RU2530460C1 - Multiphase liquid analyser - Google Patents

Multiphase liquid analyser Download PDF

Info

Publication number
RU2530460C1
RU2530460C1 RU2013130726/28A RU2013130726A RU2530460C1 RU 2530460 C1 RU2530460 C1 RU 2530460C1 RU 2013130726/28 A RU2013130726/28 A RU 2013130726/28A RU 2013130726 A RU2013130726 A RU 2013130726A RU 2530460 C1 RU2530460 C1 RU 2530460C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fast neutrons
electromagnetic radiation
source
gamma
fast
Prior art date
Application number
RU2013130726/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виталий Иванович Микеров
Евгений Петрович Боголюбов
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА") filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА")
Priority to RU2013130726/28A priority Critical patent/RU2530460C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2530460C1 publication Critical patent/RU2530460C1/en

Links

Abstract

FIELD: measuring instrumentation.
SUBSTANCE: multiphase liquid analyser includes pulse source of fast neutrons and electromagnetic emission source, gamma spectrometer, gamma ray detector and scintillator diametrical the electromagnetic emission source on the opposite side of pipeline; pulse source of fast neutrons serves as pulse source of electromagnetic emission as well and additionally contains monitoring detector of fast neutrons and monitoring detector of electromagnetic emission; gamma spectrometer contains additional gamma ray collimator and is positioned beside the pulse source of fast neutrons and electromagnetic emission; gamma ray detector is positioned at the same side of pipeline with the pulse source of fast neutrons and electromagnetic emission at a given distance from the pulse source of fast neutrons and electromagnetic emission downstream by the multiphase liquid flow; fast neutron detector is diametrical to the pulse source of fast neutrons and electromagnetic emission at the opposite side of pipeline; thermal and epithermal neutron detector is positioned at a distance equal to fast neutron moderation length in the multiphase liquid, to the pulse source of fast neutrons and electromagnetic emission; gamma spectrometer, monitoring detector of electromagnetic emission and scintillator can measure electromagnetic pulse emission spectrum.
EFFECT: enhanced accuracy of fraction composition and flow measurement in multiphase liquid.
1 dwg

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 a single pipe, for example, from a well to a separator, or mixtures of 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 kvazhiny in a group or in nuclear power plants cooling control systems.

Контроль параметров и состава прокачиваемого по трубопроводу среды 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 medium pumped through the pipeline at oil and gas fields is necessary for the proper operation of the well and the regime of oil production. 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 ее безопасной эксплуатации.Monitoring the parameters of the cooling system of nuclear power plants is important primarily to ensure its safe operation.

Измерение параметров многофазных потоков в нефтяных скважинах и трубопроводах, включающих различные режимы течения, 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.The measurement of multiphase flow parameters in oil wells and pipelines, including various flow regimes, 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, основанные на измерении величины ослабления пропускаемого в плоскости сечения трубопровода рентгеновского или гамма излучения при нескольких значениях его энергии. Режим течения, а также массовое соотношение газа, воды и нефти в трубопроводе определяется отношением ослаблений при выбранных энергиях по различным направлениям в плоскости сечения трубопровода. Выбор источника излучения определяется не только поведением линейного коэффициента ослабления от энергии излучения для различных фракций, а также размерами и толщиной стенок трубопровода. Для определения фракционного состава спектр источника должен лежать в области ≈10-100 кэВ. Для того, чтобы убрать ограничения, связанные с трубопроводом, выбирается источник с более жестким спектром излучения или используется специальное ответвление от основного трубопровода, называемое трубкой Вентуры со стенками более прозрачными для рентгеновского излучения низкой энергии.There are multiphase flow meters and control methods based on measuring the attenuation of the x-ray or gamma radiation transmitted in the plane of the section of the pipeline at several values of its energy. The flow regime, as well as the mass ratio of gas, water and oil in the pipeline, is determined by the ratio of attenuation at selected energies in various directions in the plane of the pipeline section. The choice of the radiation source is determined not only by the behavior of the linear attenuation coefficient of radiation energy for various fractions, but also by the size and thickness of the pipeline walls. To determine the fractional composition, the source spectrum should lie in the region of ≈10-100 keV. In order to remove the restrictions associated with the pipeline, a source with a more stringent spectrum of radiation is selected or a special branch from the main pipeline is used, called a Ventura tube with walls more transparent for low-energy X-rays.

Известны «Способ и система для определения содержания компонентов в многофазном флюиде» [Патент РФ №2466383, МПК: G01N 23/12 2012. Аналог], сущность которых заключается в том, что способ определения содержания компонентов в многофазном флюиде включает следующие этапы: создание рентгеновским аппаратом рентгеновских лучей на одноэнергетическом или двухэнергетическом уровнях, после чего упомянутые рентгеновские лучи проходят через многофазный флюид, данные на каждом энергетическом уровне детектируются детекторной подсистемой, которая состоит из одного или двух детекторов, и массовое процентное содержание компонентов в многофазном флюиде вычисляется подсистемой управления и обработки данных на основании детектированных данных.The known "Method and system for determining the content of components in a multiphase fluid" [RF Patent No. 2466383, IPC: G01N 23/12 2012. Analog], the essence of which is that the method for determining the content of components in a multiphase fluid includes the following steps: creating an X-ray x-ray apparatus at single-energy or dual-energy levels, after which the said x-rays pass through a multiphase fluid, data at each energy level are detected by a detector subsystem, which consists of one or two detectors, and the mass percentage of the components in the multiphase fluid is calculated by the control and data processing subsystem based on the detected data.

Основными недостатками устройств, применяемых для определения характеристик многофазных потоков и основанных на применении рентгеновского или гамма излучения, являются:The main disadvantages of the devices used to determine the characteristics of multiphase flows and based on the use of x-ray or gamma radiation are:

- невозможность получить полный охват поперечного сечения трубы и рост погрешности измерения по мере увеличения площади сечения трубы из-за одностороннего расположения источника по отношению к потоку;- the inability to obtain full coverage of the cross section of the pipe and the increase in measurement error with increasing pipe cross-sectional area due to the unilateral location of the source with respect to the flow;

- необходимость в применении дополнительного измерительного устройства, например трубки Вентури, и необходимость в этом случае учета кольцевого распределения плотности потока;- the need for an additional measuring device, for example a venturi, and the need in this case to take into account the annular distribution of the flux density;

- влияние на точность измерения математических моделей, применяемых для описания пространственного распределения плотности течения многофазной смеси;- the influence on the measurement accuracy of mathematical models used to describe the spatial distribution of the density of the flow of a multiphase mixture;

- необходимость применения специальных флюорорентгеновских трубок, либо необходимость обеспечения мер безопасности при использовании радиоизотопных гамма источников;- the need to use special fluoroscopic tubes, or the need to ensure safety measures when using radioisotope gamma sources;

- зависимость точности определения объемного состава фракций от пространственного распределения фаз, режима работы устройства, солености воды и удельной плотности фракций, присутствия других примесей;- the dependence of the accuracy of determining the volumetric composition of the fractions on the spatial distribution of phases, the operating mode of the device, the salinity of the water and the specific density of the fractions, the presence of other impurities;

- возможность перегрузки счетного тракта при большой концентрации газовой фракции;- the possibility of overloading the counting path with a high concentration of the gas fraction;

- необходимость априорного знания действительных величин ослабления рентгеновского или гамма излучения отдельно для каждой из компонент смеси;- the need for a priori knowledge of the actual values of the attenuation of x-ray or gamma radiation separately for each of the components of the mixture;

- невозможность измерения содержания примесей, например серосодержащих.- the impossibility of measuring the content of impurities, such as sulfur-containing.

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 происходит активация кислорода с периодом полураспада T1/2=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 primarily on the possibility of determining the chemical composition of the medium from nuclear reactions that occur with the participation of neutrons and are accompanied by radiation of gamma quanta of a certain energy. So, for example, when water is irradiated with fast neutrons, oxygen is activated with a half-life T 1/2 = 7.2 s and gamma-ray emission 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 quanta 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 quanta 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.

Эпитепловые и тепловые нейтроны несут информацию о составе среды не только по гамму излучению радиационного захвата. Их количество, пространственное распределение и время жизни в среде зависит от массы, состава и пространственного распределения плотности фракций, входящих в состав жидкости. Поток эпитепловых нейтронов, в отличие от потока тепловых нейтронов, практически не зависит от содержания в окружающей среде элементов с большим сечением захвата тепловых нейтронов, в том числе хлора, и определяется, главным образом, замедляющими свойствами среды - водородосодержанием.Epithermal and thermal neutrons carry information about the composition of the medium not only from the gamma radiation of radiation capture. Their number, spatial distribution and lifetime in the medium depends on the mass, composition and spatial distribution of the density of the fractions that make up the liquid. The epithermal neutron flux, in contrast to the thermal neutron flux, is practically independent of the content in the environment of elements with a large capture cross section of thermal neutrons, including chlorine, and is determined mainly by the slowing properties of the medium - hydrogen content.

Для измерения характеристик многофазных потоков, важно, что источники быстрых нейтронов на основе портативных нейтронных генераторов одновременно с нейтронами излучают рентгеновское излучение, считающееся паразитным и вызванное током электронов в нейтронной трубке. Спектр рентгеновского излучения, выходящего из нейтронного генератора, является тормозным и определяется ускоряющим напряжением на нейтронной трубке, которое обычно превышает 100 кВ.To measure the characteristics of multiphase fluxes, it is important that sources of fast neutrons based on portable neutron generators simultaneously emit x-rays, which are considered spurious and are caused by the electron current in the neutron tube. The spectrum of x-ray radiation coming out of the neutron generator is inhibitory and is determined by the accelerating voltage on the neutron tube, which usually exceeds 100 kV.

Известен способ: «Измерение характеристик притока в скважину с помощью нейтронного каротажного инструмента» [Патент США №7755032, МПК: G01V 5/10, 2010. Аналог], который включает в себя «впрыскивание» нейтронов в жидкость, втекающую в стол скважины, регистрацию гамма лучей от распада азота-16 в потоке скважинной жидкости с помощью первого гамма детектора, измерение по месту скорости воды из измерения спада гамма лучей, оценки характеристик притока для одного или нескольких интервалов в скважине из данных, которые включают измеренную по месту скорость течения воды.The known method: "Measurement of the characteristics of the inflow into the well using a neutron logging tool" [US Patent No. 7755032, IPC: G01V 5/10, 2010. Analog], which includes the "injection" of neutrons into the fluid flowing into the well table, registration gamma rays from the decay of nitrogen-16 in the borehole fluid stream using the first gamma detector, in-place measurement of water velocity from a measurement of gamma-ray decline, estimation of flow characteristics for one or more intervals in the well from data that include in-place velocity l the flow of water.

Недостатком аналога является невозможность применения способа для измерения массового расхода, фазового состава и примесей многофазной жидкости из-за того, что способ не обеспечивает измерения плотности протекающей жидкости и гамма квантов неупругого рассеяния и радиационного захвата.The disadvantage of the analogue is the inability to use the method for measuring the mass flow rate, phase composition and impurities of a multiphase liquid due to the fact that the method does not provide measurements of the density of the flowing liquid and gamma quanta of inelastic scattering and radiation capture.

Известно устройство для «Анализа жидкостей» [Патент Великобритании №2182143, МПК: G01N 23/222, 1987. Прототип], включающее источник гамма лучей и диаметрально расположенный сцинтиллятор, источник быстрых нейтронов и диаметрально расположенный гамма спектрометр, импульсный источник очень быстрых нейтронов и детектор гамма лучей, располагаемый необходимым образом для измерения скорости жидкости.A device for the "Analysis of liquids" [UK Patent No. 2182143, IPC: G01N 23/222, 1987. Prototype], comprising a gamma ray source and a diametrically arranged scintillator, a fast neutron source and a diametrically located gamma spectrometer, a pulsed source of very fast neutrons and a detector a gamma of rays, positioned as necessary for measuring fluid velocity.

Недостатком прототипа является низкая точность и надежность измерений из-за того, что измерение плотности жидкости проводится только по ослаблению гамма (электромагнитного) излучения сравнительно высокой энергии, 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 prototype is the low accuracy and reliability of the measurements due to the fact that the measurement of the density of the liquid is carried out only to attenuate gamma (electromagnetic) radiation of relatively high energy, and the density, composition and velocity of the liquid are measured using different sources, in different sections of the pipeline and without monitoring of radiation sources.

Техническим результатом изобретения является повышение точности и надежности измерений фракционного состава и расхода многофазной жидкости за счет: одновременного измерения ослабления быстрых нейтронов и электромагнитного излучения в одном и том же сечении, мониторирования импульсного источника быстрых нейтронов и электромагнитного излучения, расположения гамма спектрометра и детектора гамма лучей на одной стороне с импульсным источником быстрых нейтронов и электромагнитного излучения, а также дополнительно за счет измерения потоков тепловых и эпитепловых нейтронов, образовавшихся в жидкости при замедлении в ней быстрых нейтронов, излучаемых импульсным источником быстрых нейтронов и электромагнитного излучения.The technical result of the invention is to increase the accuracy and reliability of measurements of the fractional composition and flow rate of a multiphase liquid due to: simultaneous measurement of attenuation of fast neutrons and electromagnetic radiation in the same section, monitoring of a pulsed source of fast neutrons and electromagnetic radiation, the location of the gamma spectrometer and gamma ray detector on one side with a pulsed source of fast neutrons and electromagnetic radiation, and also additionally by measuring shackles of thermal and epithermal neutrons produced in the liquid during deceleration it fast neutrons emitted by pulsed fast neutron source and electromagnetic radiation.

Технический результат достигается тем, что анализатор многофазной жидкости, содержащий импульсный источник быстрых нейтронов и источник электромагнитного излучения, гамма спектрометр, детектор гамма лучей и сцинтиллятор, расположенный диаметрально источнику электромагнитного излучения на противоположной стороне трубопровода, импульсный источник быстрых нейтронов является одновременно и импульсным источником электромагнитного излучения, дополнительно содержащим мониторный детектор быстрых нейтронов и мониторный детектор электромагнитного излучения, гамма спектрометр дополнительно содержит коллиматор гамма лучей и расположен рядом с импульсным источником быстрых нейтронов и электромагнитного излучения, детектор гамма лучей расположен на одной стороне трубопровода с импульсным источником быстрых нейтронов и электромагнитного излучения на расстоянии L>V×t от импульсного источника быстрых нейтронов и электромагнитного излучения по направлению течения многофазной жидкости, где V - скорость потока многофазной жидкости, a t - время ее облучения, дополнительно содержит детектор быстрых нейтронов, расположенный диаметрально импульсному источнику быстрых нейтронов и электромагнитного излучения на противоположной стороне трубопровода, дополнительно содержит детекторы тепловых и эпитепловых нейтронов, расположенные от импульсного источника быстрых нейтронов и электромагнитного излучения на расстоянии, равном длине замедления быстрых нейтронов в многофазной жидкости, а гамма спектрометр, мониторный детектор электромагнитного излучения и сцинтиллятор выполнены с возможностью измерения спектра импульсного электромагнитного излучения.The technical result is achieved in that a multiphase fluid analyzer containing a pulsed source of fast neutrons and a source of electromagnetic radiation, a gamma spectrometer, a gamma ray detector and a scintillator located diametrically to a source of electromagnetic radiation on the opposite side of the pipeline, the pulsed source of fast neutrons is also a pulsed source of electromagnetic radiation further comprising a monitor detector of fast neutrons and a monitor detector of elec magnetic radiation, gamma spectrometer additionally contains a gamma ray collimator and is located next to a pulsed source of fast neutrons and electromagnetic radiation, a gamma ray detector is located on one side of the pipeline with a pulsed source of fast neutrons and electromagnetic radiation at a distance L> V × t from the pulsed source of fast neutrons and electromagnetic radiation in the direction of the multiphase fluid flow, where V is the multiphase fluid flow rate, at is the time of its irradiation, additionally with holds a fast neutron detector located diametrically to a source of fast neutrons and electromagnetic radiation on the opposite side of the pipeline, additionally contains detectors of thermal and epithermal neutrons located from a pulsed source of fast neutrons and electromagnetic radiation at a distance equal to the length of deceleration of fast neutrons in a multiphase liquid, and gamma spectrometer, monitor detector of electromagnetic radiation and scintillator are configured to measure spec pulse electromagnetic radiation.

На чертеже показана схема устройства, где 1 - трубопровод, 2 - направление потока многофазной жидкости; 3 - импульсный источник быстрых нейтронов и электромагнитного излучения; 4 - сцинтиллятор; 5 - детектор быстрых нейтронов; 6, 7 - детекторы тепловых и эпитепловых нейтронов; 8 - гамма спектрометр; 9 - детектор гамма лучей.The drawing shows a diagram of the device, where 1 is the pipeline, 2 is the direction of flow of the multiphase fluid; 3 - pulsed source of fast neutrons and electromagnetic radiation; 4 - scintillator; 5 - fast neutron detector; 6, 7 - detectors of thermal and epithermal neutrons; 8 - gamma spectrometer; 9 - gamma ray detector.

Устройство состоит из: импульсного источника быстрых нейтронов и электромагнитного излучения 3, включающего в себя мониторный детектор быстрых нейтронов и мониторный детектор электромагнитного излучения (на чертеже не показаны), предназначенных для измерения интенсивности излучений, выходящих из импульсного источника быстрых нейтронов и электромагнитного излучения 3; гамма спектрометра 8, снабженного коллиматором гамма лучей (на чертеже не показан) для регистрации гамма квантов неупругого рассеяния быстрых нейтронов на ядрах атомов, находящихся в области облучения многофазной жидкости во время импульса импульсного источника быстрых нейтронов и электромагнитного излучения 3 и гамма квантов радиационного захвата в промежутках между его импульсами; сцинтиллятора 4 и детектора быстрых нейтронов 5 для регистрации электромагнитного излучения и быстрых нейтронов от импульсного источника быстрых нейтронов и электромагнитного излучения 3, прошедших через трубопровод 1; детекторов тепловых 6 и эпитепловых 7 нейтронов, образующихся в многофазной жидкости в результате замедления быстрых нейтронов и вытекающих из трубопровода 1 наружу в сторону импульсного источника быстрых нейтронов и электромагнитного излучения 3; детектора гамма лучей 9 для регистрации гамма лучей от распада ядра кислорода-16 с временем полураспада T1/2=7,2 с, возбужденного во время импульса импульсного источника быстрых нейтронов и электромагнитного излучения 3.The device consists of: a pulsed source of fast neutrons and electromagnetic radiation 3, which includes a monitor detector of fast neutrons and a monitor detector of electromagnetic radiation (not shown), designed to measure the intensity of radiation coming from a pulsed source of fast neutrons and electromagnetic radiation 3; gamma spectrometer 8, equipped with a gamma ray collimator (not shown) for detecting gamma quanta of inelastic scattering of fast neutrons by the nuclei of atoms located in the irradiation region of a multiphase liquid during a pulse of a pulsed source of fast neutrons and electromagnetic radiation 3 and gamma quanta of radiation capture in the gaps between his impulses; a scintillator 4 and a fast neutron detector 5 for detecting electromagnetic radiation and fast neutrons from a pulsed source of fast neutrons and electromagnetic radiation 3 passed through pipeline 1; thermal detectors 6 and epithermal 7 neutrons generated in a multiphase liquid as a result of slowing down fast neutrons and flowing out of the pipeline 1 outward towards a pulsed source of fast neutrons and electromagnetic radiation 3; a gamma ray detector 9 for detecting gamma rays from the decay of an oxygen-16 nucleus with a half-life T 1/2 = 7.2 s, excited during the pulse of a pulsed source of fast neutrons and electromagnetic radiation 3.

В качестве импульсного источника быстрых нейтронов и электромагнитного излучения 3 может быть использован портативный нейтронный генератор 14 МэВ нейтронов, который одновременно с быстрыми нейтронами также излучает электромагнитное (рентгеновское) излучение тормозного спектра с максимальной энергией, равной ускоряющему напряжению на его ускоряющей трубке и обычно составляющей более 100 кэВ. Энергия быстрых нейтронов, излучаемых портативным нейтронным генератором на 14 МэВ, превышает порог ядерной реакции O16(n,p)N16, составляющей, примерно, 10 МэВ, происходящей на ядрах кислорода-16, входящих в состав многофазной жидкости. Продукт этой реакции ядро N16 быстро испытывает бета распад, образуя возбужденное ядро O16 с периодом полураспада Т1/2=7,2 с, излучающее в 68,8% случаев гамма лучи с энергией 6,1 МэВ.As a pulsed source of fast neutrons and electromagnetic radiation 3, a 14-MeV portable neutron generator can be used, which simultaneously with fast neutrons also emits electromagnetic (X-ray) radiation from the brake spectrum with a maximum energy equal to the accelerating voltage on its accelerating tube and usually more than 100 keV. The energy of fast neutrons emitted by a 14 MeV portable neutron generator exceeds the threshold of the nuclear reaction O 16 (n, p) N 16 , which is approximately 10 MeV, which occurs on the oxygen-16 nuclei that make up the multiphase liquid. The product of this reaction, the N 16 nucleus quickly undergoes beta decay, forming an excited O 16 nucleus with a half-life of T 1/2 = 7.2 s, which emits gamma rays with an energy of 6.1 MeV in 68.8% of cases.

Расстояние L между детектором гамма лучей 9 и импульсным источником быстрых нейтронов и электромагнитного излучения 3 выбирают, исходя из предполагаемой скорости потока многофазной жидкости V и времени ее облучения t<T1/2, где T1/2 - период полураспада возбужденного ядра кислорода-16, из соотношения (1):The distance L between the gamma ray detector 9 and the pulsed source of fast neutrons and electromagnetic radiation 3 is selected based on the estimated flow rate of the multiphase liquid V and the time of its irradiation t <T 1/2 , where T 1/2 is the half-life of the excited oxygen nucleus-16 , from relation (1):

L > V t ( 1 )

Figure 00000001
L > V t ( one )
Figure 00000001

Детектор гамма лучей 9 служит для измерения количества гама лучей, связанных с активацией кислорода-16 и может быть выполнен, например, в виде одного/нескольких сцинтилляционных детекторов гамма излучения, содержащих фотоприемник в виде фотоэлектронного умножителя и кристалл сцинтиллятора, например, ортогерманата висмута, бромида лантана или BaF2. Детектор гамма лучей 9 устанавливается с одной стороны с импульсным источником быстрых нейтронов и электромагнитного излучения 3, поскольку быстрые нейтроны в жидкости быстро теряют свою энергию и переходят в диапазон энергий ниже пороговой энергии активации кислорода - 16 (≈10 МэВ) уже в слое толщиной около 1 см, приводя к резкому уменьшению количества активированного кислорода-16 по мере удаления от импульсного источника быстрых нейтронов и электромагнитного излучения 3.The gamma ray detector 9 is used to measure the number of gamma rays associated with the activation of oxygen-16 and can be performed, for example, in the form of one / several scintillation gamma radiation detectors containing a photodetector in the form of a photomultiplier and a scintillator crystal, for example, bismuth orthogermanate, bromide lanthanum or BaF 2 . The gamma ray detector 9 is mounted on one side with a pulsed source of fast neutrons and electromagnetic radiation 3, because fast neutrons in a liquid quickly lose their energy and go into the energy range below the threshold oxygen activation energy - 16 (≈10 MeV) already in a layer about 1 thick cm, leading to a sharp decrease in the amount of activated oxygen-16 as you move away from the pulsed source of fast neutrons and electromagnetic radiation 3.

Скорость потока многофазной жидкости определяют по интервалу времени Δt между моментом окончания кратковременного (<1 с) облучения жидкости импульсным источником быстрых нейтронов и электромагнитного излучения 3 и появлением в детекторе гамма лучей 9 гамма лучей, исходящих от возбужденных ядер кислорода - 16 из соотношения:The multiphase fluid flow rate is determined by the time interval Δt between the moment of termination of the short-term (<1 s) irradiation of the liquid by a pulsed source of fast neutrons and electromagnetic radiation 3 and the appearance of 9 gamma rays emitted from excited oxygen nuclei in the gamma ray detector 16 from the relation:

V = L / Δ t ( 2 )

Figure 00000002
V = L / Δ t ( 2 )
Figure 00000002

где L - расстояние между импульсным источником быстрых нейтронов и электромагнитного излучения 3 и детектором гамма лучей 9, Δt - интервал времени между моментом окончания облучения многофазной жидкости и появлением сигнала в детекторе гамма лучей 9.where L is the distance between the pulsed source of fast neutrons and electromagnetic radiation 3 and the gamma ray detector 9, Δt is the time interval between the end of irradiation of a multiphase liquid and the appearance of a signal in the gamma ray detector 9.

Интервал времени Δt измеряют с помощью многоканального временного анализатора (на чертеже не показан), соединенного с детектором гамма лучей 9 и синхронизованного с источником быстрых нейтронов и электромагнитного излучения 3.The time interval Δt is measured using a multi-channel time analyzer (not shown in the drawing) connected to a gamma ray detector 9 and synchronized with a source of fast neutrons and electromagnetic radiation 3.

Сцинтиллятор 4 и детектор быстрых нейтронов 5 расположены диаметрально импульсному источнику быстрых нейтронов и электромагнитного излучения 3 на противоположной стороне трубопровода 1.The scintillator 4 and the fast neutron detector 5 are located diametrically to the pulsed source of fast neutrons and electromagnetic radiation 3 on the opposite side of the pipeline 1.

Детекторы тепловых 6 и эпитепловых 7 нейтронов расположены со стороны импульсного источника быстрых нейтронов и электромагнитного излучения 3 на расстоянии, равном длине замедления быстрых нейтронов в многофазной жидкости.The detectors of thermal 6 and epithermal 7 neutrons are located on the side of the pulsed source of fast neutrons and electromagnetic radiation 3 at a distance equal to the length of deceleration of fast neutrons in a multiphase liquid.

Гамма спектрометр 8 снабжен коллиматором гамма лучей (на чертеже не показан) и расположен рядом с импульсным источником быстрых нейтронов и электромагнитного излучения 3.Gamma spectrometer 8 is equipped with a gamma ray collimator (not shown in the drawing) and is located next to a pulsed source of fast neutrons and electromagnetic radiation 3.

Мониторный детектор электромагнитного излучения (на чертеже не показан) и сцинтиллятор 4 используются для измерения ослабления электромагнитного излучения, выходящего из импульсного источника быстрых нейтронов и электромагнитного излучения 3, при прохождении через трубопровод 1 с многофазной жидкостью. Результаты измерений используются при определении фракционного состава жидкости.A monitor detector of electromagnetic radiation (not shown in the drawing) and scintillator 4 are used to measure the attenuation of electromagnetic radiation coming from a pulsed source of fast neutrons and electromagnetic radiation 3, when passing through a pipeline 1 with a multiphase liquid. The measurement results are used to determine the fractional composition of the liquid.

Мониторный детектор электромагнитного излучения (на чертеже не показан) и сцинтиллятор 4 выполнены с возможностью измерения спектра импульсного рентгеновского излучения в нескольких энергетических окнах, например с помощью спектрозонального датчика [Патент РФ №2388015, МПК: G01T 1/00, 2010], который состоит из сцинтилляционной пластины, протяженной вдоль направления рентгеновского пучка, на боковой поверхности пластины расположено позиционно-чувствительное фотоприемное устройство. Измерение спектра рентгеновского излучения спектрозональным датчиком основано на зависимости пространственного распределения сцинтилляционного сигнала, возникающего в фотоприемнике, от спектра излучения, приходящего на торцевую поверхность пластины сцинтиллятора.A monitor detector of electromagnetic radiation (not shown in the drawing) and scintillator 4 are configured to measure the spectrum of pulsed x-ray radiation in several energy windows, for example, using a spectrozonal sensor [RF Patent No. 2388015, IPC: G01T 1/00, 2010], which consists of a scintillation plate, extended along the direction of the x-ray beam, a position-sensitive photodetector is located on the side surface of the plate. The measurement of the x-ray spectrum by a spectrozonal sensor is based on the dependence of the spatial distribution of the scintillation signal arising in the photodetector on the radiation spectrum arriving at the end surface of the scintillator plate.

Мониторный детектор быстрых нейтронов (на чертеже не показан) и детектор быстрых нейтронов 5 применяются для измерения ослабления быстрых нейтронов при прохождении через трубопровод 1 с многофазной жидкостью. Результаты измерений используются при определении фракционного состава жидкости. Мониторный детектор быстрых нейтронов (на чертеже не показан) и детектор быстрых нейтронов 5 выполнены с возможностью регистрации импульсного излучения быстрых нейтронов. Для этого могут быть использованы, например, электрометрические сенсоры [Е. Bogolubov, A. Koshelev, V. Mikerov and A. Sviridov, Electrometric sensors for neutron radiation: conceptual study, 2012 JINST 7 C03026; Патент RU №2469355, МПК: G01T 3/00, 2012]. Работа электрометрического сенсора основана на измерении заряда, возникающего, например, в пластинке, выполненной из изотопа кальция Са40 при ее облучении быстрыми нейтронами. Заряд в пластине Са40 возникает из-за выхода из нее протонов, образующихся в пластине в результате ядерной реакции под действием быстрых нейтронов: Ca40(n,p)K40. Величина электрического заряда, возникающего в пластине за время импульса, пропорциональна выходу быстрых нейтронов за импульс.A fast neutron monitor detector (not shown in the drawing) and a fast neutron detector 5 are used to measure the attenuation of fast neutrons when passing through a pipeline 1 with a multiphase liquid. The measurement results are used to determine the fractional composition of the liquid. A fast neutron monitor detector (not shown in the drawing) and a fast neutron detector 5 are configured to detect pulsed radiation of fast neutrons. For this, for example, electrometric sensors [E. Bogolubov, A. Koshelev, V. Mikerov and A. Sviridov, Electrometric sensors for neutron radiation: conceptual study, 2012 JINST 7 C03026; Patent RU No. 2469355, IPC: G01T 3/00, 2012]. The operation of the electrometric sensor is based on measuring the charge arising, for example, in a plate made of calcium isotope Ca 40 when it is irradiated with fast neutrons. The charge in the Ca 40 wafer arises due to the exit of protons formed in the wafer as a result of a nuclear reaction under the action of fast neutrons: Ca 40 (n, p) K 40 . The magnitude of the electric charge arising in the plate during the pulse is proportional to the output of fast neutrons per pulse.

Детектор тепловых нейтронов 6 и детектор эпитепловых нейтронов 7 могут быть выполнены в виде гелиевых или борных нейтронных счетчиков. Детектор эпитепловых нейтронов 7 окружают материалом, поглощающим тепловые нейтроны и пропускающим эпитепловые нейтроны, например, кадмиевым листом толщиной около 1 мм. Детектор тепловых нейтронов 6 и детектор эпитепловых нейтронов 7 устанавливают с одной стороны с импульсным источником быстрых нейтронов и электромагнитного излучения 3. При этом уменьшается влияние диаметра трубопровода 1 на результаты измерений. Детектор тепловых нейтронов 6 и детектор эпитепловых нейтронов 7 устанавливают от импульсного источника быстрых нейтронов и электромагнитного излучения 3 на расстоянии, равном длине замедления 14 МэВ нейтронов в многофазной жидкости, которое для углеводов обычно составляет около 5-7 см.The thermal neutron detector 6 and the epithermal neutron detector 7 can be made in the form of helium or boron neutron counters. The epithermal neutron detector 7 is surrounded by a material that absorbs thermal neutrons and transmits epithermal neutrons, for example, a cadmium sheet about 1 mm thick. The thermal neutron detector 6 and the epithermal neutron detector 7 are mounted on one side with a pulsed source of fast neutrons and electromagnetic radiation 3. The effect of the diameter of the pipe 1 on the measurement results is reduced. The thermal neutron detector 6 and the epithermal neutron detector 7 are installed from a pulsed source of fast neutrons and electromagnetic radiation 3 at a distance equal to the deceleration length of 14 MeV neutrons in a multiphase liquid, which is usually about 5-7 cm for carbohydrates.

Гамма спектрометр 8 служит для измерения гамма лучей неупругого рассеяния, возникающих в жидкости во время облучения быстрыми нейтронами. Метод измерения аналогичен методу углеродно-кислородного каротажа [М.А. Федорин, Б.Г. Титов //Геология и геофизика. - 2010. - №12. - С.1664-1674]. В этом методе в качестве источника применяется портативный нейтронный генератор 14 МэВ нейтронов с длительностью импульса порядка 10 мкс и частотой повторения (10-20) кГц и сцинтилляционный гамма спектрометр. При этом в гамма спектрометре обычно применяется сцинтилляционный кристалл с временем высвечивания значительно ниже длительности нейтронного импульса.Gamma spectrometer 8 is used to measure gamma rays of inelastic scattering that occur in a liquid during irradiation with fast neutrons. The measurement method is similar to the method of carbon-oxygen logging [M.A. Fedorin, B.G. Titov // Geology and Geophysics. - 2010. - No. 12. - S.1664-1674]. In this method, a portable 14 MeV neutron generator with a pulse duration of the order of 10 μs and a repetition rate of (10–20) kHz and a scintillation gamma spectrometer are used as the source. In this case, a scintillation crystal is usually used in a gamma spectrometer with a luminescence time much shorter than the duration of a neutron pulse.

Гамма спектрометр 8 устанавливается с одной стороны с импульсным источником быстрых нейтронов и электромагнитного излучения 3 и как можно ближе к нему, поскольку интенсивность гамма лучей, приходящих в гамма спектрометр 8, резко падает с расстоянием между ними. Это обусловлено прежде всего уменьшением числа гамма кантов, рожденных в многофазной жидкости, с удалением от импульсного источника быстрых нейтронов и электромагнитного излучения 3 примерно обратно пропорционально квадрату расстояния.Gamma spectrometer 8 is installed on one side with a pulsed source of fast neutrons and electromagnetic radiation 3 and as close to it as possible, since the intensity of gamma rays coming into gamma spectrometer 8 drops sharply with the distance between them. This is due primarily to a decrease in the number of gamma-ray edges produced in a multiphase liquid, with the distance from the pulsed source of fast neutrons and electromagnetic radiation 3 approximately inversely proportional to the square of the distance.

Гамма спектрометр 8 снабжен коллиматором гамма лучей (на чертеже не показан), который служит для предотвращения попадания в гамма спектрометр 8 гамма лучей, образующихся в источнике быстрых нейтронов и электромагнитного излучения 3 во время нейтронного импульса и для регистрации только тех гама лучей, которые исходят из области облучения многофазной жидкости. Коллиматор гамма лучей изготавливают из материала, сильно ослабляющего гамма излучение, обычно из свинца или вольфрама.The gamma spectrometer 8 is equipped with a gamma ray collimator (not shown), which serves to prevent gamma rays generated in the source of fast neutrons and electromagnetic radiation 3 during the neutron pulse from entering the gamma spectrometer 8 and to register only those gamma rays that come from areas of irradiation of multiphase fluid. The gamma ray collimator is made of a material that greatly attenuates gamma radiation, usually from lead or tungsten.

Устройство устанавливают на трубопровод 1, используемый для прокачки многофазной жидкости.The device is installed on the pipeline 1, used for pumping multiphase fluid.

Устройство работает следующим образом. Импульсный источник быстрых нейтронов и электромагнитного излучения 3 работает в частотном режиме и облучает протекающую по трубопроводу 1 многофазную жидкость нейтронами с энергией 14 МэВ и электромагнитным (рентгеновским) излучением тормозного спектра. Быстрые нейтроны и электромагнитное излучение частично проходят через трубопровод 1, а быстрые нейтроны, взаимодействуя с атомами веществ, входящих в состав жидкости, приводят к появлению гамма излучения неупругого рассеяния, активируют кислород и постепенно замедляются, приводя к появлению в многофазной жидкости тепловых и эпитепловых нейтронов, распространяющихся во все стороны.The device operates as follows. A pulsed source of fast neutrons and electromagnetic radiation 3 operates in a frequency mode and irradiates a multiphase liquid flowing through pipe 1 with neutrons with an energy of 14 MeV and electromagnetic (X-ray) radiation from the inhibitory spectrum. Fast neutrons and electromagnetic radiation partially pass through conduit 1, and fast neutrons interacting with the atoms of the substances that make up the liquid, lead to the appearance of gamma radiation of inelastic scattering, activate oxygen and gradually slow down, leading to the appearance of thermal and epithermal neutrons in a multiphase liquid, spreading in all directions.

Во время импульса импульсного источника быстрых нейтронов и электромагнитного излучения 3 мониторный детектор быстрых нейтронов и мониторный детектор электромагнитного излучения (на чертеже не показаны), входящие в состав импульсного источника быстрых нейтронов и электромагнитного излучения 3, регистрируют количество 14 МэВ нейтронов и спектр рентгеновского излучения, выходящих из импульсного источника быстрых нейтронов и электромагнитного излучения 3; сцинтиллятор 4 и детектор быстрых нейтронов 5 регистрируют спектр рентгеновского излучения и количество 14 МэВ нейтронов, прошедших через трубопровод 1; гамма спектрометр 8 регистрирует спектр гамма лучей, возникших в результате неупругого рассеяния быстрых нейтронов на атомах веществ, входящих в состав многофазной жидкости, и выходящих в сторону гамма спектрометра 8.During a pulse of a pulsed source of fast neutrons and electromagnetic radiation 3, a monitor detector of fast neutrons and a monitor detector of electromagnetic radiation (not shown in the drawing), which are part of a pulsed source of fast neutrons and electromagnetic radiation 3, record the number of 14 MeV neutrons and the spectrum of x-ray radiation from a pulsed source of fast neutrons and electromagnetic radiation 3; a scintillator 4 and a fast neutron detector 5 record the x-ray spectrum and the number of 14 MeV neutrons transmitted through the pipeline 1; gamma spectrometer 8 registers the spectrum of gamma rays arising from inelastic scattering of fast neutrons by atoms of substances that are part of a multiphase liquid, and going towards gamma spectrometer 8.

В промежутках между импульсами импульсного источника быстрых нейтронов и электромагнитного излучения 3 гамма спектрометр 8 регистрирует спектр гамма излучения радиационного захвата тепловых нейтронов атомами веществ, входящих в состав многофазной жидкости; детекторы тепловых нейтронов 6 и эпитепловых нейтронов 7 регистрируют тепловые и эпитепловые нейтроны, образованные в жидкости в результате замедления 14 МэВ нейтронов.In the intervals between the pulses of a pulsed source of fast neutrons and electromagnetic radiation 3 gamma spectrometer 8 registers the gamma spectrum of radiation capture of thermal neutrons by atoms of substances that are part of a multiphase liquid; thermal neutron detectors 6 and epithermal neutrons 7 detect thermal and epithermal neutrons generated in a liquid as a result of deceleration of 14 MeV neutrons.

Плотность и объемное соотношение флюидов многофазной жидкости определяют по ослаблению пучка быстрых нейтронов и пучка электромагнитного излучения с помощью выражений вида (3) и (4) [Патент РФ №2334972; МПК: G01N 23/00; 2006]:The density and volumetric ratio of multiphase fluid fluids is determined by attenuating the fast neutron beam and the electromagnetic radiation beam using expressions of the form (3) and (4) [RF Patent No. 2334972; IPC: G01N 23/00; 2006]:

μ d = ln ( I / I 0 ) ( 3 )

Figure 00000003
μ d = ln ( I / I 0 ) ( 3 )
Figure 00000003

μ = ( N A / A ) σ ( 4 )

Figure 00000004
μ = ( N A / A ) σ ( four )
Figure 00000004

где µ - линейный коэффициент ослабления излучения (нейтронного или электромагнитного); d - толщина слоя вещества; I, I0 - интенсивности прошедшего через трубопровод и падающего на него излучений; NA - число Авогадро; А - атомный вес вещества, через которое проходит излучение; σ - сечение ослабления излучения веществом.where µ is the linear attenuation coefficient of radiation (neutron or electromagnetic); d is the thickness of the layer of substance; I, I 0 - the intensity of the radiation transmitted through the pipeline and incident on it; N A is the Avogadro number; A is the atomic weight of the substance through which the radiation passes; σ is the cross section for attenuation of radiation by a substance.

В случае электромагнитного излучения ослабление излучения измеряется в энергетических окнах для нескольких энергий излучения.In the case of electromagnetic radiation, the attenuation of radiation is measured in the energy windows for several radiation energies.

Определение фракционного состава жидкости по ослаблению быстрых нейтронов и электромагнитного излучения в одном и том же сечении трубопровода и в одно и то же время повышает надежность и точность получаемых результатов.The determination of the fractional composition of the liquid by attenuation of fast neutrons and electromagnetic radiation in the same section of the pipeline and at the same time increases the reliability and accuracy of the results.

Концентрацию ядер углерода и кислорода, наличие и содержание примесей определяют по спектру гамма квантов неупругого рассеяния [Филиппов, Е.М. Нейтрон-нейтронный и нейтронный гамма-методы в рудной геофизике. - Новосибирск: Наука, 1972].The concentration of carbon and oxygen nuclei, the presence and content of impurities is determined by the spectrum of gamma quanta of inelastic scattering [Filippov, EM Neutron-neutron and neutron gamma methods in ore geophysics. - Novosibirsk: Science, 1972].

Дополнительно плотность и количество водородосодержащего вещества, а также содержание примесей, поглощающих тепловые нейтроны, например хлора, контролируют по плотности потока тепловых и эпитепловых нейтронов, приходящих на детектор тепловых нейтронов 6 и детектор эпитепловых нейтронов 7.Additionally, the density and amount of hydrogen-containing substance, as well as the content of impurities that absorb thermal neutrons, such as chlorine, are controlled by the flux density of thermal and epithermal neutrons arriving at the thermal neutron detector 6 and the epithermal neutron detector 7.

При измерении скорости потока многофазной жидкости в трубопроводе 1 импульсный источник быстрых нейтронов и электромагнитного излучения 3 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 трубопроводе 1 и появлением сигнала на выходе детектора гамма лучей 9, вызванного гамма лучами, исходящими от активированных ядер кислорода-16. Скорость потока многофазной жидкости V определяют с помощью выражения (2).When measuring the flow rate of a multiphase liquid in pipeline 1, a pulsed source of fast neutrons and electromagnetic radiation 3 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 is measured between the end of irradiation of a multiphase liquid in pipeline 1 and the appearance of a signal at the output of the gamma ray detector 9, caused by gamma rays emanating from activated oxygen-16 nuclei. The multiphase fluid flow rate V is determined using expression (2).

По плотности многофазной жидкости, ее фракционному составу и скорости потока определяют массовый расход фракций.The density of the multiphase liquid, its fractional composition and flow rate determine the mass flow rate of the fractions.

Уточняют фазовый состав и массовый расход флюидов многофазной жидкости путем анализа всей совокупности данных с учетом многомерных связей между характеристиками потока и измеряемыми величинами [Элланский М.М., Еникеев Б.Н. Использование многомерных связей в нефтегазовой геологии. - М.: Недра, 1991].Clarify the phase composition and mass flow rate of multiphase fluid fluids by analyzing the entire set of data, taking into account multidimensional relationships between flow characteristics and measured values [Ellansky MM, Enikeev BN The use of multidimensional relationships in oil and gas geology. - M .: Nedra, 1991].

Claims (1)

Анализатор многофазной жидкости, содержащий импульсный источник быстрых нейтронов и источник электромагнитного излучения, гамма спектрометр, детектор гамма лучей и сцинтиллятор, расположенный диаметрально источнику электромагнитного излучения на противоположной стороне трубопровода, отличающийся тем, что импульсный источник быстрых нейтронов является одновременно и импульсным источником электромагнитного излучения, дополнительно содержащим мониторный детектор быстрых нейтронов и мониторный детектор электромагнитного излучения, гамма спектрометр дополнительно содержит коллиматор гамма лучей и расположен рядом с импульсным источником быстрых нейтронов и электромагнитного излучения, детектор гамма лучей расположен на одной стороне трубопровода с импульсным источником быстрых нейтронов и электромагнитного излучения на расстоянии L>V×t от импульсного источника быстрых нейтронов и электромагнитного излучения по направлению течения многофазной жидкости, где V - скорость потока многофазной жидкости, a t - время ее облучения, дополнительно содержит детектор быстрых нейтронов, расположенный диаметрально импульсному источнику быстрых нейтронов и электромагнитного излучения на противоположной стороне трубопровода, дополнительно содержит детекторы тепловых и эпитепловых нейтронов, расположенные от импульсного источника быстрых нейтронов и электромагнитного излучения на расстоянии, равном длине замедления быстрых нейтронов в многофазной жидкости, а гамма спектрометр, мониторный детектор электромагнитного излучения и сцинтиллятор выполнены с возможностью измерения спектра импульсного электромагнитного излучения. A multiphase fluid analyzer containing a pulsed fast neutron source and an electromagnetic radiation source, a gamma spectrometer, a gamma ray detector and a scintillator located diametrically to the electromagnetic radiation source on the opposite side of the pipeline, characterized in that the pulsed fast neutron source is also a pulsed electromagnetic radiation source, additionally comprising a monitor detector of fast neutrons and a monitor detector of electromagnetic radiation i, the gamma spectrometer additionally contains a gamma ray collimator and is located next to a pulsed source of fast neutrons and electromagnetic radiation, a gamma ray detector is located on one side of the pipeline with a pulsed source of fast neutrons and electromagnetic radiation at a distance L> V × t from the pulsed source of fast neutrons and electromagnetic radiation in the direction of the multiphase fluid flow, where V is the multiphase fluid flow rate, at is the time of its irradiation, further comprises a fast detector neutrons, located diametrically to a pulsed source of fast neutrons and electromagnetic radiation on the opposite side of the pipeline, additionally contains detectors of thermal and epithermal neutrons located from a pulsed source of fast neutrons and electromagnetic radiation at a distance equal to the slowdown length of fast neutrons in a multiphase liquid, and a gamma spectrometer, the electromagnetic radiation monitor detector and scintillator are configured to measure the spectrum of a pulsed electron magnetic radiation.
RU2013130726/28A 2013-07-05 2013-07-05 Multiphase liquid analyser RU2530460C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013130726/28A RU2530460C1 (en) 2013-07-05 2013-07-05 Multiphase liquid analyser

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013130726/28A RU2530460C1 (en) 2013-07-05 2013-07-05 Multiphase liquid analyser

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2530460C1 true RU2530460C1 (en) 2014-10-10

Family

ID=53381666

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013130726/28A RU2530460C1 (en) 2013-07-05 2013-07-05 Multiphase liquid analyser

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2530460C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2594116C1 (en) * 2015-06-10 2016-08-10 Акционерное общество "Государственный научный центр Российской Федерации - Физико-энергетический институт имени А.И. Лейпунского" Method of determining weight silicate deposits per unit length of channel and device therefor
RU2594113C1 (en) * 2015-06-04 2016-08-10 Акционерное общество "Государственный научный центр Российской Федерации - Физико-энергетический институт имени А.И. Лейпунского" Method of determining weight of oxygen in oxygen-containing flow and device therefor
CN109443466A (en) * 2018-12-29 2019-03-08 无锡洋湃科技有限公司 Total cross-section measures gas, liquid, solid mass flow metering device and method in multiphase flow

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU234546A1 (en) * A METHOD FOR DETERMINING A LIQUID STATE, SATURATING
US3508052A (en) * 1964-12-18 1970-04-21 Chevron Res Neutron absorption logging with thermal neutron-capture gamma rays having energies over 2.2 mev.
US4095102A (en) * 1976-09-30 1978-06-13 Schlumberger Technology Corporation Hydrocarbon detection utilizing neutron borehole measurements
GB2182143A (en) * 1985-10-25 1987-05-07 Atomic Energy Authority Uk Analysis of fluids
SU1785357A1 (en) * 1989-07-10 1994-04-30 Научно-производственное объединение "Рудгеофизика" Method of neutron gamma-ray logging of wells filled with liquid
RU2466383C2 (en) * 2008-05-06 2012-11-10 Пинань ЛО Method and system for determining constituent content in multiphase fluid

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU234546A1 (en) * A METHOD FOR DETERMINING A LIQUID STATE, SATURATING
US3508052A (en) * 1964-12-18 1970-04-21 Chevron Res Neutron absorption logging with thermal neutron-capture gamma rays having energies over 2.2 mev.
US4095102A (en) * 1976-09-30 1978-06-13 Schlumberger Technology Corporation Hydrocarbon detection utilizing neutron borehole measurements
GB2182143A (en) * 1985-10-25 1987-05-07 Atomic Energy Authority Uk Analysis of fluids
SU1785357A1 (en) * 1989-07-10 1994-04-30 Научно-производственное объединение "Рудгеофизика" Method of neutron gamma-ray logging of wells filled with liquid
RU2466383C2 (en) * 2008-05-06 2012-11-10 Пинань ЛО Method and system for determining constituent content in multiphase fluid

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2594113C1 (en) * 2015-06-04 2016-08-10 Акционерное общество "Государственный научный центр Российской Федерации - Физико-энергетический институт имени А.И. Лейпунского" Method of determining weight of oxygen in oxygen-containing flow and device therefor
RU2594113C9 (en) * 2015-06-04 2016-10-10 Акционерное общество "Государственный научный центр Российской Федерации - Физико-энергетический институт имени А.И. Лейпунского" Method of determining weight of oxygen in oxygen-containing flow
RU2594116C1 (en) * 2015-06-10 2016-08-10 Акционерное общество "Государственный научный центр Российской Федерации - Физико-энергетический институт имени А.И. Лейпунского" Method of determining weight silicate deposits per unit length of channel and device therefor
RU2594116C9 (en) * 2015-06-10 2016-10-10 Акционерное общество "Государственный научный центр Российской Федерации - Физико-энергетический институт имени А.И. Лейпунского" Method of determining weight silicate deposits per unit length of channel
CN109443466A (en) * 2018-12-29 2019-03-08 无锡洋湃科技有限公司 Total cross-section measures gas, liquid, solid mass flow metering device and method in multiphase flow

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2533758C2 (en) Device and method for measurement of multiphase fluid flow
Abouelwafa et al. The measurement of component ratios in multiphase systems using alpha-ray attenuation
EP0216526B1 (en) Multi-component flow measurement and imaging
RU2665330C2 (en) Spectral analysis with spectral deconvolution
US20120046867A1 (en) Portable System for Analyzing and Determining Elemental Composition of Rock Samples
Johansen et al. Salinity independent measurement of gas volume fraction in oil/gas/water pipe flows
NO319017B1 (en) Method and apparatus for determining dynamic flow characteristics using tracer techniques
RU2530460C1 (en) Multiphase liquid analyser
US20150226589A1 (en) X-Ray Based Multiphase Flow Meter with Energy Resolving Matrix Detector
Alnour et al. New approach for calibration the efficiency of HpGe detectors
Jia et al. Optimization of PGNAA set-up for the elements detection in aqueous solution
US3508052A (en) Neutron absorption logging with thermal neutron-capture gamma rays having energies over 2.2 mev.
WO2010133875A1 (en) Sand monitor
Eberle et al. Optimization of a one-shot gamma densitometer for measuring area-averaged void fractions of gas-liquid flows in narrow pipelines
EP2927650A1 (en) Fluid analysis using electron-positron annihilation
RU2559119C1 (en) Device for determination of multiphase fluid flow components
Holstad Gamma-ray scatter methods applied to industrial measurement systems
RU2530459C1 (en) Multiphase liquid monitor
RU2530453C1 (en) Multiphase liquid monitor
Gribkov et al. A single-shot nanosecond neutron pulsed technique for the detection of fissile materials
Gierlik et al. Practical aspects of using beta-delayed gamma emission for copper ore analysis on a running belt conveyor
RU154702U1 (en) MULTI-PHASE LIQUID CONCENTRATOMETER
RU2705750C2 (en) Method of determining content of tungsten and molybdenum
RU133308U1 (en) MULTI-PHASE LIQUID MONITOR
RU2079835C1 (en) Method of detection of explosives, device to implement it (variants), chamber for device to detect explosives