[发明专利]脉冲中子流量计测量非牛顿流体流量的方法及装置

说明书

本发明涉及一种非牛顿流体的测量方法及测量装置。具体讲该方法是用于油田注入井注入剖面的测量，尤其对于“三次采油”注聚合物、三元复合物和分层配注的部分注水井，注物为水基溶液和水，其流动状态不符合牛顿定律流体注入物的测量。

目前在采油行业注水井注入剖面一般用常规测井仪器测量，如涡轮流量计、同位素示踪测井等方法测量。但在“三次采油”注入井中为提高采收率，注入的流体是高黏度的聚合物水溶液，用现有的仪器测量注聚合物溶液井时，因注入流体粘度增高，导致涡轮不能正常转动，影响测量结果，甚至无法测量；同位素示踪法也由于聚合物粘度大，示踪剂无法分散，导致测量精度下降，还有注入量低以及地层的射孔深度大，地层吸液孔隙不均等因素影响也得不到理想的结果。对于测量管后地层的注入剖面，目前只有同位素示踪法能够进行测量，但受到井筒粘污和示踪剂沉降的影响，测量结果也不能够反映地层的真实情况。

本发明的目的是针对油田开发后期，为解决注聚合物溶液井注入剖面的监测这一难题提出一种脉冲中子流量计测量非牛顿流体流量的方法及其装置。注聚合物溶液井和分层配注井中，流体的流动不符合牛顿的流动定律，要想准确测量流体的流量，目前的方法是无法解决的。本发明提出的采用脉冲中子流量计测量非牛顿定律流体的流量，能够解决注聚合物和分层配注井的注入剖面测量的难题。

本发明的主要技术内容是，用脉冲中子流量计测量非牛顿流体，通过测量非牛顿流体中水分子中的氧元素，测量水流的速度，间接测量出非牛顿流体的流速。仪器由中子发生器和特征γ射线探测器组成。中子发生器发射中子，使井筒内的水或水溶液中的氧元素活化，氧活化后具有放射性，放出6.13Mev的γ射线，如果水流动，γ射线探测器就可以测出水的流动信号，进而测出水的流速。

快中子氧活化反应：

当快中子与水溶液中的氧元素发生作用时，就会发生(n,p)反应。¹⁶O(n,p)¹⁶N反应属于发射质子的反应，生成的放射性¹⁶₇N核经β^-衰变后变为处于激发态的¹⁶₈O核，然后¹⁶O的激发态核又通过发射6.13Mev的伽马射线回到基态。

活化阈能10.2Mev，特征γ射线能量6.13Mev，半衰期7.13s。

测量方法是：采用一个较短的活化期(1-10s)，选择一个较长的数据采集期(一般为60s)进行活化测量。中子源至探测器的距离L是已知的，通过测量活化水从中子源被活化，流到探测器被探测的时间t，根据公式：V=l/t t = ∫ f ( t ) tdt ∫ f ( t ) dt ]]>

计算出流体的速度V，可以多次重复测量以提高测量精度。

脉冲中子流量计由中子发射部分、γ射线接收部分、电源供给部分组成。中子发射部分由中子管7、高压倍加器4组成，装在绝缘筒5内；接收部分由探测器8、前置放大器9、探测器高压变换器11、数据采集板10组成，通过四芯滑环6与中子发射部分连接；电源供给部分由三芯滑环1、直流变换器2组成，三芯滑环上部与测井电缆连接，下部与直流变换器连接，直流变换器提供中子发射部分和γ射线接收部分所需电源，整个仪器装在外壳体3内。

探测器8的数量大于等于1均可；探测器8与中子管7的距离大于50cm均可。