[发明专利]一种基于多相流密度实时监测恒节流压力调节的装置与方法

权利要求书

1.一种基于多相流密度实时监测恒节流压力调节的装置，其特征在于，所述装置安装在节流阀与井筒之间的节流管线上的放射性密度传感器上，该装置具体包括：前部射线发生器、后部射线发生器、前部放射性探测器、后部放射性探测器、前部射线发生器保护罩、后部射线发生器保护罩、前部放射性探测器保护罩、后部放射性探测器保护罩、系统电源和信号采集处理数字电路；

所述前部射线发生器、后部射线发生器、前部放射性探测器、后部放射性探测器按节流管线径向分布，均由夹具固定在放射性密度传感器的测量位置处，所述前部射线发生器、后部射线发生器设置在所述节流管线的一侧，所述前部放射性探测器、后部放射性探测器设置在所述节流管线的另一侧；

所述前部射线发生器设置在所述前部射线发生器保护罩与所述放射性密度传感器的偏置测量短节形成的空间内；所述后部射线发生器设置在所述后部射线发生器保护罩与所述放射性密度传感器的偏置测量短节形成的空间内；所述前部放射性探测器设置在所述前部放射性探测器保护罩与所述放射性密度传感器的偏置测量短节形成的空间内；所述后部放射性探测器设置在所述后部放射性探测器保护罩与所述放射性密度传感器的偏置测量短节形成的空间内；

前部放射性探测器、后部放射性探测器均连接信号采集处理数字电路，所述信号采集处理数字电路连接所述系统电源；

所述系统电源和信号采集处理数字电路安装于传感器的偏置测量短节形成的空间内，由系统电源提供能量，经传感器变换成电信号，经过信号采集数字电路进行记录、存储并分析上传数据，具体地，

(1)将获取的前部的放射性密度传感器的测量位置处的密度信号和后部的放射性密度传感器的测量位置处的密度信号整合在一起，形成节流管线中流体密度监测曲线；

通过相关性分析得到，发生密度变化的环空内的流体在前部的放射性密度传感器和后部的放射性密度传感器间的运移时间t₂-t₁，t₁是指前部的放射性密度传感器监测到节流管线内流体密度发生突变的时刻， t₂是指后部的放射性密度传感器监测到环空内流体密度发生突变的时刻，单位均是s；前部的放射性密度传感器包括前部射线发生器和前部放射性探测器，后部的放射性密度传感器包括后部射线发生器和后部放射性探测器；再结合前部的放射性密度传感器和后部的放射性密度传感器的测量位置处的间距L₁，得到地层流体在井筒内的混相速度v_mix，其计算公式如式(Ⅰ)所示：

(2)由得到的地层流体在井筒内的混相速度v_mix，后部的放射性密度传感器与节流阀之间的距离L₂，得到气体由后部的放射性密度传感器的测量位置处进入节流阀孔喉处所需的时间T，即为操作人员提供节流阀开度的调整时间T，其计算公式如式(II)所示：

(3)保持节流压力P的恒定，就是要维持节流管线内流体的流量、密度和节流阀的节流面积三者的动态平衡，流体的密度ρ由前部的放射性密度传感器或后部的放射性密度传感器监测得到，即监测到流体密度突变稳定后的较小密度值，流体的流量Q由公式(Ⅰ)和公式(Ⅳ)综合计算得出：

Q＝v_mix·A (Ⅳ)

ΔP是指节流压力的波动值，Pa；A是指节流管线的横截面积，m²；

在某一时刻，前部的放射性密度传感器或后部的放射性密度传感器测出流体的密度ρ和计算所得的流体流量Q是确定的，结合公式(Ⅲ)就计算出维持节流压力P不变时所需节流阀的节流面积A_r，从而根据节流阀的结构尺寸数据，折算出此时所需的节流阀开度的范围；

(4)在公式(II)计算出的调整时间内，根据步骤(3)计算出的节流阀开度的范围，对节流阀开度进行调节，使得节流压力维持恒定。

2.根据权利要求1所述的一种基于多相流密度实时监测恒节流压力调节的装置，其特征在于，所述前部射线发生器及所述后部射线发生器均为单源单向低强度射线发生器，单源单向低强度射线发生器中的射线是伽马射线；所述前部放射性探测器及所述后部放射性探测器均为伽马射线检测计。