分線計(jì)量檢測(cè)是油田開(kāi)發(fā)某一塊、某一層或某一單位采油井經(jīng)管線匯聚到一起進(jìn)入分離器經(jīng)氣液分離，對(duì)液體進(jìn)行流量計(jì)量和含水計(jì)量***終得出全天水量、油量的點(diǎn)。我廠分線采用單轉(zhuǎn)子流量計(jì)量?jī)x表加放射性含水儀，信號(hào)輸入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)經(jīng)乘法運(yùn)算，油、水分別累積運(yùn)算得出全天油量和水量。分線計(jì)量數(shù)據(jù)對(duì)井口數(shù)據(jù)的偏差進(jìn)行了修補(bǔ)，并核實(shí)了井口單位的產(chǎn)量，對(duì)單位考核、噸耗成本計(jì)算提供了可靠的數(shù)據(jù)。

1.分線計(jì)量技術(shù)概況

分線計(jì)量檢測(cè)是油田開(kāi)發(fā)某一塊、某一層或某一單位采油井經(jīng)管線匯聚到一起進(jìn)入分離器經(jīng)氣液分離，對(duì)液體進(jìn)行流量計(jì)量和含水計(jì)量***終得出全天水量、油量的點(diǎn)。

油、氣、水三相混合計(jì)量曾經(jīng)是世界難題，近幾年有所突破，且價(jià)格昂貴，無(wú)法批量使用。我廠采用單轉(zhuǎn)子流量計(jì)量?jī)x表加放射性含水儀，信號(hào)輸入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)經(jīng)乘法運(yùn)算，油、水分別累積運(yùn)算得出全天油量和水量。

2 .在線原油含水自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀

2.1 工作原理

射線型原油含氣、含水率自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀，是根據(jù)低能γ光子在與被測(cè)介質(zhì)相互作用時(shí)的吸收衰減原理設(shè)計(jì)的工業(yè)同位素儀表，其工作原理是：具有一定初始強(qiáng)度的γ射線穿過(guò)油、氣、水三相混合介質(zhì)，通過(guò)探測(cè)器分別在其透射方向測(cè)出透射計(jì)數(shù)和在 90o方向測(cè)出其散射計(jì)數(shù)，然后進(jìn)行計(jì)算，得到其混合介質(zhì)的氣液體積比和油水體積比，從而得到含氣率和含水率，其原理如下：

當(dāng)一定能量的γ射線穿過(guò)一定厚度的某一介質(zhì)時(shí)，其衰減后強(qiáng)度滿足指數(shù)衰減規(guī)律，即 Pn=n0exp（-μx）P 式中：n0─γ光子源強(qiáng)度；Pn─衰減后的強(qiáng)度；Px─射線穿過(guò)某物質(zhì)的厚度；Pμ─某物質(zhì)對(duì)γ射線的吸收系數(shù)，它與物質(zhì)的密度有關(guān)。

當(dāng)射線穿過(guò)含有兩種物質(zhì)的混合介質(zhì)時(shí)，則上式可表示為：Pn=n0exp[－μ1η－μ2（1－η）]lP 式中：μ1、μ

2─兩種被測(cè)物質(zhì)對(duì)γ射線的吸收系數(shù)；Pl─源和探測(cè)器之間的空間距離；Pη－兩種被測(cè)物質(zhì)體積比。上式經(jīng)整理可得：η＝alnn+b （式中的 a、b 是常數(shù)）。

當(dāng)我們測(cè)得透射計(jì)數(shù) n 時(shí)，根據(jù)上式就很容易得到兩種物質(zhì)的體積比η。在油田原油計(jì)量中，如果原油不含氣，則η就是原油的體積含水率。然而，在油田實(shí)際生產(chǎn)中，原油經(jīng)常是油、氣、水三相混合液，而當(dāng)射線穿過(guò)混合液時(shí)，由于不同物質(zhì)有不同的吸收系數(shù)[2][4]，而油、氣、水三種物質(zhì)的密度有明顯的差別，因此基于射線的吸收原理得到相應(yīng)的衰減方程，是可以做到的。但在三相混合液中，我們要得到的是油、水體積比η和氣、液體積比λ兩個(gè)未知數(shù)，僅靠一個(gè)探測(cè)器得到透射計(jì)數(shù)，通過(guò)解一個(gè)透射方程是得不到兩個(gè)未知數(shù)的，必須再有另一個(gè)相關(guān)方程，通過(guò)解方程組才能同時(shí)得到含水率和含氣率，其解決途徑是通過(guò)成功引入散射方法得到的。

根據(jù)γ射線的散射原理，γ射線與物質(zhì)作用后在一定角度的散射強(qiáng)度 i（θ）與物質(zhì)的密度有關(guān)[1]，且可以表示為：i（θ）＝kρhexp（-bρx）f（θ）P 式中：k─與γ源強(qiáng)度有關(guān)的一個(gè)常數(shù)；Pρ─被測(cè)物質(zhì)的密度；Ph─密度指數(shù)常數(shù)；Px─源到探測(cè)器的距離；Pb─與γ源初始能量有關(guān)的一個(gè)常數(shù)；Pθ─探測(cè)器和源的夾角；Pf（θ）─夾角修正值。

這樣，用另一個(gè)探測(cè)器在某一角度（一般為 90o）可測(cè)得射線與物質(zhì)作用后的散射計(jì)數(shù)。因?yàn)榛旌弦旱拿芏仁呛陀?、氣、水三種介質(zhì)的比例有關(guān)，即：Pρ＝[ρ1η＋ρ2（1－η）]（1－λ）+ρ3λP 式中ρ1、ρ2、ρ3 為分別為油、氣、水的密度，因此通過(guò)散射是可以得到相關(guān)的含水率和含氣率信息的。

用探測(cè)器分別在透射和 90o散射方向測(cè)得透射計(jì)數(shù)和散射計(jì)數(shù)，用上述分析可得到下列方程組：P 透射：ln（nx/n0）=（1－λ）（a+bη）P 散射：ln（mx/n0）=（1－λ）（a+b

η）P 式中：a、b─與被測(cè)介質(zhì)有關(guān)的常數(shù)；Pa、b─與介質(zhì)及散射角有關(guān)的常數(shù)；Pn0、m0─空管道時(shí)透射和散射計(jì)數(shù)；Pnx、mx─管道內(nèi)有介質(zhì)時(shí)的透射和散射計(jì)數(shù)；Pλ、η─含氣率和含水率。

從上述方程組可得知，只要分別測(cè)出 nx、mx，即可求出含氣率λ和含水率η。而方程中的有關(guān)常數(shù)，對(duì)確定的油品而言，只需標(biāo)定（人工化驗(yàn)）一次即可得到。

2.2 結(jié)構(gòu)性能和技術(shù)參數(shù)（1）結(jié)構(gòu)性能

射線型原油含氣、含水率自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀由測(cè)量管道、傳感器（一次儀表）和計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)獲取處理系統(tǒng)（二次儀表）兩大部分構(gòu)成，如圖所示：

（2）技術(shù)參數(shù) a）、含水率測(cè)量范圍：1％～100％，測(cè)量誤差：±0.10％；Pb）、含氣率測(cè)量范圍：0～30％，測(cè)量精度：0.25％Pc）、工作方式：全自動(dòng)在線連續(xù)測(cè)量；Pd）使用范圍和環(huán)境：適用于油田各種規(guī)格管線的計(jì)量分析； P 環(huán)境溫度：10～45℃；P 介質(zhì)溫度：10℃～80℃P 濕度（相對(duì)）：≤85％P 振動(dòng)：振幅：≤1mm，頻率：≤20％Pe）、工作壓力：1.6mpa、2.5mpa、6.4mpa；Pf）、工作電源：220v±15%（50hz）Pg）、防爆等級(jí)：diibt4；Ph）、信號(hào)有效傳輸距離：200m。

經(jīng)過(guò)試驗(yàn)室模擬測(cè)試及現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行檢測(cè)，以及中石油計(jì)量檢測(cè)研究所的檢測(cè)，證明該監(jiān)測(cè)儀的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，均已達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)，適合于油田現(xiàn)場(chǎng)的計(jì)量要求。

2.3 特點(diǎn)

（1）射線型原油含氣、含水率自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀，實(shí)現(xiàn)了原油含氣、含水率在線全流量的測(cè)量，消除了由于含氣對(duì)含水測(cè)量帶來(lái)的誤差，克服了其它種類(lèi)含水儀表由于水包油或油包水等因素造成的測(cè)量范圍小、非線性誤差大以及由于分流取樣測(cè)量而導(dǎo)致的含水測(cè)量代表性差的不足。就在線測(cè)量而言，射線型含水儀表的測(cè)量精度優(yōu)于其他種類(lèi)儀表。

（2）該儀表是通過(guò)監(jiān)測(cè)同位素射線穿過(guò)被測(cè)介質(zhì)后的透射和散射計(jì)數(shù)實(shí)現(xiàn)油氣水三組分在線自動(dòng)測(cè)量的，由于射線是與介質(zhì)的原子發(fā)生作用，因而儀表的精度不受原油的流態(tài)的影響。又由于該儀表的創(chuàng)新之處在于使用了散射方式，這一新的測(cè)量方式將為多相流的在線監(jiān)測(cè)提供了新的方法。

（3）非接觸式測(cè)量方法是該儀表的特點(diǎn)，這將使得儀表避免了原油結(jié)垢、結(jié)蠟的問(wèn)題，使一次儀表免維護(hù)得到技術(shù)上的保證。

（4）該儀表監(jiān)測(cè)量程寬、自動(dòng)化程度高、安裝方便、操作簡(jiǎn)單易學(xué)，給現(xiàn)場(chǎng)操作人員帶來(lái)諸多方便，使油田原油計(jì)量水平上了一個(gè)臺(tái)階。例如：由于微機(jī)將分離器的管道壓力、含水情況能及時(shí)顯示出來(lái)，并能夠?qū)μ厥馇闆r作報(bào)警，使得分離器操作人員能隨時(shí)了解分離器的工作狀態(tài)，這對(duì)于分離器的平穩(wěn)運(yùn)行十分重要，不僅使原油分離效果好，而且還大大減輕了分離器操作工和化驗(yàn)工的勞動(dòng)強(qiáng)度。

（5）該儀表是低劑量同位素工業(yè)儀表，對(duì)γ射線采用了嚴(yán)密的輻射屏蔽，沒(méi)有任何計(jì)劑量的泄漏，儀表周?chē)我饩嚯x的γ劑量大大低于安全劑量標(biāo)準(zhǔn)。此外，儀表采用了防爆措施，防爆等級(jí)為 dⅱbt4，保證環(huán)境和工作人員的絕

對(duì)安全。

3 .分線計(jì)量在我廠生產(chǎn)中的作用

3.1 在線含水儀分線計(jì)量的優(yōu)勢(shì)目前測(cè)量原油含水率的現(xiàn)有方法中，主要有人工蒸餾化驗(yàn)法、電容法、短波法、微波法（或射頻法）、振動(dòng)密度計(jì)法等，這些方法都有一定的局限性，由于原油的腐蝕性較強(qiáng)，結(jié)垢、結(jié)蠟嚴(yán)重，致使儀表長(zhǎng)期運(yùn)行的可靠性差，尤其是這些儀表都無(wú)法消除含氣對(duì)含水率測(cè)量帶來(lái)的影響，因而使原油計(jì)量自動(dòng)化始終處于一個(gè)低水平，給油田開(kāi)發(fā)管理帶來(lái)諸多不變。

3.2 分線計(jì)量為油田開(kāi)發(fā)服務(wù)分線計(jì)量具有計(jì)量準(zhǔn)確，維護(hù)方便等特點(diǎn)，能夠掌握我廠九個(gè)作業(yè)區(qū)各個(gè)區(qū)塊的產(chǎn)量情況。能及時(shí)反映各個(gè)作業(yè)區(qū)產(chǎn)量的變化情況和實(shí)際產(chǎn)量，通過(guò)分線計(jì)量的綜合報(bào)表可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)產(chǎn)量的增減情況和異常變化，可以及時(shí)的查找問(wèn)題，做到有的放矢。同時(shí)通過(guò)分線計(jì)量產(chǎn)量并分配產(chǎn)量可以起到監(jiān)督和促進(jìn)各個(gè)作業(yè)區(qū)生產(chǎn)源動(dòng)力。

3.3 分線計(jì)量為我廠指導(dǎo)生產(chǎn)提供重要依據(jù)分線計(jì)量作為我廠各集油站生產(chǎn)的重要組成部分，作為我廠九個(gè)作業(yè)區(qū)產(chǎn)量分配和定產(chǎn)的重要依據(jù)。月度定產(chǎn)、年度定產(chǎn)都要使用分線數(shù)據(jù)對(duì)采油隊(duì)井口數(shù)據(jù)進(jìn)行修正。井口數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)集油站分線數(shù)據(jù)修正后才能做為開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)采用。

4 .總結(jié)

經(jīng)過(guò)多年的應(yīng)用，流量計(jì)加放射性含水儀的分線計(jì)量方式比起目前世界上三相流計(jì)量技術(shù)是便宜的。第二，流量計(jì)加放射性含水儀是準(zhǔn)確的、統(tǒng)計(jì)三年的數(shù)據(jù)，月度分線總油量與全廠產(chǎn)油量相吻合。第三，為我廠原油生產(chǎn)起到監(jiān)督和促進(jìn)作用。