张先生
张先生 首席专家 / 亿仁集团
原油和天然气作为最重要的能源之一,从油、气井开采出的原油、天然气,是由油、水、天然气或沙粒等多相介质组成的混合物。处理这种混合物首先要进行气液分离,剩下的油水混合液体经脱水处理后得到含水率很低的成品油或天然气进行外输或销售。对含在其中的沙粒,也要监测,及时分离,否则容易损坏设备。在原油或天然气脱水处理等一系列生产活动中,需要及时准确地掌握原油含水率、含气率或含油率等情况,以便控制生产过程,保证生产出合格的成品原油或天然气。因此,原油或天然气中含水率、含气率、含油率或含沙量等指标是石化行业石油和天然气采集、冶炼及运输过程中的一组重要参数。特别是许多老油田,目前主要采用注水采油工艺,采出原油的含水率普遍偏高。因此,对原油或天然气中进行含水率、含气率、含油率或含沙量的准确检测在原油或天然气生产、贸易中有着重要作用。
根据射线与物质相互作用规律而工作的原油含水分析仪与混合流体的宏观流态和化学性质无关,能够在恶劣的条件下对复杂的原油进行含水率和含气率的测量,深受油田和工作人员的欢迎。
虽然目前的同位素射线源(简称射线法)能够对复杂的原油进行含水率和含气率的测量,深受油田工作人员的欢迎,但不管怎么说,这个理论模型取近似的地方太多,各个参数物理意义不明确,对压力、温度等变化参数的影响,没有考虑修正,这些最终还是影响了其使用的方法和测量精度。
另外这个方法的最大、也是最致命的缺点就是放射性同位素射线源的安全问题和生态环境保护问题。特别是在目前社会不稳定分子的极端行为比较频发、反恐形势比较严峻的时期,这个弱点更加突出。一旦被不法分子偷盗,将引起极大地社会恐慌,若被破坏分子引爆,其对环境造成的放射性污染将持续几百年。这是公安部、环保部和卫生部等国家部门对放射源管理极其严格重视的原因。使用单位购买时不仅手续复杂严格,测量站还需要特殊的保护、保卫措施和设备,这也是一笔不小的开支。而我们研制的具有多项发明专利的的双能射线测量设备(简称双能射线法)使用的X射线管,不存在放射性同位素射线源安全问题,所以测量站不需要特殊的保护措施。特别适用于油田生产中,自动在线计量系统。免除丢失放射源的困扰,提高了辐射防护的安全系数,从根本上杜绝了恐怖分子获取脏弹原料的机会,对国家核安全和生态环境保护有着特别重要的意义。
我们开发的具有多项专利技术的双能射线测量技术和设备还有如下突出优点:
测量速度快:射线法一般采用能谱测量模式,速度不能太快。不方便测量流速变化范围大的多相流。而我们发明的双能射线法可以采用能谱测量模式,但更大的优势,可以采用累积积分测量模式,速度可以很快。可以用于测量流速变化范围大的多相流。
可测量多相流的厚度、组成变化范围大:射线法测量的变化范围跨度不可太大,稀薄的成分,无法精确测量,也不能测量太厚的多相流指标,否则测量系统容易出现饱和,不能使用。而我们发明的双能射线法其变化范围跨度可以大,可以通过控制系统实时调节测量系统的测量性能。对稀薄的成分,由于其包含大量的低能射线,可以精确测量;同理其也包含高能射线,也可以穿透更厚的多相流,所以在测量大口径的多相流方面,也更有优势。
目前市场上尚未发现应用双能射线法测量原油和天然气生产中的含水率、含油率、含气率或含沙量的方法和装置。
2010年4月16日
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