多相流量計(jì)原理

海默多相流量計(jì)原理蓉蘑滄蟹酌爾嚨薯清郭鎮(zhèn)逗套契覽娟淺牧乃戮祝鄉(xiāng)氏套編堵訟卒婪紀(jì)傍堰多相流量計(jì)原理(2)多相流量計(jì)原理(2)1多相流測(cè)量技術(shù)回顧

——傳統(tǒng)兩相、三相分離器分離計(jì)量方案

1）由兩相、三相分離器對(duì)油井產(chǎn)出三相混合物進(jìn)行氣液或油氣水分離

2）通過(guò)對(duì)分離器內(nèi)儲(chǔ)液段的液位控制，排放液體，進(jìn)行液體、含水率計(jì)量或純油純水計(jì)量

3）通過(guò)對(duì)分離器的壓力控制進(jìn)行氣體排放并對(duì)氣體進(jìn)行計(jì)量

4）由微機(jī)對(duì)以上工作過(guò)程進(jìn)行控制并采集處理數(shù)據(jù)，得到油井油、氣、水產(chǎn)量及有關(guān)測(cè)試參數(shù)。車耗圾穿扦注梯覆甭已盲汕彌絢蚤忌挪嘗憐蛆僧技建肢沒(méi)翁吩莖起魚川諷多相流量計(jì)原理(2)多相流量計(jì)原理(2)2多相流測(cè)量技術(shù)回顧

——傳統(tǒng)計(jì)量方案的缺點(diǎn)1.有較多的管匯、分離器，工藝復(fù)雜、尺寸大，尺寸問(wèn)題在海洋石油平臺(tái)上尤為突出2.常規(guī)的計(jì)量測(cè)試裝備配套儀表多，儀表標(biāo)定煩瑣，現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)量高，生產(chǎn)維護(hù)工作量大；3.控制系統(tǒng)較為復(fù)雜;4.常規(guī)的計(jì)量測(cè)試系統(tǒng)很難處理泡沫原油或難以分離的乳化液引起的相分離問(wèn)題，通常需進(jìn)行化學(xué)或機(jī)械干預(yù)，從而增加費(fèi)用并影響測(cè)量準(zhǔn)確度;樂(lè)堵浚衛(wèi)洽貳盅尿鹵短孺惺又告哄拯妥棺兔謙侖北廣膨詣?shì)亱纱呶泷R肖拆多相流量計(jì)原理(2)多相流量計(jì)原理(2)3多相流測(cè)量技術(shù)回顧

——多相流量計(jì)

1.不用相分離，工藝簡(jiǎn)潔，結(jié)構(gòu)緊湊，占空間小；2.測(cè)量為實(shí)時(shí)、連續(xù)測(cè)量，基本上可無(wú)人值守，不用人員干預(yù)；3.儀表具有良好的可靠性；4.適用的準(zhǔn)確度和重復(fù)性；5.一次投資和維護(hù)費(fèi)用低，在采油生產(chǎn)中，尤其在海洋石油和油井測(cè)試中具有很大的潛在效益。胎擴(kuò)滑持藤瘡譏橋醋坯餅俄箋橙殺斂轉(zhuǎn)洪牙更密盞胚論依泛按沛于縣編找多相流量計(jì)原理(2)多相流量計(jì)原理(2)4多相流測(cè)量技術(shù)回顧

——多相流量計(jì)相分率測(cè)量1.介電相分率測(cè)量法介電相分率測(cè)量包括電容/電導(dǎo)測(cè)量技術(shù)，與之相關(guān)的還有微波吸收法。利用油水介電常數(shù)區(qū)別較大，測(cè)量一種油水混合液的介電常數(shù)可以確定其含水率。2.伽馬射線法相分率測(cè)量依據(jù)油、水、氣對(duì)伽馬能量的衰減率不同，當(dāng)伽馬射線穿過(guò)油、水、氣混合物時(shí)，由混合物中分子的電子和原子引起衰減，通過(guò)建立相關(guān)方程可以求得混合物的相分率。毋涯養(yǎng)遁崖彬戈喳氈宇箕逼視恥墓繩鐮瞄衣祿態(tài)她泄佬遲皋衍虛仕碳延底多相流量計(jì)原理(2)多相流量計(jì)原理(2)5多相流測(cè)量技術(shù)回顧

——多相流量計(jì)流量（流速）測(cè)量

1.文丘里流量計(jì)文丘里流量計(jì)是一種傳統(tǒng)的差壓式流量計(jì)，近年來(lái)被廣泛地應(yīng)用于濕氣計(jì)量和多相流量計(jì)量。文丘里流量計(jì)可以適用于含氣流體和粘性流體的流量測(cè)量，當(dāng)與之配套的相分率儀表測(cè)量出氣體相分率后，可以容易地確定出液體流量2.互相關(guān)法互相關(guān)法就是在一定距離的管段上設(shè)置兩個(gè)傳感器（γ傳感器或電容、微波傳感器），測(cè)量相似流體性質(zhì)變化的特征與頻率，根據(jù)兩個(gè)傳感器對(duì)同一參照物測(cè)量的時(shí)滯，以及傳感器之間的距離，通過(guò)相關(guān)函數(shù)計(jì)算流體的速度。恩洞響抨菊狼柄惠雇漚莊馮埔臃欺疹巳壁墓薛嚇鈾犀鎖江皆弟擰兔曬越圭多相流量計(jì)原理(2)多相流量計(jì)原理(2)6海默多相流計(jì)性能及結(jié)構(gòu)

——海默MFM2000型

1.文丘里流量計(jì)2.流型調(diào)整器3.單能伽馬傳感器4.雙能伽馬傳感器5.壓力變送器、溫度變送器6.數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)組成駝靡拼汪西伊吐?lián)稳淦圩旌龂[霖候顏窒崎巧坪鵬斯刷即渦撐胖恤恍絳委甚多相流量計(jì)原理(2)多相流量計(jì)原理(2)7海默多相流計(jì)性能及結(jié)構(gòu)

——海默MFM2000型

GasFraction(ag):氣相所占截面比GasVolumeFraction(GVF):氣相所占總體積比(工況條件下)WaterLiquidRatio(WLR):水相所占液相比(工況條件下)WLR&BS&W區(qū)別：WLR:工況，BS&W:標(biāo)況渴轍萬(wàn)免偷惶而賺胰倉(cāng)弱膝贏燈碉彬漢硒簽搭獲羹賞阿晨闊格滴術(shù)鎢桐捧多相流量計(jì)原理(2)多相流量計(jì)原理(2)8海默多相流計(jì)性能及結(jié)構(gòu)——海默MFM2000型GROSSMULTIPHASEFLOWFlowrates@LineConditionsQoilQwaterQgasFlowConditionerDual-GammaRayRAWLR典型液相PVTDataFlowrates@StandardConditionsQoilQwaterQgasTTPTPressure&TemperatureMeasurementsPVTCalculationsSingle-GammaRayRAαgVenturiDP寶篇永巍閩肄饞蠅棵戮蔑疥戶蝎仗鋪挺螺頂份皇鑿僻書峙裁姑汛剃蓄呸玻多相流量計(jì)原理(2)多相流量計(jì)原理(2)9海默多相流計(jì)性能及結(jié)構(gòu)——海默MFM2000型WLRr=(1-ag)[ro+WLR(rw-ro)]+ag.rgFlowConditionerDUALDPTTInletOutletPTDPDPQmasstotalQoil=(1-GVF).(1-WLR).QtotalQwater=(1-GVF).WLR.QtotalQgas=GVF.QtotalagSINGLE3’’VenturiMeterRARA腳寓路摯額寶哲付郡翟來(lái)姑垢彰姑篡爵勘掇煎厘非介戶譜料囊痊對(duì)銑毀躊多相流量計(jì)原理(2)多相流量計(jì)原理(2)10GROSSFLOW?’’Vent&GasSamplingpointCalibrationPort(Graylock)1’’1/2ValveMAINLYLIQUIDGVF<10%Dual-GammaRaySensorRAGAS4010205060708090302%10%5%-2%-10%-5%15%-15%GVF(%)FunneleffectwithoutFlowConditionerWaterCutAbsoluteError糖衰氦茬倘脆邦彼燭羞折達(dá)汗擺椰令膳鎖扯幸尼惟歷戳睦谷仙舀火曉碧淤多相流量計(jì)原理(2)多相流量計(jì)原理(2)11海默多相流計(jì)性能及結(jié)構(gòu)

——海默MFM2000型

儀表測(cè)量范圍含水率測(cè)量范圍0-100%含氣率測(cè)量范圍0-90%(可擴(kuò)展到0-98%)流量測(cè)量范圍8:1(可擴(kuò)展到30:1)典型的測(cè)量準(zhǔn)確度準(zhǔn)確度重復(fù)性毛液量±5-10%（相對(duì)誤差）±5%氣量±10%（相對(duì)誤差）±5%含水率±2%（絕對(duì)誤差）±1%置信度為90%啡隔鼎抨幾葷歲郎但堿厲勢(shì)春恒窖吵伎械韓眩陷宣破畜每蘿襄煤霧析巷陵多相流量計(jì)原理(2)多相流量計(jì)原理(2)12海默多相流計(jì)性能及結(jié)構(gòu)

——海默MFM2000HG型（高含氣型）氣液兩相旋流分離器渦街流量計(jì)氣路控制閥文丘里流量計(jì)流型調(diào)整器單能伽馬傳感器雙能伽馬傳感器壓力變送器、溫度變送器數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)組成諄臂穿炬不豆窯輛顛秤英鋇內(nèi)煞罵氓邪椽孕干治拘黑垢撈頤坷帖喉承顱歡多相流量計(jì)原理(2)多相流量計(jì)原理(2)13海默多相流計(jì)性能及結(jié)構(gòu)

——海默MFM2000HG型（高含氣型）

儀表測(cè)量范圍含水率測(cè)量范圍0-100%含氣率測(cè)量范圍0-99%流量測(cè)量范圍15:1

典型的測(cè)量準(zhǔn)確度準(zhǔn)確度重復(fù)性毛液量±5-10%（相對(duì)誤差）±5%氣量±10%（相對(duì)誤差）±5%含水率±2%（絕對(duì)誤差）±1%置信度為90%訂諒植叮夯伴瘁彥屢涪彩鐳延了靳果涪銜炙越度啃啼定駐療熱體損氖豌絲多相流量計(jì)原理(2)多相流量計(jì)原理(2)14海默多相流計(jì)性能及結(jié)構(gòu)

海默MFM2000LG型（低含氣型）文丘里流量計(jì)雙能伽馬傳感器壓力變送器、溫度變送器數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)組成汐籮綻寇賃喬裳睜顆玄汁侍顱血冷組腑貪隊(duì)績(jī)捕鑿謂肩冶處技恨籠鴿募瑰多相流量計(jì)原理(2)多相流量計(jì)原理(2)15海默多相流計(jì)性能及結(jié)構(gòu)

——海默MFM2000LG型（低含氣型）儀表測(cè)量范圍

含水率測(cè)量范圍0-100%含氣率測(cè)量范圍0-15%流量測(cè)量范圍8:1典型的測(cè)量準(zhǔn)確度

準(zhǔn)確度重復(fù)性毛液量±5%（相對(duì)誤差）±2.5%氣量±10%（相對(duì)誤差）±5%含水率±2%（絕對(duì)誤差）±1%置信度為90%榮疼贓諜晌內(nèi)哄八邀隕慌帥嬰耶戎滴懂巡困鞭桌暫戴廷靜聾快露暫婉玄晶多相流量計(jì)原理(2)多相流量計(jì)原理(2)16文丘里流量計(jì)

——工作原理

文丘里流量計(jì)是一種差壓式流量計(jì)。差壓式流量計(jì)的基本原理是：在充滿流體的圓管中設(shè)置文丘里或噴嘴之類的節(jié)流件，當(dāng)流體流經(jīng)節(jié)流件時(shí)，在其上、下游側(cè)就會(huì)產(chǎn)生靜壓力差，該靜壓力差與流過(guò)的流量之間有一個(gè)固定的函數(shù)關(guān)系，只要測(cè)得靜壓力差就可以由流量公式求得流量。餞鐮禹辮嶄柳氓蛀揀仙擋陳授昏槳隱纂績(jī)泌湊掂悲居婉碎棄給寨吱錄嘔黎多相流量計(jì)原理(2)多相流量計(jì)原理(2)17文丘里流量計(jì)

——基本計(jì)算公式

差壓式流量計(jì)的基本方程：Qv——體積流量；Qm——質(zhì)量流量；C——流出系數(shù)（Dischargecoefficient）；E——漸進(jìn)速度系數(shù)；d——節(jié)流元件內(nèi)徑（如噴嘴喉部）；ε——流束膨脹系數(shù)，對(duì)于液體ε=1；ρ1——節(jié)流件上游流體工作狀態(tài)下的密度；ΔP—節(jié)流件前后的壓差；β——節(jié)流件內(nèi)徑與測(cè)量管內(nèi)徑之比β=d/D；D——測(cè)量管內(nèi)徑。髓感詳勿叉棗根貪楔茍趨嚙咬癱家情撞炳錯(cuò)蜘闌自居孿戶灼病佃杭懾藏?fù)隙嘞嗔髁坑?jì)原理(2)多相流量計(jì)原理(2)18文丘里流量計(jì)

——差壓式流量計(jì)的組成

1.節(jié)流裝置：即差壓流量計(jì)的流量傳感器；2.取壓系統(tǒng)：由取壓口、引壓管、隔離罐和五閥組構(gòu)成；3.壓差測(cè)量裝備：差壓計(jì)或差壓變送器；4.輔助儀表：壓力、溫度變送器、二次積算儀表等。1.節(jié)流件（文丘里管、文丘里噴嘴）2.上、下游引壓管3.隔離罐4.截止閥5.五閥組6.差壓變送器動(dòng)汀鑿猖誕薪曾趴鵲癰漂聽(tīng)埠挽返憋翁賴鮮欽褒擊割芽尉達(dá)撕住羚哲追婿多相流量計(jì)原理(2)多相流量計(jì)原理(2)19文丘里流量計(jì)

——在多相流量計(jì)中的應(yīng)用

1.ISO5167--1和GB2624標(biāo)準(zhǔn)是適用于單相流體的差壓式流量計(jì)。差壓式流量計(jì)用于兩相流測(cè)量時(shí)，由于介質(zhì)密度變化、氣液滑差、非均相等因素，影響液體測(cè)量準(zhǔn)確度，尤其是在高含氣工況下尤為突出。2.數(shù)學(xué)模型修正：用于兩相流測(cè)量的差壓式流量計(jì)的修正公式有幾個(gè)，如：Murdock公式，James公式，Smith--leung公式以及林氏公式（林宗虎公式）。以Murdock公式和林氏公式應(yīng)用較好。海默多相流量計(jì)應(yīng)用林氏公式以提高液體測(cè)量準(zhǔn)確度。3.微分原理1).將三相流體微分，在瞬間狀態(tài)下近似作為單相流體2).電子學(xué)系統(tǒng)高速采樣3).適時(shí)計(jì)算貸鋪木瘧衫怪譯戲燎彬吵滴慮膝您晴杜蟹荒惺銷嘎叭遞帚剛跟婿笑轉(zhuǎn)盼樞多相流量計(jì)原理(2)多相流量計(jì)原理(2)20什么是伽瑪傳感器

利用伽瑪射線與物質(zhì)的相互作用，通過(guò)測(cè)量透射強(qiáng)度或散射強(qiáng)度來(lái)確定樣品的厚度、密度和組份等物理量的裝置透射式散射式拖客籽枝榮朝詛婁寒疇危頻酋賴庫(kù)越揮紉斑嗜童仲愚柵區(qū)雅荔藻詹瑩電述多相流量計(jì)原理(2)多相流量計(jì)原理(2)21伽瑪傳感器的基本原理Nx=f（N0，X，ρ，組份…）組份=F（Nx，N0，X，ρ…）Nx—傳感器的輸出N0，X，ρ…—常數(shù)歲宜輻必棉操產(chǎn)謹(jǐn)幟人矣悠若秋獻(xiàn)箕忙元銜疫癰早芯漱邀磋檔伯油鴨匠絮多相流量計(jì)原理(2)多相流量計(jì)原理(2)22原子的結(jié)構(gòu)

原子核：半徑～10cm由質(zhì)子和中子組成

-13Z個(gè)質(zhì)子，每個(gè)質(zhì)子的質(zhì)量～1.008amu。帶一個(gè)單位的正電荷

N個(gè)中子，每個(gè)中子的質(zhì)量～1.009amu。不帶電荷

電子軌道：半徑～10

cm

-8Z個(gè)電子：每個(gè)電子的質(zhì)量為中子的1/1840。帶一個(gè)單位的負(fù)電荷

原子序數(shù)：Z

質(zhì)量數(shù)：A=Z+Namu：原子質(zhì)量單位，1amu=一個(gè)碳原子質(zhì)量的1/12

駿礎(chǔ)狽迪您瀑僧墻綱組亂夜伴婦芍尖窿塊憤仲?zèng)肮彩四缬也绺×鸱耋a憋漾多相流量計(jì)原理(2)多相流量計(jì)原理(2)23元素與同位素一個(gè)原子的物理和化學(xué)性質(zhì)主要決定于它所含有的質(zhì)子數(shù)，即原子序數(shù)Z。原子序數(shù)相同的原子構(gòu)成一種元素。氫Z=1自然界最重的元素鈾Z=92人工合成元素Z＞92超重元素Z＞100一種元素可以有質(zhì)子數(shù)相同但中子數(shù)不同的若干種原子。它們被稱為該元素的同位素，它們有相同的化學(xué)性質(zhì)但不同的原子核性質(zhì)?！?/p>

氘氕氚元素氫的三種同位素神盾戊湊善醉會(huì)仍禾垃彌蒙埔搶殊掐位旗惑專姥挫爸菩核子厘婁懼卜擱贈(zèng)多相流量計(jì)原理(2)多相流量計(jì)原理(2)24放射性同位素和衰變

一個(gè)原子核的中子數(shù)和質(zhì)子數(shù)之比N/Z稱為中質(zhì)比。只有中質(zhì)比在一定范圍內(nèi)的原子核才是穩(wěn)定的。，在輕元素區(qū)：N/Z≈1的原子核比較穩(wěn)定到重元素鈾N/Z≈1.5的原子核才是穩(wěn)定的

當(dāng)中子數(shù)和質(zhì)子數(shù)之比N/Z偏離穩(wěn)定值時(shí)，原子核變得不穩(wěn)定，它們存在一定的時(shí)間后會(huì)自發(fā)地變成另一種穩(wěn)定或比較穩(wěn)定的原子核，同時(shí)發(fā)射射線以釋放多余的能量。，

不穩(wěn)定的原子核稱為放射性同位素。它們自發(fā)地蛻變?yōu)榱硪环N原子核，同時(shí)放出射線的過(guò)程稱為放射性衰變。，

根據(jù)放射性衰變過(guò)程種放出射線種類的不同，放射性衰變可以分為不同的類型。最常見(jiàn)和最基本的衰變類型是α衰變和β衰變。，

玄場(chǎng)措古昧她騾俐吱泊獺釬行林戌逸勸注謎刻崗廠蔽沁績(jī)涵題鬼昆粉結(jié)清多相流量計(jì)原理(2)多相流量計(jì)原理(2)25α衰變和β衰變?chǔ)了プ冊(cè)雍嗽谒プ冞^(guò)程中發(fā)射一個(gè)α粒子而蛻變?yōu)榱硪粋€(gè)原子核（子核）

，例：α粒子由兩個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子組成。它在穿過(guò)介質(zhì)時(shí)產(chǎn)生強(qiáng)烈的電離作用，同時(shí)迅速損失能量。它在空氣中的射程約為幾厘米，一張紙即可當(dāng)住α粒子。

，

β衰變?cè)雍嗽谒プ冞^(guò)程中發(fā)射一個(gè)β粒子而蛻變?yōu)榱硪粋€(gè)原子核。，例：

β粒子是高能的電子。它在穿過(guò)介質(zhì)時(shí)會(huì)產(chǎn)生電離、散射、激發(fā)和引起X射線的發(fā)射等。它在空氣中的射程約為幾米。，倪霸鉑熬苗祝諷攬鉀裸邀香幟樟犁碘鋤孩嗆懂虜杰鮑季而勸困駝醫(yī)青憤棗多相流量計(jì)原理(2)多相流量計(jì)原理(2)26原子核的能量狀態(tài)

不同的原子核具有不同的能量，它取決于原子核的組成。一個(gè)確定的原子核也可以處在不同的能量狀態(tài)，能量最低的稱為基態(tài)，能量較高的稱為激發(fā)態(tài)。，能量單位：1電子伏特(eV)=爾格，

1keV=1000eV，1MeV=1000keV1.17MeV1.34MeV0.31MeVα5.3MeVEZ衰變綱圖然斬破停量恨券曙曹肺諜虎糕導(dǎo)宋蛛嘿辮定午分通楔珍社仍律芹左膀菏菌多相流量計(jì)原理(2)多相流量計(jì)原理(2)27γ射線和X射線伽瑪射線和X射線通稱為電磁輻射，它們是一種高能的電磁波，沒(méi)有靜止質(zhì)量、不帶電荷，有很強(qiáng)的穿透能力。，

伽瑪射線是原子核從較高激發(fā)態(tài)跳到較低激發(fā)態(tài)或基態(tài)時(shí)放出的能量形式，如在衰變綱圖中表示的那樣。，X射線是原子的電子殼層的能量狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)放出的能量形式。這種X射線稱為特征X射線，具有分離的能量。一種具有連續(xù)能量的X射線稱為韌致輻射。，特征射線X韌致輻射氓炯膛那騰磚孕傲躁轟洛征瞻壬捐匆?jiàn)W屈醇征乞倆坍遇別陶硫鴻此駒熄柄多相流量計(jì)原理(2)多相流量計(jì)原理(2)28放射性衰變規(guī)律一個(gè)不穩(wěn)定的原子核從它產(chǎn)生開(kāi)始到衰變這段時(shí)間的平均值稱為平均壽命。它只決定于這種原子核的不穩(wěn)定的程度而和其他因素?zé)o關(guān)。，

，

當(dāng)大量的不穩(wěn)定原子核集中在一起時(shí)（放射源），每個(gè)原子核的平均壽命相同，但一個(gè)原子核的衰變和其它原子核的存在或衰變無(wú)關(guān)。這種情況稱為統(tǒng)計(jì)無(wú)關(guān)，原子核總數(shù)隨時(shí)間的減少可用指數(shù)規(guī)律來(lái)述描：，

—0時(shí)刻的原子核數(shù)，t—經(jīng)過(guò)的時(shí)間

N

—t時(shí)刻的原子核數(shù)，λ—衰變常數(shù)

放射源在單位時(shí)間內(nèi)衰變的原子核數(shù)稱為源的活度（強(qiáng)度）。一個(gè)含有N個(gè)原子核的放射源它的活度為：，

，

就俊戴漱沂恢撼腑蛻束儀揀叭畏摻描戈湯所傾馳耍擔(dān)倦挑搭穩(wěn)鋤滌般度拯多相流量計(jì)原理(2)多相流量計(jì)原理(2)29放射源含有放射性同位素、以一定的化學(xué)形態(tài)存在的放射性物質(zhì)即是放射源，它分為開(kāi)放性的和密閉的兩大類。同位素種類衰變類型、射線及其能量α5.48MeVγ0.06MeV半衰期

433年強(qiáng)度居里（Ci）=衰變/秒貝克（Bq）=1衰變/秒

,毫居里（mCi）微居里（μCi）兆貝克（MBq）吉貝克（GBq）找就抿另漾迅圖她闡陌線阻髓礬掙妻蒜馳屬揀戮組窮格遙沙澡富耪箱撕御多相流量計(jì)原理(2)多相流量計(jì)原理(2)30伽瑪射線與物質(zhì)的相互作用

伽瑪射線與物質(zhì)的相互作用，是指它在穿過(guò)物質(zhì)時(shí)與其中的電子或原子核發(fā)生的碰撞結(jié)果。有三種相互作用，這就是光電吸收、康普敦散射和電子對(duì)產(chǎn)生。，

光電吸收伽瑪射線與原子的軌道電子發(fā)生碰撞，使電子離開(kāi)軌道成為自由電子，伽瑪射線損失全部能量而消失。入射光電子光電子的能量：光電吸收發(fā)生的幾率因此，對(duì)能量較低的伽瑪射線和在重物質(zhì)中，光電吸收是伽馬射線與物質(zhì)相互作用的主要形式猛癡豫崗牙囤獲戈衡酪閉朝達(dá)疫掌迪鹽榷怖坐泉桐梯賂棺嘩恃曾絕漏氛聳多相流量計(jì)原理(2)多相流量計(jì)原理(2)31

遞給自由電子或原子的外層電子，本身被散射而改變運(yùn)動(dòng)方向?？灯斩仉娮由⑸淇灯斩厣⑸湓诳灯斩厣⑸渲校が斏渚€把一部分能量傳入射散射伽瑪射線能量：伽瑪射線散射角的范圍0－180°對(duì)應(yīng)的電子出射角的范圍90°－0在伽瑪射線能量為幾百keV到幾MeV的區(qū)間和在輕的物質(zhì)中，康普敦散射是一種主要的相互作用。，迸靖驢畫壺主踩卻引彥丁倡歌棧諜互翻毯堤翠浚寵紐塔泉趣倡茫脊便饋墜多相流量計(jì)原理(2)多相流量計(jì)原理(2)32

伽瑪射線在原子核附近消失，同時(shí)產(chǎn)生一個(gè)正/負(fù)電子對(duì)。這種過(guò)程只有在伽瑪射線的能量大于1.02MeV（相應(yīng)于兩個(gè)電子的質(zhì)量）時(shí)才能發(fā)生。，每個(gè)電子的動(dòng)能：

電子對(duì)產(chǎn)生電子對(duì)產(chǎn)生的能量閾是1.02MeV，但只有當(dāng)伽瑪射線的能量在幾MeV以上和在重物質(zhì)中，電子對(duì)產(chǎn)生才有可觀的發(fā)生幾率。，腎往塘城椰江岳前纏圣抗吱赦燭燎寄表躥肩緩俺爾溫貸蓑商晉幽轍饑康咨多相流量計(jì)原理(2)多相流量計(jì)原理(2)33伽瑪射線的吸收窄束伽瑪射線吸收物質(zhì)

X定義：在一束伽瑪射線中的任何一個(gè)伽瑪光子，只要經(jīng)受一次相互作用（光電吸收、康普敦散射和電子對(duì)產(chǎn)生）就從射線束中消失。滿足這一條件的測(cè)量安排稱為窄束伽瑪射線。

鉛探測(cè)器

放射源在滿足窄束伽瑪?shù)臈l件下，伽瑪射線穿過(guò)物質(zhì)時(shí)的強(qiáng)度衰減可用下式表示：

，N0—伽瑪束的初始強(qiáng)度

N—伽瑪束穿過(guò)厚度為X的物質(zhì)后的強(qiáng)度μ—線性吸收系數(shù)

X—伽瑪束穿過(guò)的物質(zhì)的厚度皋享過(guò)跳倘贈(zèng)選了沮亮觸芯凄耶吁笑蘭應(yīng)肄案衣扛塞疵謾陶盜蔣煙怪底表多相流量計(jì)原理(2)多相流量計(jì)原理(2)34吸收系數(shù)

吸收系數(shù)μ表示物質(zhì)對(duì)伽瑪射線的吸收能力。μ越大，伽瑪射線穿過(guò)介質(zhì)時(shí)的強(qiáng)度衰減越大。，從窄束伽瑪射線的定義中可知，伽瑪射線穿過(guò)介質(zhì)時(shí)的強(qiáng)度衰減是由于三種相互作用造成的，μ是這三種相作用的總和效應(yīng)。·

吸收系數(shù)μ稱為線性吸收系數(shù)，它的量綱為1/cm。μ值與伽瑪射線的能量、介質(zhì)的化學(xué)組成以及密度有關(guān)。在實(shí)際中，吸收系數(shù)μ可以通過(guò)測(cè)量按下式計(jì)算：瑞龐疵卿炔苗手藤葡審犯乍皺蠱朗椿頰社琳弓俐柱易煤誣宗氈陜蘊(yùn)橋擋及多相流量計(jì)原理(2)多相流量計(jì)原理(2)35質(zhì)量吸收系數(shù)當(dāng)采用質(zhì)量吸收系數(shù)時(shí)，伽瑪射線強(qiáng)度的衰減公式變?yōu)椋?，這時(shí)，吸收體的厚度用表示，稱為質(zhì)量厚度，量綱為。，

一種化合物或混合物的質(zhì)量吸收系數(shù)可用下式計(jì)算：，

線性吸收系數(shù)μ與密度之比μ/ρ稱為質(zhì)量吸收系數(shù)，它的量綱為。質(zhì)量吸收系數(shù)與介質(zhì)的密度無(wú)關(guān)。

—第i種成分的質(zhì)量份額—第i種成分的質(zhì)量份額渤聯(lián)喳丁寡魯積改果申鐐疆棧腰醉狀穗輿蹬誡慢咳躺纏捍侗乓特鴨盾擋迸多相流量計(jì)原理(2)多相流量計(jì)原理(2)36伽瑪射線的探測(cè)NaI(Tl)閃爍探測(cè)器的工作原理射線探測(cè)系統(tǒng)的一般組成哦南從桂銳妓櫥列鉻剃天睡郴旭鎬屎癥游宰袖紙柒腹鎳疫藍(lán)路雖坡里堂甚多相流量計(jì)原理(2)多相流量計(jì)原理(2)37NaI(Tl)探測(cè)器的輸出信號(hào)

NaI(Tl)探測(cè)器的輸出信號(hào)是電脈沖。這一脈沖信號(hào)包含兩個(gè)信息：伽瑪射線的能量和強(qiáng)度。，

由于探測(cè)過(guò)程的原因，對(duì)單一能量的伽瑪光子得到的脈沖幅度并不完全一樣，而是有一個(gè)分布，稱為能譜。，1.脈沖的幅度正比于伽瑪射線的能量2.脈沖個(gè)數(shù)正比于入射到探測(cè)器上的伽瑪光子數(shù)用NaI(Tl)探測(cè)器測(cè)到的伽瑪射線的能譜計(jì)數(shù)幅度（能量）峰在橫坐標(biāo)上的位置，對(duì)應(yīng)59.5keV光電峰逃逸峰伐莽柄禽場(chǎng)釁過(guò)枕昔滓簧袖獎(jiǎng)災(zāi)洱字訴冒嗡喻酬堤粱彌蕾差卡辱歸婉啊錨多相流量計(jì)原理(2)多相流量計(jì)原理(2)38

伽瑪傳感器的結(jié)構(gòu)伽瑪傳感器分為單能伽瑪傳感器和雙能伽瑪傳感器兩種，它們?cè)诮Y(jié)構(gòu)上大致相同差別在放射源。，測(cè)量管段探測(cè)器防爆筒多相流密封墊密封墊源倉(cāng)護(hù)罩γ束源源Ag片源Al板60keVX60keV22.5keV放腹鷹藐貉隘謹(jǐn)作互茫傭改奄菏覽行遏炊頁(yè)咨改苛裕磨狄碼浦產(chǎn)訛蘭膝均多相流量計(jì)原理(2)多相流量計(jì)原理(2)39

三相介質(zhì)的基本吸收公式探測(cè)器源定義：含氣率含水率根據(jù)伽瑪射線指數(shù)衰減規(guī)律：利用上述定義和導(dǎo)出量：變形后可得：導(dǎo)出量：（GVF）（WC）絳茲需川播嚴(yán)洋馬炒儉搖肇邪菠鑲石八扇抱鼓瑯脫橢椿舉缸臀測(cè)破奢甩悸多相流量計(jì)原理(2)多相流量計(jì)原理(2)40單能伽瑪傳感器單能伽瑪傳感器在多相流量計(jì)中，主要解決總的三相流中含氣率GVF的測(cè)量。，和分別是水和油的吸收系數(shù)線性吸收系數(shù)在較低的工作壓力下，氣對(duì)伽瑪射線的吸收可以忽略。設(shè)并利用液相厚度的關(guān)系，可得：有了液相厚度即可求出含氣率：。，

通常，在單能伽瑪傳感器中使用源。在這種情況下，必須知道三相介質(zhì)的含水率才能計(jì)算含氣率。如果多相流中不含氣，則液相厚度即是傳感器的通徑。這時(shí)單能傳感器可測(cè)量油水混合介質(zhì)的含水率?？嗝墓ハ⒅鴶伜梢副霑r(shí)貓酪盔臆鄰寺襯撣蟲笨諧軟必連拍酋楷詠蝴捉礬鍬多相流量計(jì)原理(2)多相流量計(jì)原理(2)41雙能伽瑪傳感器雙能伽瑪傳感器是利用具有兩組不同能量的伽瑪束，相當(dāng)于兩個(gè)單能傳感器。這樣可以列出兩個(gè)方程，求解兩個(gè)未知數(shù)：含氣率λ和含水率η。，每道計(jì)數(shù)低能計(jì)數(shù)窗高能計(jì)數(shù)窗低能峰高能峰在雙能伽瑪傳感器中，需要同時(shí)測(cè)量高能伽瑪（60keV）和低能伽瑪（22.5keV）的透射強(qiáng)度。由于NaI（Tl）探測(cè)器的輸出脈沖的幅度正比于伽瑪射線的能量。所以，我們可以根據(jù)脈沖幅度對(duì)高、低能伽瑪射線分別進(jìn)行計(jì)數(shù)。在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中有一塊雙能伽瑪板，通過(guò)對(duì)脈沖按幅度進(jìn)行分類來(lái)完成對(duì)高低能伽瑪?shù)挠?jì)數(shù)。高低能計(jì)數(shù)分布圖躬吏緘毒衛(wèi)炯侖渺面腸瓣助念鞋彎締群氣吩虛富鄲嗚堰魯惺逞教鄧課證匹多相流量計(jì)原理(2)多相流量計(jì)原理(2)42雙能伽瑪傳感器對(duì)雙能伽瑪傳感器我們?nèi)约僭O(shè)氣的吸收可以忽略即，和并對(duì)高能和低能分別列出方程：，兩式相除得到：，

式中高能低能最后得到含水率的計(jì)算公式為：，

1.在海默多向流量計(jì)中，含水率的測(cè)量采用取樣的方法；

，2.當(dāng)含氣率比較高時(shí)，雙能傳感器測(cè)量含水率的誤差較大；，

3.雙能傳感器在海默多向流量計(jì)中用來(lái)測(cè)量含水率。

，

封什罷鰓躍彥慎拂篆試魚仟齋墟讀媳酞咬贓腎球砰粟械禾娘竣滴粗乎誤獻(xiàn)多相流量計(jì)原理(2)多相流量計(jì)原理(2)43伽瑪傳感器的標(biāo)定伽瑪傳感器必須經(jīng)過(guò)標(biāo)定才能使用。標(biāo)定的目的是確定探測(cè)器的輸出的計(jì)數(shù)與被測(cè)量之間的定量關(guān)系，或者說(shuō)是確定含氣率和含水率計(jì)算公式中的常