[发明专利]水下流量计射线收发体系及扣除计量方法

说明书

本发明首先公开了一种水下流量计射线收发体系，包括流量计本体，该流量计本体上贯穿有流体计量通道、发射窗和探取窗，其中发射窗和探取窗分别与流体计量通道接通，发射窗和探取窗内均设有钛合金隔离座和铍垫。通过相对容易加工成型的钛合金封隔流体计量通道，采用钛合金和铍垫组合承压，采用铍垫减少对伽马射线的吸收；从而解决由于材料（陶瓷）问题导致的加工不便、寿命不长、可靠性不高等问题。本发明同时公开了一种水下流量计的扣除计量方法，其在算法中将康普顿散射效应引起的伽马计数率失真部分扣除，再计算三相混合流中各相的含量，以提高油气水三相含量的计量准确性。

技术领域

本发明涉及海洋石油工程的设备以及方法，具体涉及一种海洋石油工程用的水下多相流计量设备。

背景技术

申请人在2017年提交的中国专利申请（公开号：CN106706047A；CN106768120A）中提出采用陶瓷材料（第一、第二陶瓷密封垫）封隔流体计量通道，以减少对伽马射线的吸收，从而提高对油气水三相的测量准确性。但在后续几年的生产和应用中发现以下问题：陶瓷材料虽然对伽马射线的阻挡少，但延展性差，且难以加工成异性结构，容易破碎，不能满足产品20年寿命及可靠性要求。

基于以上原因，寻找陶瓷材料的替换方案显得尤为迫切，常规封隔材料有钢材、PEEK；其中钢材密度较大，对伽马射线会有过多吸收，造成无法测量；而PEEK的强度不够，无法与金属密封圈匹配。钛合金强度高，相对容易加工成型，密度远小于普通钢材，使其能成为备选方案。但钛合金材料厚度过大时，仍会吸收较多伽马射线，这对于提高油气水三相测量准确性是不利的；且钛合金年内部的重质成分对伽马射线散射较多，相对普通的陶瓷窗或PEEK窗，在射线能谱上形成明显的康普顿效应（参见公开号为：CN107436165A、CN107331429A的中国专利申请），高能级的伽马射线γ_h经过钛合金的康普顿散射后部分降低到能级γ_l，其可能与伽马源本身发出的低能级射线γ_l`重合，造成伽马探头获得的计数率失真，这种情况随伽马射线穿透的钛合金厚度增加而加深。这要求从结构、材料上对封隔结构进行进一步调整优化，在保证抗压强度的前提下减少钛合金厚度；并寻求康普顿散射对探头计数率影响的解决方案。

发明内容

有鉴于此，本发明首先提供一种水下流量计射线收发体系，以新的材料/材料组合和结构设计，保证抗压强度，减少对伽马射线的吸收。

技术方案如下：

一种水下流量计射线收发体系，包括流量计本体，该流量计本体上贯穿有流体计量通道，在所述流量计本体上设有分居于流体计量通道两侧的发射窗和探取窗，所述发射窗的内端与所述探取窗的内端正对设置且分别与所述流体计量通道接通，在所述发射窗内安装有射线发射模块，在所述探取窗内安装有射线探取模块，所述射线发射模块发出射线并经过所述流体计量通道，所述射线探取模块探取接收经过所述流体计量通道的射线；

所述射线发射模块包括依次设置的放射源组、准直器和第一隔离座，所述第一隔离座位于所述发射窗的内端，所述第一隔离座将所述流体计量通道和所述发射窗分隔并密封，所述第一隔离座的内端端面与所述流体计量通道的内壁平齐并相适应；

所述射线探取模块包括依次设置的探头组件、压紧环和第二隔离座，所述第二隔离座位于所述探取窗的内端，所述第二隔离座将所述流体计量通道和所述探取窗分隔并密封，所述第二隔离座的内端端面与所述流体计量通道的内壁平齐并相适应；

其关键在于：

在所述准直器和所述第一隔离座之间设有第一铍垫，所述第一隔离座为钛合金材质；

在所述压紧环和所述第二隔离座之间设有第二铍垫，所述第二隔离座为钛合金材质。