[发明专利]单源射线测定多相流相分率的方法

说明书

本发明公开一种单源射线测定多相流相分率的方法，首先使高能级单源γ射线同时射向散射材料和金属靶材，得到X射线和低能级γ射线；对其进行准直后即可用于相分率的测定；采用多能级γ射线衰减法即可计算多相流中油、气、水的各相相分率α₁、α₂、α₃。本发明的单源射线测定多相流相分率的方法，使用单一的高能伽马射线为为放射源，使其轰击金属靶材可以产生X射线，对其进行康普顿散射可产生低能γ射线，从而实现了一颗单能级放射源产生两种低能量射线的目的，将X射线和低能γ射线准直后即可进行多相流的相分率测定。具有的显著效果是，压缩了成本，降低了辐射剂量，减小了防护难度。

技术领域

本发明涉及多相流相分率的测定方法，具体来说，涉及一种单源射线测定多相流相分率的方法。

背景技术

从本世纪90年代开始，越来越多的不分离型多相流量计开始逐步替代传统庞大的分离器，不分离型多相流量计其常用基本技术路线就是测量总流量(或流速)和各单相(油、气、水)相分率。常见的相分率测量方法有伽马射线法、超声法、电容电导法、微波法、差压密度计法等手段。

与其它测量方法相比，多能级伽马射线吸收法具有独到的优势。多能级伽马射线吸收法是一种非接触式的多相流测量技术，利用两个能级的射线即可同时测量多相流体的含水率和含气率，而不需要其它辅助的方法。由于伽马射线的吸收是发生在原子尺度上的相互作用，因此，测量不受流型流态及原油乳化等影响。而非放射性方法一般用于含水率的测量，如果要得到含气率，必须借助其它手段来得到(如使用伽马密度计获得混合流体密度，再利用比密度法求出含气率)，而且测量过程往往受到油水连续相转换、温度变化以及高含气工况的影响。因此，伽马射线吸收法是一种测量范围宽、工况适应性好、测量精度高、测量稳定性强的多相流相分率测量方法。

近年来，随着国际原油价格大跌，市场竞争加剧，产品更新换代进一步加快；目前的同位素仪表，大多使用¹³⁷Cs、¹³³Ba、²⁴¹Am等放射源，其中¹³⁷Cs、和¹³³Ba都会产生高能射线，防护困难，测量精度较低。²⁴¹Am属于低能源，但 只有一种能量，只能测量物体的厚度、物质的水分或两相介质的相分率等。而要测量三相介质的相分率至少需要两种能量的射线，现有技术手段是通过设置两枚放射源实现的；存在结构较复杂，辐射剂量高，成本较高，防护难度较大等问题。

在医疗行业，存在部分伽马射线的散射研究，但将其应用在多相流相分率的测定上还未见报道。

发明内容

为解决以上技术问题，本发明提供一种单源射线测定多相流相分率的方法。

技术方案如下：

一种单源射线测定多相流相分率的方法，其特征在于按以下步骤进行：

步骤一、使高能级单源γ射线同时射向散射材料和金属靶材；散射材料对高能级单源γ射线进行康普顿散射，得到低能级γ射线；金属靶材受高能级单源γ射线轰击辐射出X射线；

步骤二、对低能级γ射线和X射线进行准直，再分别沿同一方向射向多相流体通道；

步骤三、接收通过多相流体通道后的低能级γ射线和X射线，测定数据，并按以下公式计算多相流中油、气、水的相分率α₁、α₂、α₃：

式1：

式2：

式3：

式中：