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

伽马空管计数实时修正方法
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
Figure SMS_1
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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