体积分数测量油-水-气多相流动与双能gamma;射线系统
介绍
油-水-气多相混合运输的石油管道广泛用于海洋石油工业。如何衡量油-水-气多相流的体积分数是石油工业研究的一个重要课题。相关研究工作开始于1980年代。组件比率在多相流的测量使用gamma;射线衰减是首先提出了阿道尔沃夫和肯德尔(1980),和技术已经用于许多当前商业多相计量系统。单一能源gamma;射线技术工作作为两个组件的密度计是令人满意的测量气/液或油/水管道流动如果我们不关心截面浓度分布不同的组件。双能gamma;射线技术在过去的十年里发展迅速。三个阶段的不同衰减性质的媒体在石油管道是用来推断信息组件体积分数。双能gamma;射线技术已经应用于一个困难的情况下三种基本材料有明显不同分布的线性衰减系数,并被证明是一个非常有前途的技术,简单和快速估计的体积分数油-水-气多相流,并已成为径向基过程层析成象的一个组成部分(grassle Wirth,2001)。
双能量理论
以下吸收定律描述之间的数学联系gamma;射线电流I0 与gamma;射线源辐射的强度和剩余强度后我通过大规模传播的对象给定长度和密度rho;(Minder和Liechti,1955;Morneburg,1995):
I = I 0 exp(minus;eta; ( ZE )rho; L)
吸收系数eta;是一个函数的gamma;射线能量E和原子数下zgamma;射线能量E,然后:
I (E ) = I 0 (E )exp(minus;micro;(E )L)
对于油-水-气三相流,混合的衰减系数micro;(E)是由:
micro; ( E ) = micro; ( E )o micro; ( E )w micro;(E)g
micro;(E)o,micro;(E)w和micro;g(E)的线性衰减系数是油,水和气体和alpha;,beta;,gamma;是各自的体积分数。传播强度我通过厚度的油/水/因此,气体混合物:
I0 exp[minus; ( micro; ( E)o micro; ( E)w micro;(E)g )L]
如果累积因素是消除通过好的准直源和探测器。如果传播在两个能量通量I1和I2 E1和E2,体积分数的线性衰减系数可以计算出如果流组件在E1和E2已知自:
|
ln(I/ |
I0 )1 = minus;[ micro; ( E1 )o micro; ( E1 )w |
micro;(E1 )g ]L |
(1) |
|
ln(I/ |
I0 )2 = minus;[ micro; ( E2 )o micro; ( E2 )w |
micro;(E2 )g ]L |
(2) |
|
alpha; beta; gamma; = 1 |
(3) |
有三个方程三个未知的体积分数alpha;,beta;和gamma;。(E1)在实践中,micro;g和micro;g(E2)在由于气相的体积分数测量低密度没有显著误差可以当作零。
水和矿物油的线性衰减系数(煤油)相同的能量范围表明,光子吸收的差异可用于区分两种材料。图1显示了光子在水中衰减大于石油。这是由于氧的原子序数高于碳,也因为水(rho;= 1.00克/立方厘米)具有较高的密度比大多数矿物油(通常rho;= 0.80 ~ 0.90克/立方厘米)。
|
2.5 |
|||||||||||||||||||
|
) |
2.0 |
||||||||||||||||||
|
Water |
|||||||||||||||||||
|
minus;1 |
1.5 |
||||||||||||||||||
|
micro;(cm |
1.0 |
Oil |
|||||||||||||||||
|
0.5 |
|||||||||||||||||||
|
0.0 |
|||||||||||||||||||
|
0 |
20 |
40 |
60 |
80 |
100 |
||||||||||||||
光子能量(Kev)
图1水和油衰减系数
由于光电相互作用更强的光子能量和原子序数的函数比康普顿互动,有更大的线性衰减系数的对比油和水在光电效应占主导地位的地区两种材料的相互作用截面(关键词,1999)。这是图2所示,线性衰减系数的相对差异是策划作为相同的能量的光子能量的函数间隔。这表明gamma;-ray比重系统依靠光子衰减在油和水来区分两种材料将产生最大能源地区低于40 keV的歧视。
|
80 |
|||||||||||||||||
|
全文共11282字，剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料
资料编号：[145261]，资料为PDF文档或Word文档，PDF文档可免费转换为Word |
以上是毕业论文外文翻译，课题毕业论文、任务书、文献综述、开题报告、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
