RU2530459C1 - Multiphase liquid monitor - Google Patents
Multiphase liquid monitor Download PDFInfo
- Publication number
- RU2530459C1 RU2530459C1 RU2013130722/28A RU2013130722A RU2530459C1 RU 2530459 C1 RU2530459 C1 RU 2530459C1 RU 2013130722/28 A RU2013130722/28 A RU 2013130722/28A RU 2013130722 A RU2013130722 A RU 2013130722A RU 2530459 C1 RU2530459 C1 RU 2530459C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- liquid
- pipelines
- multiphase
- mev
- neutron generator
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к устройствам для измерения объемов и расходов текучих сред, а более конкретно к устройствам для измерения объемов и расходов (дебитов) многофазных текучих сред, например жидкого углеводорода, воды и газа, протекающих в одной трубе, например, от скважины к сепаратору или смеси воды и пара в системе охлаждения атомной станции и может быть использовано для контроля потоков с переменным расходом, в частности, при контроле состояния разработки нефтяных и газовых месторождений путем измерения производительности каждой скважины в группе или в системах контроля системы охлаждения атомных станций.The invention relates to a device for measuring the volume and flow rate of fluids, and more particularly to a device for measuring the volume and flow rate (flow rate) of multiphase fluids, for example liquid hydrocarbon, water and gas, flowing in one pipe, for example, from a well to a separator or mixture water and steam in the cooling system of a nuclear power plant and can be used to control flows with a variable flow rate, in particular, when monitoring the development status of oil and gas fields by measuring the productivity of each wells in the group or in the control systems of the cooling system of nuclear plants.
Контроль параметров и состава прокачиваемой по трубопроводу многофазной жидкости на нефтяных и газовых месторождениях необходим для правильной эксплуатации скважины и режима добычи нефти. Он позволяет установить нарастание потока нежелательных фракций, таких как вода или газ, и вовремя предпринять меры по улучшению ситуации.Monitoring the parameters and composition of the multiphase fluid pumped through the pipeline at oil and gas fields is necessary for the proper operation of the well and the oil production regime. It allows you to establish the increase in the flow of undesirable fractions, such as water or gas, and take timely measures to improve the situation.
Контроль параметров системы охлаждения атомных станций важен, прежде всего, для обеспечения их безопасной эксплуатации.Monitoring the parameters of the cooling system of nuclear power plants is important, first of all, to ensure their safe operation.
Измерение параметров потоков многофазных жидкостей в трубопроводах является серьезной проблемой в нефтяной промышленности. При добыче нефти по трубопроводу, ведущему из скважины, вместе с нефтью прокачивается вода различной солености и сопутствующий газ. Кроме воды, нефтяной и газовой компонент могут присутствовать также песок и твердые углеводороды. Многофазные измерения должны проводиться при объеме газовой фракции в интервале 0-99% и при обводненности нефти в интервале 0-90%. Относительная погрешность измерения расходов жидкого и газового потоков не должна превышать 5-10%, а абсолютная погрешность измерения обводненности должна находиться в пределах 2%. Требования к точности измерения повышаются при измерении нескольких объединенных потоков.Measuring the parameters of multiphase fluid flows in pipelines is a serious problem in the oil industry. When oil is extracted through a pipeline leading from a well, water of various salinity and associated gas are pumped along with the oil. In addition to water, the oil and gas component, sand and solid hydrocarbons may also be present. Multiphase measurements should be carried out with the volume of the gas fraction in the range of 0-99% and with water cut in the range of 0-90%. The relative error in measuring the flow rates of liquid and gas flows should not exceed 5-10%, and the absolute error in measuring water cut should be within 2%. Measurement accuracy requirements increase when measuring multiple combined flows.
Для точного измерения потока различных фаз смеси нефть/вода/газ необходим многофазный расходомер, надежно работающий при различных режимах течения, включая как потоки с высоким содержанием воды, так и потоки с высоким содержанием нефти в широком диапазоне солености воды и вязкости нефти.To accurately measure the flow of various phases of an oil / water / gas mixture, a multiphase flow meter is required that reliably operates under various flow conditions, including both streams with a high water content and streams with a high oil content in a wide range of water salinity and oil viscosity.
Существуют многофазные расходомеры и способы контроля с использованием нейтронного излучения. Эти способы основаны, прежде всего, на возможности определения химического состава среды по ядерным реакциям, происходящим с участием нейтронов и сопровождающихся излучением гамма-квантов определенной энергии. Так, например, при облучении воды быстрыми нейтронами с энергией больше 10 МэВ происходит активация кислорода с периодом полураспада 7,2 с и излучением гамма-квантов с энергией 6,1 МэВ (68,8%) и 7,1 МэВ (4,7%). Неупругое рассеяние быстрых нейтронов на углероде, входящем в состав углеводородов, приводит к излучению мгновенных гамма-квантов с энергией 4,43 МэВ. Присутствие серы и других элементов также может быть установлено по энергии гамма-квантов, излучаемых в результате неупругого рассеяния быстрых нейтронов.Multiphase flow meters and control methods using neutron radiation exist. These methods are based, first of all, on the possibility of determining the chemical composition of the medium from nuclear reactions occurring with the participation of neutrons and accompanied by the emission of gamma rays of a certain energy. So, for example, when water is irradiated with fast neutrons with an energy of more than 10 MeV, oxygen is activated with a half-life of 7.2 s and emission of gamma rays with an energy of 6.1 MeV (68.8%) and 7.1 MeV (4.7 %). Inelastic scattering of fast neutrons by carbon, which is part of hydrocarbons, leads to the emission of instant gamma rays with an energy of 4.43 MeV. The presence of sulfur and other elements can also be determined by the energy of gamma rays emitted as a result of inelastic scattering of fast neutrons.
Быстрые нейтроны в водородосодержащей среде быстро замедляются. Образующиеся тепловые нейтроны испытывают на водороде радиационный захват, который сопровождается излучением гамма-квантов с энергией 2,23 МэВ. При наличии в воде растворенной соли тепловые нейтроны будут также эффективно поглощаться ядрами атомов хлора, вследствие чего время их жизни в такой среде будет зависеть от их количества. Образующийся при этом изотоп хлор-36 излучает в среднем около 3 гамма-квантов с суммарной энергией около 8 МэВ. Благодаря присутствию хлора в высокоминерализованной воде спектр гамма-излучения обогащается высокоэнергетическими компонентами.Fast neutrons in a hydrogen-containing medium slow down rapidly. The resulting thermal neutrons experience hydrogen capture on hydrogen, which is accompanied by the emission of gamma rays with an energy of 2.23 MeV. In the presence of dissolved salt in water, thermal neutrons will also be effectively absorbed by the nuclei of chlorine atoms, as a result of which their lifetime in such an environment will depend on their number. The resulting chlor-36 isotope emits on average about 3 gamma rays with a total energy of about 8 MeV. Due to the presence of chlorine in highly saline water, the gamma-ray spectrum is enriched with high-energy components.
Известна аппаратура для «Анализа жидкостей» [Патент GB №2182143, МПК: G01N 23/222, 1986. Аналог], включающая источник быстрых нейтронов для возбуждения атомов жидкости, гамма-спектрометр для регистрации спектра гамма-лучей от возбужденных атомов, средства для измерения плотности жидкости, средства для определения состава жидкости, чувствительные к сигналам от спектрометра и от средств измерения плотности, средства для измерения скорости жидкости, включающие импульсный источник очень быстрых нейтронов для возбуждения атомов жидкости и детектор гамма-лучей от возбужденных атомов, располагаемый необходимым для измерения скорости образом, средства измерения плотности включают гамма-источник, располагаемый так, чтобы гамма-лучи проходили через жидкость, и сцинтиллятор, располагаемый так, чтобы принимать гамма-лучи, а также средства для определения плотности жидкости по ослаблению гамма-лучей.Known apparatus for "Liquid Analysis" [GB Patent No. 2182143, IPC: G01N 23/222, 1986. Analog], including a source of fast neutrons for excitation of liquid atoms, a gamma spectrometer for recording the spectrum of gamma rays from excited atoms, means for measuring liquid density, means for determining the composition of the liquid, sensitive to signals from the spectrometer and means of measuring density, means for measuring the velocity of the liquid, including a pulsed source of very fast neutrons for excitation of liquid atoms and a detector radiation from excited atoms in a manner necessary for measuring speed, density measuring instruments include a gamma source arranged so that gamma rays pass through a liquid, and a scintillator arranged to receive gamma rays, as well as means for determining fluid density to attenuate gamma rays.
Недостатком аналога является сложность обслуживания аппаратуры из-за того, что средства измерения плотности, состава и скорости жидкости используют несколько источников излучений: ампульный гамма-источник (137Cs), ампульный источник быстрых нейтронов (241Am/Be) и импульсный источник очень быстрых нейтронов на основе нейтронной трубки; сравнительно низкая точность и надежность измерений из-за того, что измерение плотности жидкости проводится только по ослаблению гамма-излучения, а измерения плотности, состава и скорости жидкости проводятся с помощью разных источников, в разных сечениях трубопровода и без мониторирования источников излучений.The disadvantage of the analogue is the complexity of the maintenance of the equipment due to the fact that the means of measuring the density, composition and velocity of the liquid use several sources of radiation: an ampoule gamma source ( 137 Cs), an ampoule source of fast neutrons ( 241 Am / Be) and a pulsed source of very fast neutrons based on a neutron tube; relatively low accuracy and reliability of measurements due to the fact that the measurement of the density of the liquid is carried out only by attenuation of gamma radiation, and measurements of the density, composition and velocity of the liquid are carried out using different sources, in different sections of the pipeline and without monitoring the radiation sources.
Известен «Монитор многофазной жидкости» [Патент GB №2332937, G01N 23/222, 1997. Прототип], включающий средства облучения быстрыми нейтронами от трубки, генерирующей быстрые нейтроны, средства регистрации мгновенных гамма-лучей, излучаемых из области облучения, средства, обеспечивающие сигналы, характеризующие энергетический спектр мгновенных гамма-лучей, трубопровод с возможностью его заполнения прокачиваемой или калибровочной жидкостью, средства контроля содержимого облучаемой области и анализирующие средства для определения характеристик прокачиваемой жидкости, используя сигналы, характеризующие спектры, полученные для прокачиваемой жидкости и калибровочных жидкостей.The well-known "Monitor of multiphase fluid" [GB Patent No. 2332937, G01N 23/222, 1997. Prototype], including means for irradiation with fast neutrons from a tube generating fast neutrons, means for recording instant gamma rays emitted from the irradiation area, means for providing signals characterizing the energy spectrum of instant gamma rays, a pipeline with the possibility of filling it with pumped or calibration liquid, means for monitoring the contents of the irradiated region and analyzing means for determining the characteristics of souse liquid using signals representative spectra obtained for the pumped fluid and the calibration fluid.
Недостатками прототипа являются сравнительно низкая точность измерений из-за того, что облучение прокачиваемой и калибровочной жидкостей проводится не одновременно, и сравнительно низкая производительность из-за необходимости прекращения, время от времени, измерения прокачиваемой жидкости и проведения поочередно измерений нескольких калибровочных жидкостей.The disadvantages of the prototype are the relatively low measurement accuracy due to the fact that irradiation of the pumped and calibration fluids is not carried out simultaneously, and the relatively low productivity due to the need to stop, occasionally, measure the pumped liquid and measure several calibration liquids in turn.
Техническим результатом изобретения является: повышение производительности и точности измерений за счет одновременного облучения прокачиваемой и калибровочных жидкостей, не требующего очередности измерений каждой жидкости и обеспечивающего независимость результатов измерений от нестабильности работы нейтронного источника и электронных блоков устройства, а также от нестабильности характеристик потока многофазной жидкости.The technical result of the invention is: to increase the productivity and accuracy of measurements due to the simultaneous irradiation of pumped and calibration fluids, which does not require the sequence of measurements of each fluid and ensures the independence of the measurement results from the instability of the neutron source and the electronic components of the device, as well as from the instability of the characteristics of the multiphase fluid flow.
Технический результат достигается тем, что монитор многофазной жидкости, содержащий обходной трубопровод с возможностью его соединения с трубопроводом для прокачки многофазной жидкости, резервуары для калибровочных жидкостей, жидкостные насосы, анализатор жидкости, измеритель скорости потока, анализатор жидкости включает генератор 14 МэВ нейтронов и гамма-спектрометры, располагаемые на обходном трубопроводе и подключенные к анализатору спектра, связанному с микрокомпьютером, измеритель скорости потока располагается на обходном трубопроводе на расстоянии от генератора 14 МэВ нейтронов по направлению потока многофазной жидкости и подключен к многоканальному временному анализатору, синхронизованному с генератором 14 МэВ нейтронов, дополнительно содержит трубопроводы, соединенные с резервуарами для калибровочных жидкостей посредством жидкостных насосов, количество этих трубопроводов равно количеству калибровочных жидкостей, трубопроводы располагаются параллельно обходному трубопроводу и образуют вместе с ним полость, связанную с внешним пространством, генератор 14 МэВ нейтронов располагается внутри полости, гамма-спектрометры устанавливаются на всех трубопроводах, входят в состав анализатора жидкости и подключены к анализатору спектра, их количество равно или больше количества трубопроводов, измеритель скорости потока располагается на обходном трубопроводе на расстоянии L>V×t от генератора 14 МэВ нейтронов по направлению потока многофазной жидкости, где V - скорость потока многофазной жидкости, a t - время ее облучения.The technical result is achieved by the fact that a multiphase fluid monitor containing a bypass pipe with the possibility of its connection with a multiphase fluid pumping piping, calibration fluid reservoirs, liquid pumps, a fluid analyzer, a flow velocity meter, a fluid analyzer includes a 14 MeV neutron generator and gamma spectrometers located on the bypass pipe and connected to the spectrum analyzer connected to the microcomputer, the flow meter is located on the bypass pipe the pipeline at a distance from the 14 MeV neutron generator in the direction of the multiphase fluid flow and is connected to a multi-channel time analyzer synchronized with the 14 MeV neutron generator, additionally contains pipelines connected to the reservoirs for calibration liquids by means of liquid pumps, the number of these pipelines is equal to the number of calibration liquids, pipelines are parallel to the bypass pipeline and form with it a cavity connected with the outer space, the generator OP 14 MeV of neutrons is located inside the cavity, gamma spectrometers are installed on all pipelines, are part of the liquid analyzer and are connected to the spectrum analyzer, their number is equal to or greater than the number of pipelines, the flow velocity meter is located on the bypass pipeline at a distance L> V × t from a 14 MeV neutron generator in the direction of the multiphase fluid flow, where V is the multiphase fluid flow velocity, at is the time of its irradiation.
Сущность изобретения поясняется на чертеже, где представлено устройство монитора с тремя дополнительными трубопроводами, предназначенными для их заполнения калибровочными жидкостями: 1 - обходной трубопровод, 2, 3 и 14 - дополнительные трубопроводы; 4, 5 и 6 - входные патрубки соответственно для обходного трубопровода 1 и дополнительных трубопроводов 2 и 3; 7, 8 и 9 - выходные патрубки соответственно для обходного трубопровода 1 и дополнительных трубопроводов 2 и 3; 10 - гамма-спектрометры; 11 - полость, 12 - генератор 14 МэВ нейтронов; 13 - узел для соединения и фиксации трубопроводов 1-3 и 14 между собой.The invention is illustrated in the drawing, which shows a monitor device with three additional pipelines designed to fill them with calibration fluids: 1 - bypass pipeline, 2, 3 and 14 - additional pipelines; 4, 5 and 6 - inlet pipes, respectively, for the bypass pipe 1 and additional pipelines 2 and 3; 7, 8 and 9 - outlet pipes, respectively, for the bypass pipe 1 and additional pipelines 2 and 3; 10 - gamma spectrometers; 11 - cavity, 12 - 14 MeV neutron generator; 13 - node for connecting and fixing pipelines 1-3 and 14 with each other.
Измеритель скорости потока (на чертеже не показан) устанавливается на обходной трубопровод 1 на расстоянии от генератора 14 МэВ нейтронов 12 по направлению течения многофазной жидкости. Скорость потока многофазной жидкости определяют по времени между окончанием кратковременного (не более 1 с) облучения многофазной жидкости, содержащей воду, и моментом появления в многоканальном временном анализаторе (на чертеже не показан) сигнала от измерителя скорости потока (на чертеже не показан), вызванного гамма-квантами, исходящими от возбужденных ядер кислорода-16 с энергией 6,1 МэВ (68,8%) и 7,1 МэВ (4,7%) и периодом полураспада 7,2 с. Для регистрации гамма-квантов используют детекторы гамма-излучения и, в частности, сцинтилляционный детектор с кристаллом NaI.The flow velocity meter (not shown in the drawing) is installed on the bypass pipe 1 at a distance from the 14 MeV neutron generator 12 in the direction of the multiphase fluid flow. The multiphase fluid flow rate is determined by the time between the end of a short-term (no more than 1 s) irradiation of a multiphase fluid containing water and the moment a signal from a flow velocity meter (not shown) caused by gamma appears in a multichannel time analyzer (not shown). quanta emanating from excited oxygen-16 nuclei with an energy of 6.1 MeV (68.8%) and 7.1 MeV (4.7%) and a half-life of 7.2 s. To register gamma rays, gamma radiation detectors and, in particular, a scintillation detector with a NaI crystal are used.
Расстояние L между генератором 14 МэВ нейтронов 12 и измерителем скорости потока (на чертеже не показан) выбирают, исходя из предполагаемой скорости потока многофазной жидкости V и времени облучения t<1 с, согласно соотношению (I):The distance L between the 14 MeV neutron generator 12 and the flow velocity meter (not shown in the drawing) is selected based on the assumed multiphase fluid flow velocity V and the irradiation time t <1 s, according to relation (I):
Обходной трубопровод 1 с помощью патрубков 4, 7 и запорной арматуры (на чертеже не показана), включающей Т-образные трубные вставки, вентили и гибкие и/или жесткие металлические рукава, присоединяется к основному трубопроводу (на чертеже не показан), используемому для прокачки многофазной жидкости. Дополнительные трубопроводы 2, 3 и 14 подключаются с помощью патрубков и запорной арматуры (на чертеже не показана) к резервуарам с калибровочными жидкостями (на чертеже не показаны). Количество дополнительных трубопроводов равно количеству применяемых калибровочных жидкостей. При измерении многофазной жидкости в условиях нефтедобывающей скважины в качестве калибровочных жидкостей могут использоваться керосин, имитирующий жидкий углеводород, и вода. Может также использоваться смесь керосина и воды или вода различной солености и другие жидкости. Калибровочные жидкости хранят в резервуарах (на чертеже не показаны) и прокачивают по дополнительным трубопроводам 2, 3 и 14 или заполняют эти трубопроводы с помощью жидкостных насосов (на чертеже не показаны), входящих в состав поверочного оборудования (на чертеже не показано).Bypass pipe 1 using pipes 4, 7 and valves (not shown), including T-shaped pipe inserts, valves and flexible and / or rigid metal sleeves, is connected to the main pipe (not shown) used for pumping multiphase fluid. Additional pipelines 2, 3, and 14 are connected using nozzles and shutoff valves (not shown in the drawing) to reservoirs with calibration liquids (not shown in the drawing). The number of additional pipelines is equal to the number of calibration fluids used. When measuring multiphase fluid in an oil well, kerosene imitating a liquid hydrocarbon and water can be used as calibration liquids. A mixture of kerosene and water or water of various salinity and other liquids may also be used. Calibration liquids are stored in tanks (not shown in the drawing) and pumped through additional pipelines 2, 3 and 14 or filled with these pipelines using liquid pumps (not shown in the drawing), which are part of the calibration equipment (not shown in the drawing).
Полость 11, связанная с внешним пространством, обеспечивает возможность обслуживания генератора 14 МэВ нейтронов 12 без разборки устройства и прекращения потока многофазной жидкости.The cavity 11, connected with the external space, makes it possible to service the 14 MeV neutron generator 12 without disassembling the device and stopping the multiphase fluid flow.
Генератор 14 МэВ нейтронов 12 служит для одновременного облучения многофазной и калибровочных жидкостей в трубопроводах 1, 2, 3 и 14 быстрыми нейтронами и устанавливается для этого внутри полости 11 соосно с ней. Блоки питания генератора 14 МэВ нейтронов 12, электронных блоков анализатора жидкости и измерителя скорости потока (на чертеже не показаны) располагаются снаружи устройства. Излучение генератора 14 МэВ нейтронов 12 симметрично относительно его оси, поэтому плотность нейтронного потока на поверхности всех трубопроводов известна в любой момент времени и обратно пропорциональна квадрату расстояния между источником нейтронов и облучаемой областью. При этом результаты измерений гамма-спектров для многофазной и калибровочных жидкостей, получаемые с помощью гамма-спектрометров 10, не зависят от нестабильности выхода генератора 14 МэВ нейтронов 12 и от временного дрейфа электронных блоков анализатора жидкости (на чертеже не показаны).A 14 MeV neutron generator 12 is used for simultaneous irradiation of multiphase and calibration liquids in pipelines 1, 2, 3 and 14 with fast neutrons and is installed for this inside the cavity 11 coaxially with it. The power supply units of the 14 MeV neutron generator 12, the electronic components of the liquid analyzer and the flow velocity meter (not shown in the drawing) are located outside the device. The radiation of the 14 MeV neutron generator 12 is symmetric about its axis; therefore, the neutron flux density on the surface of all pipelines is known at any time and is inversely proportional to the square of the distance between the neutron source and the irradiated region. In this case, the measurement results of gamma spectra for multiphase and calibration liquids obtained using gamma spectrometers 10 do not depend on the instability of the output of the 14 MeV neutron generator 12 and on the time drift of the electronic components of the liquid analyzer (not shown).
Гамма-спектрометры 10, входящие в состав анализатора жидкости, служат для измерения спектра гамма-излучения, возникающего в многофазной и калибровочных жидкостях при их облучении быстрыми нейтронами. Они обеспечены коллиматорами гамма-излучения (на чертеже не показаны) и располагаются на поверхности трубопроводов 1-3 и 14 симметрично относительно генератора 14 МэВ нейтронов 12 так, чтобы регистрировать гамма-излучение, исходящее из области облучения в соответствующем трубопроводе и не регистрировать гамма-излучение, исходящее из генератора 14 МэВ нейтронов 12 и из соседних трубопроводов. Гамма-спектрометры 10 подключены к анализатору спектра (на чертеже не показан), данные с которого передаются для обработки в микрокомпьютер (на чертеже не показан).Gamma spectrometers 10, which are part of the liquid analyzer, are used to measure the spectrum of gamma radiation that occurs in multiphase and calibration liquids when they are irradiated with fast neutrons. They are provided with gamma radiation collimators (not shown in the drawing) and are located on the surface of pipelines 1-3 and 14 symmetrically with respect to the 14 MeV neutron generator 12 so as to detect gamma radiation coming from the irradiation region in the corresponding pipe and not to register gamma radiation emanating from a 14 MeV neutron generator 12 and from neighboring pipelines. Gamma spectrometers 10 are connected to a spectrum analyzer (not shown in the drawing), the data from which are transmitted for processing to a microcomputer (not shown in the drawing).
Устройство подключается к действующему трубопроводу с помощью патрубков 4, 7, а также запорной арматуры и работает следующим образом. Обеспечивают электропитанием генератор 14 МэВ нейтронов 12, гамма-спектрометры 10, анализатор спектра (на чертеже не показан), микрокомпьютер (на чертеже не показан), измеритель скорости потока (на чертеже не показан), многоканальный временной анализатор (на Чертеже не показан) и жидкостные насосы (на Чертеже не показаны). Многофазная жидкость прокачивается по обходному трубопроводу 1, а калибровочные жидкости заполняют дополнительные трубопроводы 2, 3 и 14.The device is connected to the existing pipeline using pipes 4, 7, as well as stop valves and works as follows. They supply power with a 14 MeV neutron generator 12, gamma spectrometers 10, a spectrum analyzer (not shown in the drawing), a microcomputer (not shown in the drawing), a flow velocity meter (not shown in the drawing), a multi-channel time analyzer (not shown in the Drawing) and liquid pumps (not shown in the drawing). Multiphase fluid is pumped through a bypass line 1, and calibration liquids fill additional pipelines 2, 3 and 14.
При измерении фракционного состава многофазная жидкость, находящаяся в обходном трубопроводе 1, и калибровочные жидкости в дополнительных трубопроводах 2, 3 и 14 облучают быстрыми нейтронами от генератора 14 МэВ нейтронов 12, работающего в частотном режиме. Быстрые нейтроны, взаимодействуя с атомами веществ, входящих в состав жидкостей, приводят к появлению во время импульса гамма-излучения неупругого рассеяния, спектр которого целиком определяется составом облучаемой жидкости и измеряется с помощью гамма-спектрометров 10 и анализатора спектра (на чертеже не показан). Данные о спектрах передаются для обработки в микрокомпьютер. Время облучения при измерении фракционного состава многофазной жидкости может составлять десятки минут.When measuring the fractional composition, a multiphase liquid located in the bypass pipe 1 and calibration liquids in the additional pipes 2, 3, and 14 are irradiated with fast neutrons from the 14 MeV neutron generator 12 operating in the frequency mode. Fast neutrons, interacting with the atoms of the substances that make up the liquids, lead to the appearance of inelastic scattering during the gamma radiation pulse, the spectrum of which is entirely determined by the composition of the irradiated liquid and is measured using gamma spectrometers 10 and a spectrum analyzer (not shown in the drawing). Spectrum data is transmitted for processing to the microcomputer. The irradiation time when measuring the fractional composition of a multiphase liquid can be tens of minutes.
При измерении скорости потока многофазной жидкости в обходном трубопроводе 1 генератор 14 МэВ нейтронов 12 включают на время t<1 с, а затем выключают. С помощью многоканального временного анализатора (на чертеже не показан) измеряют интервал времени Δt между моментом окончания облучения многофазной жидкости в обходном трубопроводе 1 и появлением сигнала на выходе измерителя скорости потока (на чертеже не показан), вызванного гамма-лучами, исходящих от активированных ядер кислорода-16.When measuring the flow rate of a multiphase liquid in a bypass pipe 1, the 14 MeV neutron generator 12 is turned on for a time t <1 s, and then turned off. Using a multi-channel time analyzer (not shown in the drawing), the time interval Δt between the moment of completion of irradiation of a multiphase liquid in the bypass line 1 and the appearance of a signal at the output of the flow velocity meter (not shown) caused by gamma rays emitted from activated oxygen nuclei is measured -16.
Производят обработку полученных данных с помощью микрокомпьютера, оснащенного необходимым программным обеспечением, позволяющим определить фракционный состав, скорость потока и массовый расход многофазной жидкости.The obtained data are processed using a microcomputer equipped with the necessary software to determine the fractional composition, flow rate, and mass flow rate of a multiphase liquid.
Фракционный состав и плотности фракций определяют путем сравнения гамма-спектров, полученных от многофазной и калибровочных жидкостей.The fractional composition and density of fractions is determined by comparing gamma spectra obtained from multiphase and calibration liquids.
Скорость потока многофазной жидкости V определяют с помощью выражения (2):The multiphase fluid flow rate V is determined using the expression (2):
где L - расстояние между генератором 14 МэВ нейтронов 12 и измерителем скорости потока (на чертеже не показан). Δt - интервал времени между моментом окончания облучения многофазной жидкости в обходном трубопроводе 1 и появлением сигнала на выходе измерителя скорости потока (на чертеже не показан).where L is the distance between the 14 MeV neutron generator 12 and the flow velocity meter (not shown in the drawing). Δt is the time interval between the moment of completion of irradiation of a multiphase liquid in the bypass pipe 1 and the appearance of a signal at the output of the flow velocity meter (not shown in the drawing).
Массовый расход определяют, используя данные об объеме, плотности и скорости потока углеводородной фракции многофазной жидкости.Mass flow rate is determined using data on the volume, density and flow rate of the hydrocarbon fraction of the multiphase liquid.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013130722/28A RU2530459C1 (en) | 2013-07-05 | 2013-07-05 | Multiphase liquid monitor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013130722/28A RU2530459C1 (en) | 2013-07-05 | 2013-07-05 | Multiphase liquid monitor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2530459C1 true RU2530459C1 (en) | 2014-10-10 |
Family
ID=53381665
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013130722/28A RU2530459C1 (en) | 2013-07-05 | 2013-07-05 | Multiphase liquid monitor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2530459C1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001067051A1 (en) * | 2000-03-09 | 2001-09-13 | Nest International N.V. | Simultaneous determination of multiphase flowrates and concentrations |
| RU2334972C2 (en) * | 2006-11-15 | 2008-09-27 | Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. | Method and device for determination of composition of multi-phase flow of well products |
| US7580797B2 (en) * | 2007-07-31 | 2009-08-25 | Schlumberger Technology Corporation | Subsurface layer and reservoir parameter measurements |
| RU2477790C2 (en) * | 2009-12-31 | 2013-03-20 | Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. | Method for changing multi-phase flow using one high-active and one or more low-active radioactive sources |
-
2013
- 2013-07-05 RU RU2013130722/28A patent/RU2530459C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001067051A1 (en) * | 2000-03-09 | 2001-09-13 | Nest International N.V. | Simultaneous determination of multiphase flowrates and concentrations |
| RU2334972C2 (en) * | 2006-11-15 | 2008-09-27 | Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. | Method and device for determination of composition of multi-phase flow of well products |
| US7580797B2 (en) * | 2007-07-31 | 2009-08-25 | Schlumberger Technology Corporation | Subsurface layer and reservoir parameter measurements |
| RU2477790C2 (en) * | 2009-12-31 | 2013-03-20 | Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. | Method for changing multi-phase flow using one high-active and one or more low-active radioactive sources |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2533758C2 (en) | Device and method for measurement of multiphase fluid flow | |
| CA1305565C (en) | Measurement of flow velocity and mass flowrate | |
| US7316166B2 (en) | Method and system for analyzing multi-phase mixtures | |
| US20200264114A1 (en) | Dual-beam multiphase fluid analysis systems and methods | |
| Jung et al. | Flow-rate measurements of a dual-phase pipe flow by cross-correlation technique of transmitted radiation signals | |
| RU2530460C1 (en) | Multiphase liquid analyser | |
| RU2530459C1 (en) | Multiphase liquid monitor | |
| RU2530453C1 (en) | Multiphase liquid monitor | |
| WO2017206199A1 (en) | Measuring apparatus and method for measuring multiphase mass flow rates of gas, oil, and water in wet gas | |
| Hanus et al. | Radioisotpe measurement of two-phase flow in pipeline using conditional averaging of signal | |
| RU133308U1 (en) | MULTI-PHASE LIQUID MONITOR | |
| RU2559119C1 (en) | Device for determination of multiphase fluid flow components | |
| EP2927650A1 (en) | Fluid analysis using electron-positron annihilation | |
| Falcone | Key multiphase flow metering techniques | |
| Zych et al. | Application of spectral analysis in radiometric measurements of twophase liquid-gas flow | |
| RU154702U1 (en) | MULTI-PHASE LIQUID CONCENTRATOMETER | |
| Zych et al. | Radioisotope measurement of selected parameters of liquid-gas flow using single detector system | |
| RU220701U1 (en) | Multiphase flowmeter with fast neutron source | |
| RU76715U1 (en) | X-RAY ANALYZER OF COMPONENT COMPOSITION AND SPEED OF THREE-COMPONENT FLOW OF OIL WELLS | |
| RU76127U1 (en) | X-RAY ANALYZER OF COMPONENT COMPOSITION AND COMPONENT EXPENDITURE OF GAS-FLUID FLOW | |
| RU2379658C1 (en) | X-ray-fluorescence analyzer of gas-fluid flow component composition and component-by-component flow rate | |
| RU77432U1 (en) | X-RAY ANALYZER OF COMPONENT COMPOSITION AND SPEED OF GAS-LIQUID FLOW OF OIL WELLS | |
| Luna S et al. | Methodology for modeling a monitoring system of oil by-products interface in pipelines using the gamma radiation attenuation | |
| Zubakin et al. | Development of an Innovational Multiphase X-Ray Flowmeter | |
| RU76454U1 (en) | X-RAY ANALYZER OF COMPONENT COMPOSITION AND GAS-FLUID FLOW SPEED |