(2)算得参考空管计数N0x;
N0x=N00/Ft0,式(2)
步骤五、运行多相流量计进行实时计量,并获取实时温度ts,将实时温度ts代入式(1),得到伽马计数传感器的实时修正系数Fts;
按照以下式(3)算得实时空管计数Nxs;
N0s=Fts*N0x,式(3)。
所述拟合标定体系可以是独立搭建的,也可以基于成熟的伽马射线流量计进行,所述伽马射线流量计包括拟合标定体系的所有部件。
试验例:
以下结合一个具体的试验过程对本发明作进一步说明。
按照步骤一的方法,对1#、2#、3#共三个伽马计数传感器进行标定,设定的标定温度tb见表1,测得的三个伽马计数传感器的伽马计数(N01#、N02#、N03#)分别见表1;绘制1#、2#、3#传感器的伽马计数-标定温度曲线如图1,从图1可以看出:同一伽马传感器测得的空管伽马计数随温度升高而增加;1#、2#、3#传感器在同一温度下测得的空管伽马计数不同;1#、2#、3#传感器的空管伽马计数随温度增长的趋势相近。
按照步骤二的方法,指定最后一组拟合数组作为参考,参考温度tc=100.4℃,三个伽马计数传感器的参考标定计数分别为N0c 1#=6289538、N0c 2#=6204708、N0c 3#=6475977;
再分别计算三个伽马计数传感器在不同标定温度tb下的标定修正系数Ftb 1#、Ftb 2#、Ftb 3#,结果见表1;
再计算同一标定温度tb下Ftb 1#、Ftb 2#、Ftb 3#的平均值Ftb,结果见表1;得到25对Ftb-tb归一化数组。
按照步骤三的方法,将以上得到的25对Ftb-tb归一化数组按照式(1)进行拟合,即可形成伽马计数传感器的修正系数Ft的通用计算式为:
Ft=0.000000057829t3-0.000013497240t2+0.001114908623t+0.966255104340;
上式对应的拟合系数R²=0.998183915565;
即:a1=0.000000057829,a2=0.000013497240,a3=0.001114908623,a4=0.966255104340。
以上步骤可由伽马计数传感器厂商或伽马流量计厂商完成,向油气田给出修正系数Ft的通用计算式。
油气田在实际生产中实施后续步骤;显而易见的是,按照步骤四、五的方法,能快速且较为稳定的算得实时空管计数Nxs,这对后续提升含气/水率、气/液流量等数据的计量准确性显然也是有益的。
表1、标定计数、标定温度及修正系数统计表
有益效果:采用本发明的方法,能在采用伽马流量计对多相流进行在线计量时,快速、稳定的得到伽马计数传感器工作温度对应的伽马空管计数,从而使后续计算、测量结果更加准确。
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 (3)
1.一种伽马空管计数实时修正方法,包括搭建拟合标定体系,所述拟合标定体系包括标定管、伽马发射组件、伽马接收组件,所述伽马发射组件发出伽马射线并穿过所述标定管,所述伽马接收组件接收经过所述标定管的伽马射线;所述伽马接收组件包括伽马计数传感器,所述伽马计数传感器用于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、保持所述标定管为空管状态,改变所述伽马计数传感器温度,在不同标定温度tb下对所述伽马计数传感器进行标定,获得若干伽马标定计数N0,所述标定温度tb和所述伽马标定计数N0一一对应形成若干对拟合数组;
步骤二、指定某一对拟合数组为参考,其对应的标定温度tb为参考温度tc,对应的伽马标定计数N0为参考标定计数N0c;
分别用伽马标定计数N0除以参考标定计数N0c,得到若干标定修正系数Ftb,所述标定修正系数Ftb和所述标定温度tb一一对应形成归一化数组;
步骤三、基于所述归一化数组,按照以下公式(1)拟合修正系数Ft和温度t的关系;
Ft=f(t)=a1t3+a2t2+a3t+a4,式(1);
其中:a1、a2、a3、a4均为系数,代入归一化数组后拟合得到;
步骤四、运行伽马射线流量计并进行空管标定,测其空管温度t0和空管计数N00,将所述空管温度t0带入式(1)得到空管修正系数Ft0;
按照以下式(2)算得参考空管计数N0x;
N0x=N00/Ft0,式(2);
步骤五、运行多相流量计进行实时计量,并获取实时温度ts,将实时温度ts代入式(1),得到伽马计数传感器的实时修正系数Fts;
按照以下式(3)算得实时空管计数Nxs;
N0s=Fts*N0x,式(3);
所述拟合标定体系还包括温度测量单元,该温度测量单元测量所述伽马计数传感器的温度。
2.根据权利要求1所述的伽马空管计数实时修正方法,其特征在于:所述步骤一中,所述标定温度tb的范围为-20-120℃。
3.根据权利要求1所述的伽马空管计数实时修正方法,其特征在于:所述步骤一中,基于同样的标定温度tb对多个伽马计数传感器分别进行标定,并由此得到同一标定温度tb下的多个观察修正系数,将基于所有观察修正系数求得的平均值作为所述标定修正系数Ftb。
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