[發明專利]一種在線測量多相流中質量含砂率的方法和裝置

有效

• 申請號: 201310334214.8
• 申請日: 2013-07-24
• 公開（公告）號: CN103399025A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發明（設計）人: 陳繼革;謝建華;葉俊杰
• 申請（專利權）人: 蘭州海默科技股份有限公司
• 主分類號: G01N23/06
• 分類號: G01N23/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于多相流流量計量領域。具體地，本發明涉及一種在線測量多相流中質量含砂率的裝置，并涉及一種在線測量多相流中質量含砂率的方法。

背景技術

采油工業中，經常從油井中采出包含油、氣、水的多相混合流體，業內常稱之為多相流。多相流中通常還夾帶有不同含量的砂，由于砂含量超過一定限度時會對采油設備以及各種計量設備會造成嚴重的磨損，所以希望對多相流中的砂含量進行實時監測，以便在必要時采取相應措施避免上述磨損。但如何盡可能精確的計量含砂率是一個很有挑戰性的難題。

目前，含砂率的測量方法分為直接測量和間接測量。直接測量有兩種方法：體積法和質量法。體積法是用汽油將原油反復沖洗、沉降、靜止，最后測量出砂子的體積，從而得到含砂率，這種方法靜置時間很長，讀數誤差較大，而且僅適用于純油中含砂量的測定，適用范圍比較狹窄。質量法適用于含游離水的原油含砂量的測定，將油樣用汽油充分溶解后，倒入一放有恒重濾紙的布氏漏斗中，用真空泵進行抽提、過濾，最后稱重、計算得出原油的含砂量。從質量法定義砂的概念可以看出它所指的砂不是完全出自油藏的砂，某種意義上講，是含有不確定雜質的砂。質量法存在幾個缺點：一是大部分油井管柱結垢、腐蝕嚴重，這樣勢必就有一些垢、鐵銹隨原油一起帶出，導致原油的含砂量增加；二是注聚、注膠、堵水的油樣，由于聚合物、堵劑難以溶解，附著在濾紙上難以過濾；三是取樣工作者使用較臟的樣桶，甚至有的樣桶盛過油漆等，這樣，在過濾時，臟東西、漆皮、爛棉紗、雜草等都在濾紙上面，給分析結果造成影響，從而帶來較大的測量誤差。

間接測量常見的方法是利用砂對某一特定硬度的標準件的磨損量，定期進行稱重間接測量含砂率；還有利用含砂流體與管壁碰撞發生的噪聲進行間接測量含砂率，以上方法都在精度上和實時性上或者量程上存在很大的局限性，所獲取的信息不能滿足油井生產管理的實際需要。

因此，本領域需要一種能夠簡單且精確地在線實時測量圓管中多相流質量含砂率的裝置和方法，采用非接觸、高精度、實時動態測量的技術方案，以便及時正確的把握油井的生產動態，針對性采取措施對油藏進行科學管理。

上述目標通過本發明的裝置和方法實現。

發明概述

本發明的第一方面提供了一種在線測量含砂多相流中質量含砂率的裝置，其包括以下構件：

一段豎直圓管；

伽馬射線探測器，其包括伽馬射線發射器和伽馬射線檢測器，其中伽馬射線發射器所發出的伽馬射線能夠以徑向方向沿所述圓管的橫截面穿過，到達伽馬射線檢測器；其中所述伽馬射線探測器是使用一高一低兩種能量的伽瑪射線的雙能伽馬射線探測器。

本發明的第二方面涉及一種在線測量含砂多相流中質量含砂率的方法，包括：

1)使含砂多相流流過一段豎直圓管；

2)利用伽馬射線探測器測定穿過該圓管的高能伽瑪射線計數和低能伽瑪射線計數，所述伽瑪射線探測器包括伽馬射線發射器和伽馬射線檢測器，其中伽馬射線發射器所發出的伽馬射線能夠以徑向方向沿所述圓管的橫截面穿過，到達伽馬射線檢測器；其中所述伽馬射線探測器是使用一高一低兩種能量的伽瑪射線的雙能伽馬射線探測器；

3)根據下文所詳細介紹的公式計算質量含砂率。

附圖簡述

圖1是本發明的質量含砂率測量裝置的結構示意圖。

圖2是本發明的質量含砂率測量方法的計算流程圖。

圖3是本發明的一個非限制性的實施例中的數據誤差圖。

發明詳述

為了便于理解本發明，首先對多相流計量領域中的一些術語簡單介紹如下：

“多相流”是指由氣相、液相構成的混合流體。其中液相可分為油相和水相，油相主要是原油，水相主要來自地下水以及為開采石油而進行水力壓裂時所使用的水，油相和水相基本上不可混溶。氣相可以是地層伴生氣例如各種烷烴。

“含砂多相流”是指氣相、液相、固相構成的混合流體。其中液相可分為油相和水相，氣相可以是地層伴生氣例如各種烷烴。固相主要是在油氣穿過地下巖石層和砂層時所夾帶的固體，通常為各種巖石的碎屑，將這些固相統稱為“砂”。當砂含量為零時，含砂多相流就是普通的多相流。