透射法测量输油管道油垢厚度的Monte-Carlo模拟

MCNP程序在实验核物理中的应用2008年3月14日星期五一、蒙特卡罗方法简述1. 蒙特卡罗方法又称为随机抽样技巧或统计试验方法。

半个多世纪以来，由于科学技术的发展和计算机的出现与发展，这种发展作为一种独立的方法被提出来，并首先在核武器的试验与研制中得到了应用。

蒙特卡罗方法是一种计算方法，但与一般数值计算方法有很大区别。

它是以概率统计理论为基础的一种方法。

由于蒙特卡罗方法能够比较逼真地描述事物的特点及物理实验过程，解决一些数值方法难以解决的问题，因而该方法的应用领域日趋广泛。

2.蒙特卡罗方法在实验核物理中的应用是该方法最重要的应用领域之一。

由于受物理条件地限制，为了得到所求结果，必须借助于理论计算。

蒙特卡罗方法具有逼真地描述真实的物理过程的特点，在一定意义上讲，它可以部分代替物理实验，因而成为解决实验核物理中实际问题的非常有效的工具。

3.蒙特卡罗方法所特有的优点，使得它的应用范围越来越大。

它的主要应用范围包括：粒子输运问题、统计物理、典型数学问题、真空技术、激光技术以及医学、生物、探矿等方面。

蒙特卡罗方法在粒子输运问题中的应用范围主要包括：实验核物理、反应堆物理、高能物理等方面。

二、蒙特卡罗方法应用软件简介建立完善的通用蒙特卡罗程序可以避免大量的重复性工作，并且可以在程序的基础上，开展对于蒙特卡罗方法技巧的研究以及对于计算结果的改进和修正的研究，而这些研究成果反过来又可以进一步完善蒙特卡罗程序。

1.通用蒙特卡罗程序通常具有以下特点：具有灵活的几何处理能力参数通用化，使用方便元素和介质材料数据齐全能量范围广，功能强，输出量灵活全面含有简单可靠又能普遍适用的抽样技巧具有较强的绘图功能2.常用的通用蒙特卡罗程序简介MORSE程序较早开发的通用蒙特卡罗程序，可以解决中子、光子、中子－光子的联合输运问题。

采用组合几何结构，使用群截面数据，程序中包括了几种重要抽样技巧，如俄国轮盘赌和分裂技巧，指数变换技巧，统计估计技巧和能量偏移抽样等。

实验四受限空间中的高分子链穿越纳米管道的Monte Carlo模拟一、实验目的1．了解键涨落算法（BFM）的基本原理；2．观察受限空间中的高分子链穿越纳米管道的动力学过程；二、实验原理结构是材料物理性能的物质基础。

不同的物质其结构不同，性能当然也不同。

但是性能常常必须通过分子运动才能表现出来。

因此，我们必须深切了解分子运动特点，才能建立高分子的结构和性能的内在联系。

另一方面，生物体系的研究表明，为了实现和完成细胞功能，蛋白质分子经常必须要穿越水和膜物质形成的界面，例如一些特殊的RNA 分子在复制和传递遗传信息时穿越细胞核膜的过程，DNA分子从病毒注射进入寄主细胞，基因在细菌之间的转换以及抗菌素感染等等。

因此，大分子穿越纳米孔（管道）的动力学过程对于生命体系来说是极其重要也是非常普遍的。

同时，类似的穿越过程有着很广泛而又重要的科技应用前景，例如DNA组成序列的分析，长链DNA在凝胶电泳中的分离。

因此，研究高分子链的穿越机制具有十分重要的理论及实际意义。

高分子链穿越纳米管道的动力学行为是极其复杂的过程，受到各种因素的影响，例如分子链的柔性，驱动力的大小，链单元之间以及与管壁的相互作用。

由于实验对各种实验条件和参数的控制比较困难，对所取得的结果的分析和理解也有很大的局限性。

此时，计算机模拟在大分子穿越纳米管道的动力学之一研究领域发挥着极其重要的作用。

Monte Carlo方法在数学上称其为随机模拟（random simulation）方法，随机抽样（random sampling）技术或统计实验（statistical testing）方法。

它的基本思想是：为了求解数学、物理、几何、化学等问题，建立一个概率模型或随机过程，使它的参数等于问题的解；当所解的问题本身属随机性问题时，则可采用直接模拟法，即根据实际物理情况的概率法来构造Monte Carlo模型；然后通过对模型，或过程的观察，或抽样实验来计算所求参数的统计特征，最后给出所求解的近似值。

γ散射法测量输油管道中油垢厚度的研究的开题报告（1）研究背景与意义输油管道是石油、天然气等能源的重要传输通道，但长期运行后容易产生油垢、沉积物等附着物，导致运输效率下降、易腐蚀等问题，甚至对环境造成污染。

因此，实时、准确地测量输油管道内油垢厚度是管道运维中重要的一环。

在理论上，可以使用多种方法测量油垢厚度，如超声波、磁场、红外线、雷达等。

然而，实际应用中，这些方法存在着不同的局限性。

例如，超声波在管道壁较厚时受到衰减，难以测量出油垢厚度；磁场技术对钢管材质要求高，精度受到材质异质性等因素的影响。

因此，寻找一种简单、可行的方法准确测量输油管道内油垢厚度具有重要的研究价值和现实应用意义。

（2）研究内容与目标本研究拟采用γ散射法测量输油管道中油垢厚度，该方法是通过放射性同位素的γ射线穿过管壁并被物体散射后的反向散射辐射进行测量，根据反向散射率可以确定管壁到油垢表面的距离，从而了解管道内部的油垢厚度情况。

本研究的具体内容包括：（1）理论分析。

对γ散射法进行理论分析，建立输油管道内油垢厚度的测量模型，以及对各个因素对测量精度的影响进行研究，选择合适的放射性同位素。

（2）实验研究。

在合适的实验条件下，进行γ散射法测量输油管道内油垢厚度的实验，检测其精度和敏感度，寻找最优条件。

（3）数据处理与分析。

将实验获得数据进行处理与分析，建立可行的数据处理模型，得出精确的油垢厚度数据，验证所提方法的可行性。

本研究的目标是利用γ散射法成功地测量输油管道内部油垢的厚度，并建立可行的数据处理模型，为输油管道的维护与运维提供科学依据。

（3）研究方法本研究的方法主要包括：（1）理论分析。

对γ散射法的原理和公式进行理论推导和分析，确定合适的放射性同位素和实验条件，并对误差来源和影响因素进行分析。

（2）实验研究。

选取合适的试验对象和放射性同位素，利用实验室搭建好的γ散射系统进行实验验证，实验过程中需注意安全问题，保证实验数据的准确性。

γ射线散射法检测输油管油垢厚度的初步实验研究摘要：随着石油化工行业的发展，输油管油垢的形成已成为影响行业发展的重要因素之一。

本文将介绍γ射线散射法进行输油管油垢厚度检测的初步实验研究。

首先，介绍了γ射线散射技术的原理，以及研究中使用的γ射线射线源、探测器及控制系统等技术参数；其次，分别介绍了γ射线散射法检测输油管油垢厚度的样品预处理及结果分析流程；最后，通过γ射线散射法，根据结果对输油管油垢厚度进行检测，并讨论了实验结果。

本研究可为输油管油垢厚度检测提供技术参考。

关键词：γ射线散射法；输油管油垢；厚度检测Abstract: With the development of the petroleum and chemical industry, the formation of oil sludge in oil pipelines has become one of the important factors affecting the development of the industry. This paper introduces a preliminary experimental study of gamma ray scattering method for oil pipeline oil sludge thickness detection. First, the principle of gamma ray scattering technique, as well as the technical parameters of gamma ray source, detector and control system used in the study are introduced; secondly, the sample pretreatment and result analysis process of gamma ray scattering method in detecting oil pipeline oil sludge thickness are introducedrespectively; finally, the oil pipeline oil sludge thickness is detected by gamma ray scattering method, and the experimental results are discussed. This study can provide technical reference for oil pipeline oil sludge thickness detection.Keywords: Gamma ray scattering method; Oil pipeline oil sludge; Thickness detection一、引言近年来，随着石油化工行业的发展，一些油井的产量大大增加，油渣的含量也随之增加，这就导致输油管内沉积的油垢变厚，影响了管道的正常输送功能，严重的时候还可能导致水平受阻或者阻塞，出现供油中断的现象。

小角度康普顿散射法测油垢厚度的模拟实验研究油田使用的输油管道由于结垢而堵塞。

为了预防输油管道被结垢堵塞,急需寻找一种可在管外检测油垢厚度的方法。

γ射线散射法测量油垢厚度是一种有效、方便的测量油垢的方法。

本文以康普顿散射理论为基础,并利用MCNP程序将仿真实验和模拟实验相结合对γ射线小角度散射法测量油垢厚度的方法进行研究。

首先,在以前工作的基础上,用单铁板模拟管壁,假设管道内侧只在一边有油垢(即输油管道靠近探测器和源的那一面),作了实际油垢对60Co放射源发出的γ射线的小角度散射模拟实验。

再用MCNP程序与实际实验相同的几何条件下进行模拟运算来观察在不同的小角度散射情况下,散射计数与油垢厚度之间的关系。

结果表明:油垢厚度与散射光子数之间的确存在线性关系(与用石蜡模拟油垢时一致),而且实验与模拟结果符合的良好,特别是在45度入射情况下,实验和模拟的结果中的R2基本上大于0.99,表明45度入射角对于垢厚和散射光子数之间的线性关系是个较好的选择。

小角度法测垢是可行的。

第二步,接近实际情况,用油田用的铁管道和自备的圆环形油垢作为检测样品,在与前面的工作相同的条件下观察油垢厚度对散射计数的响应关系。

同样得到实验和模拟运算数据符合较好的结果。

得到在入射角为15,22.5,45度、散射角为60度时的线性相关系数和测量精度与其他角度时相应的参数相比较,都要好。

这为后来的实际应用提供了一个能使误差较小的参数。

如此看来小角度检测油垢厚度确实是可行的方法之一。

本文是反射式γ测垢仪的原理性研究,结果表明用γ射线散射法测量输油管道油垢厚度在原理上是可行的。

基于以上讨论,本文为“表面型γ测垢仪”的研制提供了实验基础和可行性方案指导。

蒙特卡洛RPM的C／O测井模拟
姜天赦;郭海敏
【期刊名称】《中国锰业》
【年(卷),期】2016(034)006
【摘要】现在 RPM（储层性能监测仪）被广泛应用于剩余油饱和度监测中，并且RPM中的碳氧比测井模式基本不受地层水矿化度的影响，能够较好的获取低矿化度地层的剩余油饱和度。

本文利用蒙特卡洛模拟程序 MCNP 分别模拟了套管尺寸对碳氧比测量结果的影响，此外针对海上油田复杂管柱结构探索性对砾石充填影响进行了模拟。

通过模拟结果进行数据处理并绘制交会图版，进行敏感性分析，并根据需要拟合出各影响因素与碳氧比值的关系函数。

【总页数】3页(P203-205)
【作者】姜天赦;郭海敏
【作者单位】长江大学地球物理与石油资源学院，湖北武汉 430000;长江大学地球物理与石油资源学院，湖北武汉 430000
【正文语种】中文
【中图分类】P631.819
【相关文献】
1.海上稠油油藏RPM测井解释模拟方法研究 [J], 汪忠浩;唐保勇;向显鹏;伍东
2.D-D中子源孔隙度测井的蒙特卡洛模拟 [J], 严岩;李炳营;郑世平;闫永宏;杨尧;姚泽恩;刘炯
3.用蒙特卡洛模拟增广迭代褶积：中子孔隙度和自然伽马测井的初步地层结果 [J], Gard.,RP;谢豪元
4.基于孔隙度的RPM测井环空流体校正研究 [J], 李家骏;郭海敏;乐彪;孙永永;;;;;
5.一种基于RPM测井的泥浆侵入校正方法 [J], 李跃林;徐思慧;王利娟;乐彪;曾桃;张宫
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双能γ射线测量原油含水、含气率的原理及蒙特卡罗模拟翟俊科
【期刊名称】《科学与财富》
【年(卷),期】2010(000)011
【摘要】用MCNP程序模拟了能量分别为59.5kev17.5kev两种y射线穿过不同含水率、含气率的原油样品,得出含水率、含气率关于透射y光子计数的函数表达式.用此公式能精确的计算出任意比例含水、含气原油的含水率、含气率.为相关仪表的研制提供理论参考.
【总页数】2页(P10-11)
【作者】翟俊科
【作者单位】黑龙江核技术应用研究所,黑龙江哈尔滨,150080
【正文语种】中文
【相关文献】
1.伽马射线原油含水仪测量原理及应用 [J], 姜磊;贝远根
2.原油含水含气率测量系统 [J], 侯海岭;徐平
3.用109Cd γ射线衰减法测量管道原油密度和含水率的蒙特卡罗模拟 [J], 刘什敏;李祯
4.利用γ射线测量原油含水率和含气率的数学算法分析 [J], 白秋果;景春国;舒冬梅
5.用109Cdγ射线衰减法测量管道原油密度和含水率的蒙特卡罗模拟 [J], 刘什敏;李祯
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Monte-Carlo模拟γ射线透射输油管道油垢的厚度
张媛;王世亨;张石峰
【期刊名称】《核技术》
【年(卷),期】2009(032)001
【摘要】γ射线透射法测量输油管道油垢厚度,是一种无损检测的方法.利用Monte-Carlo方法模拟这一过程,模拟计算结果与实验结果符合较好,进一步采用加权法进行模拟,改进了方差.最后得到γ射线穿透率与管道中油垢厚度的响应关系,为生产中无损检测输油管道内油垢厚度,及检测仪的研制提供了重要的参考依据.【总页数】4页(P41-44)
【作者】张媛;王世亨;张石峰
【作者单位】新疆大学物理科学与技术学院,乌鲁木齐,830046;新疆大学物理科学与技术学院,乌鲁木齐,830046;新疆大学物理科学与技术学院,乌鲁木齐,830046【正文语种】中文
【中图分类】O571.323
【相关文献】
1.透射法测量输油管道油垢厚度响应关系的蒙特卡罗模拟 [J], 周百昌;何彬;朱文凯;陈坤;熊建平;陈军
2.用γ射线透射法测量输油管道油垢的厚度响应 [J], 王世亨;刘圣康
3.透射法测量输油管道油垢厚度的Monte-Carlo模拟 [J], 张媛;张石峰;王世亨
4.Co-60γ射线透射法检测输油管道油垢的模拟实验 [J], 王世亨;刘圣康
5.Cs-137γ射线透射法检测输油管道油垢的模拟实验研究 [J], 王世亨;刘圣康
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用中子-伽玛能谱测定输油管内产液含油比例的Monte Carlo
模拟
庞巨丰;田亚娟;仵杰
【期刊名称】《核技术》
【年(卷),期】2003(026)009
【摘要】对输油管外采用中子-伽玛能谱测量以确定输油管内产液含油比例的方法进行了蒙特卡罗(MonteCarlo)模拟,模拟结果证明这种方法是成功的.
【总页数】5页(P672-676)
【作者】庞巨丰;田亚娟;仵杰
【作者单位】西安石油大学,西安,710065;西安石油大学,西安,710065;西安石油大学,西安,710065
【正文语种】中文
【中图分类】TE319;O242.2;TP311.52
【相关文献】
1.Monte Carlo模拟在伽玛刀治疗中的应用 [J], 彭柳芬;孔令人;范善翔
2.水砂地层中子-伽马能谱Monte Carlo模拟 [J], 庞巨丰;仵杰;石旺年
3.各种孔隙度水砂地层中子-γ能谱Monte Carlo模拟 [J], 庞巨丰;田亚娟;仵杰
4.油砂地层中子-伽玛能谱Monte-Carlo模拟 [J], 庞巨丰;仵杰;石旺年
5.用Monte-Carlo模拟计算中子源在煤介质中的中子注量率分布 [J], 陈伯显;张宏强
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