γ射線原油含水率檢測(cè)系統(tǒng)的分析

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1、第一章緒論11多相流概述“相”通常是指某一系統(tǒng)中具有相同成分及相同物理、化學(xué)性質(zhì)的均勻物質(zhì)部分、“，如固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)等，各相頒有明顯可分的界面，可以用物理方法分離。單相物質(zhì)的流動(dòng)稱為單相流”。。所謂兩相流或多相流，是指同時(shí)存在兩種或多種小同相的物質(zhì)的流動(dòng)，如氣液固三相流，氣液液三相流等，幾種相態(tài)同處于～個(gè)系統(tǒng)內(nèi)流動(dòng)，町以看成為多相流。與單相流計(jì)量相比，精確計(jì)量多相流的難度要比精確計(jì)量單相流大得多。單相計(jì)量可通過鍘得壓力、流動(dòng)黏度、班縮性和測(cè)量裝置的幾何尺寸來測(cè)得流量。在多相流中．如果每相的變化都是相同的，處理起來要方便一些。多

2、相流計(jì)量在以下JL個(gè)方面與單相流計(jì)量相比有其自身的復(fù)雜性：l、各相并非混合均勻。如水與油混合得不好，氣體與液體處于分離狀態(tài)。2、各相以不同的速度流動(dòng)。各相之間存在著界面效應(yīng)和柑對(duì)速度，相界面在時(shí)間和空間上變化比較大，液相和氣相咀不同的速度流動(dòng)。3、混合是不規(guī)則的。各相混合時(shí)，黏度和總量都會(huì)發(fā)生變化。4、相與相之1日J(rèn)相互作用。如氣體能從溶液中析出或者溶解在液體中，蠟和水合物會(huì)在流體中沉淀。5、流動(dòng)狀態(tài)非常復(fù)雜，特征參數(shù)比單相流系統(tǒng)多。它取決于各相之間的相對(duì)速度、流體特性、管路結(jié)構(gòu)及流動(dòng)方向”’。在石油、化工、電力以及原子能等工業(yè)

3、生產(chǎn)和科研領(lǐng)域當(dāng)中，存在著大量的多相流體測(cè)量問題，準(zhǔn)確進(jìn)行多相流各分相的計(jì)量，具有卜分重要的意義。1．2多相流的主要參數(shù)了解并掌握多相流的各相特性是很有意義的，為此就必須對(duì)多相流的參數(shù)進(jìn)行測(cè)量”1。多相流的主要參數(shù)有：的參數(shù)進(jìn)行測(cè)量“1。多相流的主要參數(shù)有：第一章緒論1．2．1流型流型是流體流動(dòng)的形式或結(jié)構(gòu)哺1。各相間存在的隨機(jī)可變的相界面致使多相流流動(dòng)形式十分復(fù)雜。流型是影響多相流壓力損失和傳熱特性的重要因素。1．2．2流量包括質(zhì)量流量(單位時(shí)間流過任一流道截面的流體的質(zhì)量)和體積流量(單位時(shí)間流過任一流道截面的流體的體積)。

4、對(duì)于各相流量，用分相容積流量、分相質(zhì)量流量描述：對(duì)于混合物的流量，用平均容積流量和平均質(zhì)量流量來描述。1．2．3速度由于各相流動(dòng)中相問存在速度差，所以除了以混合流體的平均速度描述外，還必須用分相速度來表示。分相速度參數(shù)包括各相真實(shí)速度(分相體積流量與管道內(nèi)該相所占截面積之比，又稱為相速度)和各相表觀速度(分相體積流量與管道總截面面積之比，又稱為折算速度)“¨”。1．2．4壓力降壓力降是多相流的基本參數(shù)之一。多相混合物壓力降和各分相壓力降之f哪己建立了很多理論的、經(jīng)驗(yàn)的和半經(jīng)驗(yàn)的關(guān)系式。對(duì)流動(dòng)過程中壓力降信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)并作適當(dāng)?shù)姆治?/p>

5、和處理，可以作為其他多相流動(dòng)參數(shù)檢測(cè)的重要手段。1．2．5相含率包括質(zhì)量榴含率(各相質(zhì)量流量與總質(zhì)量流量之比)，容積相含率(各相容積流量與總?cè)莘e流量之比)，截面相含率(某相的流動(dòng)在任意流通截面上所占通道截面積與總的流通截面積之比，又叫真實(shí)相含率)?。相含率參量是表征多相流的重要參量，但該參量的測(cè)量是多相流測(cè)試的難點(diǎn)。由于多相流漉型復(fù)雜多變，不同的流型形成不同體積分?jǐn)?shù)的相分布，各相問存在的相對(duì)速度形成不同的速度分布，因此要進(jìn)行多相流量計(jì)量，必須測(cè)量油氣水三相的相含率和分相速度”1。本課題的主要目的是解決相含率的測(cè)量問題，即是進(jìn)行原

6、油含水率、含氣率的實(shí)時(shí)在線測(cè)量。第一章緒論1．3多相流含率檢測(cè)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀國外在線測(cè)量多相流的發(fā)展較早，并且已經(jīng)提出了多種解決方案”3。射線法、電學(xué)法、微波法、脈沖電子激活法、核磁場(chǎng)共振法等“”?””3。在1964年應(yīng)用y射線衰減法確定空隙率的思想被提出來，1979年Calgary大學(xué)電機(jī)工程系的研究人員就已經(jīng)用Y射線衰減法測(cè)量多相流分相含率。有很多科研人員建立了雙能射線測(cè)量分相含率的系統(tǒng)，包括Kendall(1980)、Roach等人(1994)、VanSanten等人(1995)和Hewitt等人(1995)”?。1996年

7、Scheer和Letton等人用三種能量的，射線測(cè)量多相流的分相含率““。目前，國外測(cè)量多相流已經(jīng)開始利用光纖探頭檢測(cè)分相含率”?。Asali等人””首次應(yīng)用了環(huán)行探針；同時(shí)AndreuSS一”和TsochatZidiS等人””研究了關(guān)于探針結(jié)構(gòu)靈敏度的理論基礎(chǔ)。Koskie等人“”研究了平行線狀探針測(cè)量液膜厚度的應(yīng)用和標(biāo)定。Kang和Kim””通過實(shí)驗(yàn)和理論比較了環(huán)行和線狀探針的性能，確定了探針浸在波動(dòng)液膜中的空間分辨率。在三相流測(cè)量方面，某些多相流測(cè)量系統(tǒng)已達(dá)到了進(jìn)行工業(yè)性在線測(cè)量的水平[2】][z2l[蚰1傳統(tǒng)的原油含水率

8、測(cè)量方法主要是蒸餾法和電脫法，它們的缺點(diǎn)是人工誤差大，測(cè)量時(shí)間長(zhǎng)。國內(nèi)多相流的在線測(cè)量研究開發(fā)相對(duì)較晚。西安交通大學(xué)、浙江大學(xué)、清華大學(xué)、大慶油嗣先后開展了這方面的研究。近幾年來蘭州近代物理研究所，北京石油大學(xué)等已經(jīng)開展了油、氣、水無分離在線計(jì)量研究，取得了一定