Информационно-измерительная система для определения содержания свободного газа в потоках товарной нефти на основе радиоизотопного преобразователя плотности

• Автор: Газин, Дмитрий Игоревич
• Шифр специальности: 05.11.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 195 с. : ил.

1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1 Средства измерения, применяемые при коммерческом учете товарной нефти
1.2 Методика выполнения измерений при коммерческом учете товарной нефти
1.3 Анализ влияния свободного газа в потоках товарной нефти на результаты измерения ее расхода
1.4 Методика выполнения измерений, учитывающая гидродинамическую структуру потока
1.5 Анализ необходимости разработки новой ИИС для измерения содержания свободного газа и обоснование используемого метода измерения
1.6 Выводы по главе 1 и постановка задачи исследования
2 РАЗРАБОТКА ИМИТАЦИОННОЙ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ СИГНАЛА РАДИОИЗОТОПНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ПЛОТНОСТИ НА ПОТОКЕ ТОВАРНОЙ НЕФТИ
2.1 Физические основы радиоизотопного метода измерения
2.2 Применение радиоизотопного метода для измерения газосодержания в потоке жидкости
2.3 Разработка имитационной математической модели сигнала радиоизотопного преобразователя на потоке товарной нефти, содержащей свободный газ
2.4 Исследование качества разработанной имитационной математической модели

2.5 Полученные результаты и выводы по главе
3 РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ АЛГОРИТМОВ ИДЕНТИФИКАЦИИ ГАЗОЖИДКОСТНОЙ СТРУКТУРЫ ПОТОКА И ИЗМЕРЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ СВОБОДНОГО ГАЗА
3.1 Общий подход к разработке алгоритмов идентификации газожидкостной структуры потока
3.2 Разработка и исследование алгоритма идентификации газожидкостной структуры потока на основе оценок коэффициентов разложения функции плотности распределения сигнала в ряд Грама-Шарлье
3.3 Разработка и исследование алгоритма идентификации на основе критериев однородности
3.4 Разработка и исследование алгоритма идентификации газожидкостной смеси на основе порядковых статистик
3.5 Полученные результаты и выводы по главе
4 ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ ИИС ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ СВОБОДНОГО ГАЗА В ПОТОКАХ ТОВАРНОЙ НЕФТИ
4.1 Устройство и характеристики ИИС серии РИСГН
4.2 Метрологическое обеспечение ИИС серии РИСГН
4.3 Испытания на утверждение типа средства измерения ИИС серии РИСГН
4.4 Экспериментальные исследования ИИС серии РИСГН
4.5 Полученные результаты и выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ А. Вывод соотношений для плотности газожидкостной смеси и газосодержания в контролируемом объеме

ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Исследование качества имитационной математической
модели сигнала радиоизотопного преобразователя плотности
ПРИЛОЖЕНИЕ В. Материалы по внедрению результатов диссертационной работы

Средство измерения приводят во взаимодействие с объектом измерения путем пропускания через объект измерения потока ионизирующего излучения. Источник испускает поток излучения Ф0. Излучение ослабляется контролируемой средой, в результате чего приемник регистрирует поток излучения Ф меньшей интенсивности. По степени ослабления излучения можно оценить измеряемый параметр среды, которая в данном случае является поглотителем излучения.
Рассмотрим особенности радиоизотопного метода измерения применительно к задаче измерения параметров потока товарной нефти. Предположим, что измерительная линия трубопровода 1 (рис. 2.2) просвечивается узким пучком гамма-излучения с энергией в диапазоне 400-800 кэВ, формируемым блоком источника излучения (БИИ) 2. Излучение регистрируется блоком приемника излучения (БПИ) 3.
При распространении гамма-излучения в воде и жидких углеводородах имеет место взаимодействие гамма-квантов с атомами вещества. Гамма-кванты, попавшие в приемник излучения и не взаимодействовашие с веществом, составляют т.н. “прямое гамма-излучение”, пространственно сосредоточенное в объеме исходного пучка.
вышедшие за пределы пучка и испытавшие
Рис. 2.2. Схема радиоизотопной измерительной системы на измери- многократное комптоновское рассеяние,
тельной линии трубопровода формируют т.н. “рассеянное гаммаизлучение”, распространяющееся во всех направлениях. По интенсивности потоков прямого и рассеянного излучений, зарегистрированных детектором, можно судить о свойствах контролируемой среды.

При взаимодействии с атомами вещества гамма-квант теряет либо часть энергии (случай т.н. комптоновского рассеяния), либо всю энергию (случай фотоэлектрического поглощения). При комптоновском рассеянии случайным образом меняется не только энергия, но и направление движения гамма-кванта, что приводит к его выходу из узкого пучка излучения. Гамма-кванты,