試談高壓氣井低溫環(huán)境下地面計(jì)量機(jī)械設(shè)備的配套

高壓氣井低溫環(huán)境下地面計(jì)量設(shè)備的配套匯報(bào)人：陳翠華單 位：井下技服測試分公司項(xiàng)目概況研究報(bào)告現(xiàn)場應(yīng)用報(bào)告效益分析結(jié)論與建議用戶意見保溫管示意圖目錄高壓氣井低溫環(huán)境下地面計(jì)量設(shè)備的配套項(xiàng)目概況一、任務(wù)來源天然氣在管道中流動(dòng)，通過驟然縮小的孔道后，其壓力和溫度都明顯降低，這時(shí)就極易形成一些雪花狀天然氣和液態(tài)水形成的復(fù)合物，即通常所說的天然氣水化物。所形成的天然氣水化物極易堵塞井筒、流程管線、油嘴和分離器等設(shè)備，嚴(yán)重影響天然氣井的正常測試、生產(chǎn)。另外我公司服務(wù)的大慶和長北又是我國北方冬季嚴(yán)寒地區(qū)，在設(shè)備配套方面怎樣為流程管線保溫，怎樣防止天然氣水化物的生成，針對(duì)這些情況我測試分公司于2006年1月提出了該項(xiàng)目。二、研究內(nèi)容及技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)主要研究內(nèi)容：1、油井工作制度優(yōu)化；2、高效能加熱爐配套；3、防凍液注入及管線保溫技術(shù)研究；4、分離器工作制度優(yōu)化。主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)：1、適用溫度在-25℃--35℃；2、測試成功率達(dá)到100%，安全施工無事故；3、全年完成測試10井次，創(chuàng)產(chǎn)值500萬元。三、項(xiàng)目研究概述本項(xiàng)目的研究首先從地面流程上游同心管設(shè)計(jì)研究入手，項(xiàng)目組人員系統(tǒng)研究了以往分離器測試水化物結(jié)冰現(xiàn)象嚴(yán)重的主要問題，在分析現(xiàn)有流程及保溫措施的基礎(chǔ)上提出了進(jìn)行系列保溫措施的制定，從而為低溫環(huán)境下地面計(jì)量設(shè)備的配套指明了目標(biāo)。四、完成的主要工作及取得的成果通過本項(xiàng)目的研究，實(shí)現(xiàn)了高寒冷地區(qū)地面分離器測試連續(xù)試采的測試施工工藝，有效避免了現(xiàn)場水化物嚴(yán)重造成停井現(xiàn)象的發(fā)生，獲取了準(zhǔn)確可靠的各項(xiàng)地層及地面參數(shù)。項(xiàng)目成果達(dá)到的試油測試工藝具有連續(xù)試采，工作效率高，施工周期短；其配套技術(shù)水平達(dá)到了國內(nèi)領(lǐng)先水平。取得的具體成果如下：四、完成的主要工作及取得的成果1、現(xiàn)場分離器應(yīng)用英國進(jìn)口EXPRO分離器。該分離器處理量大，分離效果好，極大地減少了分離后天然氣中水含量，從而在根本上避免了在孔板流量計(jì)等氣路出口管線變徑處形成水化物。2、測試現(xiàn)場采用換熱量為3MMBTU換熱器。流體通過換熱器加熱后溫度能夠提高20-50℃，這就使進(jìn)入分離器的流體保持一個(gè)比較高的溫度，而這又能保證分離器的工作溫度，提高分離器分離效率。四、完成的主要工作及取得的成果3、油嘴上游拌熱管和同心管的使用。經(jīng)過拌熱管加溫后上游數(shù)據(jù)頭溫度能夠達(dá)到30-50℃，能夠充分保證油嘴處溫度，減少水化物形成幾率，達(dá)到防凍目的。4、大排量化學(xué)注入泵的使用。今年我分公司新進(jìn)一臺(tái)大排量化學(xué)注入泵，排量每分鐘能達(dá)到12L，大大地提高了水化物抑制劑注入排量；通過油嘴管匯上游數(shù)據(jù)頭注入,從而達(dá)到抑制水化物生成的目的。四、完成的主要工作及取得的成果5、蒸汽發(fā)生器的使用。每個(gè)測試現(xiàn)場配有一臺(tái)大功率蒸汽發(fā)生器，產(chǎn)生高溫蒸汽，為拌熱管、管匯以及分離器保溫棚內(nèi)加熱片提供蒸汽。6、嚴(yán)寒季節(jié)分離器搭保溫棚。在嚴(yán)寒季節(jié)，給分離器搭保溫棚，保持分離器外界環(huán)境溫度，保證分離器外置流程管線溫度，防止流程管線內(nèi)臂因結(jié)蠟而發(fā)生縮徑，堵塞管線發(fā)生意外。保溫棚內(nèi)安裝保溫片，通蒸汽，保證棚內(nèi)溫度，目前徐深

8井采用該措施后，棚內(nèi)溫度達(dá)30攝氏度。四、完成的主要工作及取得的成果7、在保證安全防爆的前提下，在井口和油嘴管匯處纏電保溫帶，保證某些保溫軟管不能到達(dá)的地方。纏上電熱帶后能夠保證40℃溫度。纏上電熱帶保溫方便、快捷，但要保證安全、可靠、防爆五、項(xiàng)目創(chuàng)新點(diǎn)創(chuàng)新點(diǎn)：1、上游地面流程同心管的加工及現(xiàn)場使用，避免流體過油嘴后瞬間降溫結(jié)冰現(xiàn)象的發(fā)生。2、井口及分離器保溫棚的搭設(shè)，在確保設(shè)備溫度的同時(shí)，也保證現(xiàn)場操作人員不被凍傷。3、實(shí)現(xiàn)了不間斷連續(xù)試采作業(yè)。高壓氣井低溫環(huán)境下地面計(jì)量設(shè)備的配套研究報(bào)告一、概況地面測試技術(shù)是一種快速、高效的試油方法，它的使用，極大地促進(jìn)了我國試油技術(shù)的發(fā)展。在自噴井測試過程中，為求得地層流體的井口壓力、溫度、產(chǎn)量及物性參數(shù)，需要建立一套臨時(shí)的生產(chǎn)流程，在一定的工作制度下（油嘴），通過對(duì)流體流量，壓力的控制，以及必要的時(shí)對(duì)流體進(jìn)行處理（化學(xué)注入，加熱等）并借助于分離器將流體各相（油、氣、水）分離開，分別精確計(jì)量。我們把流程的建立和對(duì)流體進(jìn)行控制處理、分離、計(jì)量所采用的方法稱之為地面計(jì)量技術(shù)。它是自噴井測試工藝中重要的，不可缺少的組成部分。一、概況流程建立的一般要求：1、由于測試地面計(jì)量流程是不同于永久生產(chǎn)流程的臨時(shí)系統(tǒng)，所以它應(yīng)是更容易運(yùn)輸、安裝和拆卸的，所有各部分之間能實(shí)現(xiàn)便捷和可靠的連接，各種設(shè)備和儀器、儀表能適應(yīng)經(jīng)常性的搬運(yùn)和野外環(huán)境。2、地層測試特別是一些井的中途測試中，地層流體壓力產(chǎn)能的不確定，決定了系統(tǒng)在承壓級(jí)別和處理量大小方面應(yīng)具有較寬的適用范圍。3、地面計(jì)量流程不僅能滿足普通井的測試要求，還應(yīng)能勝任一此特殊井的測試要求。二、設(shè)備構(gòu)成1、上游70Mpa由壬連接快速管線，管線外壁套蒸汽同心管，通蒸汽后對(duì)管線內(nèi)流體進(jìn)行加熱。2、數(shù)據(jù)頭：通常采用2”1502或3”1502扣型連接，它的用途是在此采集井口壓力和溫度，以及需要時(shí)在此注入化學(xué)藥劑等。通常連接在油嘴管匯的進(jìn)、出口處。3、油嘴管匯：是油井流體流動(dòng)的設(shè)備，它的用途是對(duì)流體進(jìn)行節(jié)流，使油氣井在不同工作制度下生產(chǎn)。4、加熱器：它的用途是對(duì)從井口出來的流體進(jìn)行加熱，降低稠油的粘度，和防止氣體水化物的形成而堵塞流程。二、設(shè)備構(gòu)成5、三相分離器：是地面計(jì)量流程的基礎(chǔ)和核心，對(duì)地層流體的分離、計(jì)量也大多通過操作分離器來實(shí)現(xiàn)。6、空氣壓縮機(jī)：霧化原油，以便更容易燃燒，需要時(shí)對(duì)流程進(jìn)行掃線，或?yàn)闅饪叵到y(tǒng)提供合適壓力的氣源。7、化學(xué)注入泵：是用于在油咀管匯上方注入甲醇，防止因壓力降造成水化物結(jié)冰，增加了系統(tǒng)的可靠性和油咀上下方的壓力降范圍。三、室內(nèi)應(yīng)用效果研究高壓氣井低溫環(huán)境下對(duì)流程產(chǎn)生主要危害就

是生成天然氣水化物，所以設(shè)備配套的核心問題

就是通過人為改變流程、設(shè)備、環(huán)境溫度和注入

天然氣水化物抑制劑來防止天然氣水化物的發(fā)生。水化物若在井底、井口針形閥、油嘴管匯以及流程管線中生成，會(huì)降低氣井產(chǎn)能，嚴(yán)重地影響正常生產(chǎn)，甚至造成事故。如前所述，天然氣中含水分是生成水化物的內(nèi)在因素。因此，脫出天然氣中的水分是杜絕水化物生成的根本途徑。三、室內(nèi)應(yīng)用效果研究天然氣進(jìn)分離器之前要預(yù)防水化物生成，主要途徑有以下幾點(diǎn)：1、提高節(jié)流前天然氣的溫度。2、高效能加熱爐配套。3、分離器工作制度優(yōu)化。4、天然氣中注入抑制劑。三、室內(nèi)應(yīng)用效果研究針對(duì)上述四點(diǎn)主要抑制水化物生成的主要途徑，根據(jù)試氣現(xiàn)場和現(xiàn)有設(shè)備條件，具體落實(shí)到現(xiàn)場應(yīng)用如下，優(yōu)化分離器工作制度，調(diào)整回壓使井筒處于無阻流量狀態(tài)；在油嘴管匯上游流程使用同心管通蒸汽保溫；油嘴管匯固定和可調(diào)油嘴以及閥體纏繞軟管通蒸汽保溫；井口及分離器搭保溫棚；在極度寒冷時(shí)期在保溫棚內(nèi)加裝蒸汽保溫片；根據(jù)氣井產(chǎn)水量的多少來調(diào)整抑制劑注入量等。高壓氣井低溫環(huán)境下地面計(jì)量設(shè)備的配套現(xiàn)場應(yīng)用報(bào)告一、設(shè)備配套方案1、現(xiàn)場分離器應(yīng)用英國進(jìn)口EXPRO分離器。2、采用換熱量為3MMBTU換熱器。換熱器位于分

離器和油嘴管匯之間，流體流出管匯以后流入換熱器。3、拌熱管和同心管的使用。分公司今年初定做加工了一批3”1502同心管和拌熱管,包裹在上游流程管線外側(cè)，用高溫膠管串聯(lián)起來，通高溫蒸汽為上游管線流程拌熱保溫。4、大排量化學(xué)注入泵的使用。向天然氣中注入能降低水化物生成溫度的天然氣水化物抑制劑。一、設(shè)備配套方案5、蒸汽發(fā)生器的使用。每個(gè)測試現(xiàn)場配有一臺(tái)大功率蒸汽發(fā)生器，產(chǎn)生高溫蒸汽，為拌熱管、管匯以及分離器保溫棚內(nèi)加熱片提供蒸汽。6、嚴(yán)寒季節(jié)分離器搭保溫棚。在嚴(yán)寒季節(jié)，給分離器搭保溫棚，保持分離器外界環(huán)境溫度，保證分離器外置流程管線溫度，防止流程管線內(nèi)臂因結(jié)蠟而發(fā)生縮徑，堵塞管線發(fā)生意外。7、在保證安全防爆的前提下，在井口和油嘴管匯處纏電保溫帶，保證某些保溫軟管不能到達(dá)的地方。二、現(xiàn)場應(yīng)用效果大慶測氣試采市場2006年3月7日至5月11日測試一隊(duì)搬遷至升深更2井進(jìn)行試采測氣施工。2006年3月7日至5月30日測試二隊(duì)搬遷至升深

202井進(jìn)行試采測氣施工。2006年5月14日至7月18日測試一隊(duì)在徐深6-1井進(jìn)行試采測氣施工。2006年6月18日至12月5日測試二隊(duì)搬遷到徐深8井進(jìn)行試采測氣施工。二、現(xiàn)場應(yīng)用效果2006年7月18日至9月11日測試一隊(duì)搬遷至徐深9井進(jìn)行測氣施工。2006年9月19日至11月7日測試一隊(duì)搬遷至徐深6-2井進(jìn)行延長試采測氣施工。2006年11月7日至11月16日測試一隊(duì)搬遷至徐深8-1井進(jìn)行測氣施工。2006年11月21日至11月27日測試一隊(duì)搬遷至徐深1-203井進(jìn)行放噴測氣施工。2006年11月29日至12月5日測試一隊(duì)搬遷至徐深23井進(jìn)行放噴測氣施工。二、現(xiàn)場應(yīng)用效果長北殼牌及道達(dá)爾反承包市場

2006年4月12日至4月30日殼牌長北CB1-1井放噴求產(chǎn)。

2006年8月5日至8月30日殼牌長北CB2-2井放噴求產(chǎn)。

2006年5月3日至5月15日殼牌長北S213井放噴求產(chǎn)。

2006年10月25日至11月20日蘇里格道達(dá)爾SU-1井放噴求產(chǎn)。高壓氣井低溫環(huán)境下地面計(jì)量設(shè)備的配套效益分析效益分析經(jīng)濟(jì)效益分析此項(xiàng)目配套改造及綜合成本需投入300萬元，第一年可施工10井次，第二年可施工15井次，以每口井收入70萬元計(jì)算，第一年收入700萬元，第二年收入1050萬元，兩年共收入1750萬元，扣除施工成本和設(shè)備改造費(fèi)，兩年凈收入1000萬元。效益分析社會(huì)效益分析該配套不僅為本單位直接創(chuàng)造了經(jīng)濟(jì)產(chǎn)值，而且較高的施工成功率，為甲方油公司也增加了經(jīng)濟(jì)效益，得到了甲方的認(rèn)可和贊賞，樹立了井下技術(shù)服務(wù)公司的良好形象，為開拓市場提供了有力的技術(shù)保障。同時(shí)該項(xiàng)工藝技術(shù)也上升到了新的水平，為占領(lǐng)更加廣闊的市場奠定了基礎(chǔ)。高壓氣井低溫環(huán)境下地面計(jì)量設(shè)備的配套結(jié)論與建議1、針對(duì)各種具體工況及井況，研究配套了多種避免井口、油嘴上游及油嘴下游結(jié)冰的設(shè)備及方案；2、通過以上措施及方案的現(xiàn)場實(shí)施，在大慶零下25度的低溫環(huán)境下，兩套分離器地面計(jì)量系統(tǒng)工作正常，所錄取的各項(xiàng)數(shù)據(jù)達(dá)到甲方要求。3、現(xiàn)場實(shí)施表明，此項(xiàng)配套工藝實(shí)現(xiàn)了不停井連續(xù)測試作業(yè)。在一定程度上減少了作業(yè)工序，節(jié)約了成本投入。結(jié)論4、通過在長北和大慶試氣現(xiàn)場實(shí)踐，證明這一套保溫措施的效果是十分理性的、可行的；完全能夠滿足高寒地區(qū)、高壓、高產(chǎn)氣井的正常安全生產(chǎn)。5、現(xiàn)場應(yīng)用工藝成功率為100%，所取資料齊全準(zhǔn)確，無一次生產(chǎn)及安全事故發(fā)生。結(jié)論推廣應(yīng)用建議1、提前對(duì)試油井進(jìn)行評(píng)價(jià)，對(duì)于容易出砂的油氣層不能實(shí)施此項(xiàng)工藝。2、在長北使用的拌熱管沒有在大慶使用的同心管拌熱效果好，現(xiàn)在正自己設(shè)計(jì)加工同心管，有望改正這一弊端。3、在大慶的兩套地面測試設(shè)備加裝數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及時(shí)錄取現(xiàn)場的各項(xiàng)數(shù)據(jù)資料。用戶意見保溫管示意圖謝謝！第3講

醫(yī)學(xué)超聲成像技南方醫(yī)術(shù)科術(shù)大學(xué)匯報(bào)人姓名主要內(nèi)容超聲成像基本原理——超聲回波法醫(yī)學(xué)超聲設(shè)備的分類超聲診斷儀的主要參數(shù)7/19/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義38Part

.01超聲成像基本原理——超聲回波法超聲回波法把幾兆赫至幾十兆赫的高頻聲脈沖發(fā)射到生物體內(nèi)，再接收反射波（回波），這種方法稱為超聲脈沖回波法。脈沖寬度：幾微秒脈沖間隔：幾百微秒（接收放大器處理回波的時(shí)間）脈沖回波法最早較早是應(yīng)用于雷達(dá)和聲納?；夭〞r(shí)間t、探測距離L的關(guān)系，c為聲速7/19/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義407/19/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義417/19/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義42超聲回醫(yī)學(xué)波超聲儀器法原理講示義

意圖7/19/202343儀器基本框圖發(fā)射通道：時(shí)鐘電路（同步脈沖發(fā)生器）、發(fā)射器（高頻脈沖發(fā)生器）、換能器（探頭）接收通道：接收換能器、射頻放大器（RFA）、7/1檢9/2023

波及抑制電路、視頻醫(yī)學(xué)超聲放儀器原大理講義器（UFA）44Part

.022醫(yī)學(xué)超聲設(shè)備的分類A型超聲A型超聲診斷儀因其回聲顯示采用幅度調(diào)制

(Amplitude

Modulation)而得名。A型顯示是超聲診斷儀最基本的一種顯示方式，即在陰極射線管(CRT)熒光屏上，以橫坐標(biāo)代表被探測物體的深度，縱坐標(biāo)代表回波脈沖的幅度，故由探頭(換能器)定點(diǎn)發(fā)射獲得回波所在的位置可測得人體臟器的厚度、病灶在人體組織中的深度以及病灶的大小。根據(jù)回波的其他一些特征，如波幅和波密度等，7/1還9/2023

可在一定程度上對(duì)病醫(yī)學(xué)超聲灶儀器原進(jìn)理講義行定性分析。467/19/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義47由于A型顯示的回波圖，只能反映局部組織的回波信息，不能獲得在臨床診斷上需要

的解剖圖形，且診斷的準(zhǔn)確性與操作醫(yī)師

的識(shí)圖經(jīng)驗(yàn)關(guān)系很大，因此其應(yīng)用價(jià)值已

漸見低落，即使在國內(nèi)，A型超聲診斷儀也很少生產(chǎn)和使用了。7/19/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義48M型超聲7/19/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義49M型超聲成像診斷儀適用于對(duì)運(yùn)動(dòng)臟器，如心臟的探查。由于其顯示的影像是由運(yùn)動(dòng)回波信號(hào)對(duì)顯示器掃描線實(shí)行輝度調(diào)制，并按時(shí)間順序展開而獲得一維空間多點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)序（motion-time）圖，故稱之為M型超聲成像診斷儀，其所得的圖像也叫做超聲心動(dòng)圖。7/19/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義507/19/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義51M型超聲診斷儀發(fā)射和接收工作原理與A型有些相似，不同的是其顯示方式。對(duì)于運(yùn)動(dòng)臟器，由于各界面反射回波的位置及信號(hào)大小是隨時(shí)間而變化的，如果仍用幅度調(diào)制的A型顯示方式進(jìn)行顯示，所顯示波形會(huì)隨時(shí)間而改變，得不到穩(wěn)定的波形圖。因此，M型超聲診斷儀采用輝度調(diào)制的方法，使深度方向所有界面反射回波用亮點(diǎn)形式在顯示器垂直掃描線上顯示出來，隨著臟器的運(yùn)動(dòng)，垂直掃描線上的各點(diǎn)將發(fā)生位置上的變動(dòng)，定時(shí)地采樣這些回波并使之按時(shí)間先后逐行在屏上顯示出來。圖中可以看出，由于臟器的運(yùn)動(dòng)變化，活動(dòng)曲線的間隔亦隨之發(fā)生變化，如果臟器中某一界面是527/1靜9/2023

止的，活動(dòng)曲線將變醫(yī)學(xué)超聲為儀器原水理講義平直線。7/19/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義53M型超聲診斷儀對(duì)人體中的運(yùn)動(dòng)臟器，如心臟、胎兒胎心、動(dòng)脈血管等功能的檢查具有優(yōu)勢，并可進(jìn)行多種心功能參數(shù)的測量，如心臟瓣膜的運(yùn)動(dòng)速度、加速度等。但M型顯示仍不能獲得解剖圖像，它不適用于對(duì)靜態(tài)臟器的診查。7/19/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義54B型超聲7/19/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義55為了獲得人體組織和臟器解剖影像，繼A型超聲診斷儀應(yīng)用于臨床之后，B型、P型、BP型、C型和F型超聲成像儀又先后問世，由于它們的一個(gè)共同特點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)了對(duì)人體組織和臟器的斷層顯示，通常將這類儀器稱為超聲斷層掃描診斷儀。雖然B型超聲成像診斷儀因其成像方式采用輝度調(diào)制(Brightness

Modulation)而得名，其影像所顯

示的卻是人體組織或臟器的二維超聲斷層圖(或稱

剖面圖)，對(duì)于運(yùn)動(dòng)臟器，還可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示。7/19/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義567/19/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義57C型超聲C型掃查，又稱C型顯示，“特定深度掃查”

(constant

depth

mode)。與B型掃查一樣都是輝度調(diào)制的二維切面象顯示方式，所不同的是B型掃查所獲得的是超聲波束掃查平面本身的切面象，即縱向切面象?？上в捎贑型掃查的靈敏度較低，顯象速度不易提高，使C型掃查技術(shù)的發(fā)展受到7/1限9/2023

制。醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義

587/19/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義597/19/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義60D型超聲D型超聲成像診斷儀也即超聲多普勒診斷儀，它是利用聲學(xué)多普勒原理，對(duì)運(yùn)動(dòng)中的臟器和血液所反射回波的多普勒頻移信號(hào)進(jìn)行檢測并處理，轉(zhuǎn)換成聲音、波形、色彩和輝度等信號(hào)，從而顯示出人體內(nèi)部器官的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。超聲多普勒診斷儀主要分為3種類型：即連續(xù)式超聲多普勒(continuous

wave

doppler)成像診斷儀脈沖式超聲多普勒(pulsed

wave

doppler)成像診斷儀實(shí)時(shí)二維彩色超聲多普勒血流成像(color

doppler617/19/2023

flow

image)診斷儀。醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義F型超聲62F型掃查，又稱F型顯示。它與C型掃進(jìn)原理上是相似的。區(qū)別僅在于：在掃查一幅圖像的過程中，

C型掃查平面距探頭的深度是不變的，而F型掃查面距探頭的深度是一變量，不是一個(gè)常量。根據(jù)成像需要可作相應(yīng)變動(dòng)，從而可獲得7/1斜9/2023

面、曲面的F型醫(yī)圖學(xué)超聲儀像器原理講義7/19/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義63P型超聲7/19/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義64又稱P型顯示，它可視為一種持殊的B型顯示，超聲換能器置于圓周的中心，徑向旋轉(zhuǎn)掃查線與顯示器上的徑向掃描線作同步的旋轉(zhuǎn)。主要適用于對(duì)肛門、直腸內(nèi)腫瘤、食道癌及子宮頸癌的檢查，亦可用于對(duì)尿道、膀胱的檢查。P型超聲診斷儀所使用的探頭稱為徑向掃描探頭，如尿道探頭，直腸探頭都屬于徑向掃描探頭。掃

描時(shí)探頭置于體腔內(nèi)，如食道、胃或直腸等。7/19/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義657/19/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義66Part

.013超聲診斷儀的主要參數(shù)主要參數(shù)7/19/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義68表征超聲診斷儀性能的參數(shù)，從大的方面可分為三類，這就是：聲系統(tǒng)參數(shù)

圖像特性參數(shù)

電氣特性參數(shù)在眾多的參數(shù)中，我們只討論其中幾個(gè)主要參數(shù)。聲系統(tǒng)參數(shù)：聲輸出的強(qiáng)度、總功率等；

超聲場的時(shí)頻特性，如波型、持續(xù)時(shí)間、脈沖重復(fù)頻率、脈沖形狀、頻率、脈沖帶寬等；

聲場分布特性，如換能器類型、波束形狀、聚焦特性、景深等。7/19/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義69圖像特性參數(shù)：分辨力；位置記錄精度；深度測量精度；幀頻；存貯器的容量；圖像處理能力。7/19/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義70電氣特性參數(shù)：靈敏度；增益及TGC指標(biāo)；壓縮特性及動(dòng)態(tài)范圍；顯示器的動(dòng)態(tài)范圍；系統(tǒng)的帶寬等。7/19/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義71Part

.02幾個(gè)主要參數(shù)動(dòng)態(tài)范圍顯示信號(hào)的最大水平與最小水平的比稱為動(dòng)態(tài)范圍(Dynamic

Range,DR)，DR描述了信號(hào)幅度變化的大小，一般用分貝[dB]值表示。式中：Umax—信號(hào)最大值，Umin

—信號(hào)最小7/19/2值02373醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義生物組織的聲界面特性，組織吸收（超聲衰減）特性及探測深度決定了信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍7/19/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義74因此動(dòng)態(tài)范圍DR通常由兩個(gè)部分組成：聲界面特性（聲阻抗差）所確定的信號(hào)幅度變化（SDR）超聲在組織傳播過程中衰減所引起的信號(hào)幅度變化，超聲傳播衰減取決于組織特性（超聲衰減系數(shù)

）與傳播距離（L）由此超聲回波總動(dòng)態(tài)范圍可寫為：DR

=

2 L

+

SDR對(duì)動(dòng)態(tài)范圍的影響因素7/19/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義75超聲在生物組織中傳播所產(chǎn)生的全部回波；

超聲發(fā)射功率、接受放大器的等效輸入噪聲；終端顯示裝置的動(dòng)態(tài)范圍；動(dòng)態(tài)壓縮方法時(shí)間增益控制——補(bǔ)償傳輸衰減幅度增益控制——使有用信號(hào)相對(duì)壓縮線形范圍線性范圍，一般指的是儀器中放大器線性范圍，它給出放大器輸入信號(hào)和輸出信號(hào)之間成線性關(guān)系的區(qū)域。即Uo

=

KUi線性關(guān)系也用分貝值來表示式中：Umax—信號(hào)最大值，Umin

—信號(hào)最小值，可7/19/20見23線性放大器的線性醫(yī)學(xué)范超聲儀圍器原理講即義

是動(dòng)態(tài)范圍767/19/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義77當(dāng)輸出信號(hào)的最大幅度保持不變時(shí)，輸入信號(hào)的線性范圍將隨著K值的減小而增大。7/19/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義78分辨率7/19/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義79分辨力指成像系統(tǒng)能分辨空間尺寸的能力，即能把兩點(diǎn)區(qū)分開來的最短距離。超聲顯像儀的分辨力是衡量其質(zhì)量好壞的最重要的指標(biāo)，分辨力越高，越能顯示出臟器的細(xì)小結(jié)構(gòu)。7/19/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義80超聲成像的分辨力有橫向分辨力和縱向分辨力之分。前者是指垂直于超聲脈沖束方向上的分辨力，后者是沿波束軸方向上的分辨力。這兩種分辨力的大小差別很大，縱向分辨力總是優(yōu)于橫向分辨力。而且，垂直于波束軸的兩個(gè)維上的橫向分辨力也往往不同。影響橫向分辨力和縱向分辨力的因素各不相同，7/19/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義81橫向分辨力又稱側(cè)向分辨力，它表示區(qū)分處于聲束軸垂直的平面上的兩個(gè)物體的能力。超聲波束直徑尺寸直接影響橫向分辨力，波束直徑越細(xì)，能分辨的尺度越小，橫向分辨力越高。7/19/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義82影響橫向分辨率的因素顯示熒光點(diǎn)尺寸的影響波束直徑尺寸的影響

動(dòng)態(tài)范圍的影響7/19/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義837/19/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義847/19/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義85儀器的圖像質(zhì)量主要取決于橫向分辨力。橫向分辨力好，圖像細(xì)膩，小結(jié)構(gòu)就能顯示清楚。橫向分辨力主要由換能器的尺寸、形狀、發(fā)射頻率、聚焦等因素決定。當(dāng)顯示屏光點(diǎn)尺寸較大時(shí)，也會(huì)影響橫向分辨力。此外，隨著深度的增加，脈沖頻譜中的各種頻率成分的衰減情況也不同，這個(gè)因素也潛在地影響著橫向分辨力。現(xiàn)代化的顯像儀橫向分辨力可優(yōu)于2mm。7/19/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義86縱向分辨力又稱軸向分辨力或距離分辨力，表示在聲束軸線方向上對(duì)相鄰兩回聲點(diǎn)的分辨力。縱向分辨力與發(fā)射超聲頻率有關(guān)，因?yàn)槁暡ǖ目v向分辨力理論極限為聲波的半波長。頻率越高，波長越短?？v向分辨力與超聲脈沖的持續(xù)時(shí)間有關(guān)，脈沖持續(xù)時(shí)間越短，即脈沖越窄，縱向分辨力越高。超聲脈沖持續(xù)時(shí)間與發(fā)射電脈沖寬度及換能器阻7/1尼9/2023

有關(guān)。醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義

87影響縱向分辨率的因素脈沖寬度的影響增益大小的影響7/19/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義887/19/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義897/19/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義90色散吸收對(duì)橫向、縱向分辨率的影響7/19/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義91吸收與頻率的關(guān)系——頻率越高，吸收越強(qiáng)；頻譜中心向低頻偏移；波束變寬；前沿變壞；理想的情況下，工作頻率越高，分辨率越高；生物組織的平均衰減系數(shù)接近1dB/cm·MHz；頻率3MHz—深度20

cm—衰減60dB，94%頻率10MHz—深度20

cm—衰減200dB，99.5%在大多數(shù)情況下，最佳工作頻率就是超聲波穿透深度不超過200個(gè)波長時(shí)就能達(dá)到被探測臟器的

那個(gè)頻率；例如：頻率為3MHz時(shí)，波長是0.51mm它能夠像。7/1形9/2023

成102mm深處組織的醫(yī)學(xué)良超聲儀好器原理講圖義92帶寬7/19/202393醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義工作頻率超聲診斷儀的工作頻率，根據(jù)兩個(gè)方面因素作最佳的選擇。首先，從分辨力的角度說，增高頻率，可以改善分辨力。頻率越高，波長越短，則波束的指向性越好（近場距離大，而發(fā)散角?。?，橫向和縱向分辨力都能提高。其次，從穿透深度的角度來看，工作頻率越高，則衰減成正比地增加，必然使探測深度減小。若7/1要9/2023

求較大的穿透深度，醫(yī)學(xué)超聲就儀器原得理講義取較低的工作頻率。94因此，在設(shè)計(jì)中不得不在工作深度與頻率之間取合理的折衷。比如眼科應(yīng)用中，所要求深度小，可以用高頻率以提高分辨力，一般用10MHz。而

要穿透較大深度（如腹腔）時(shí)，則只能取較低工作頻率。通用B型超聲診斷儀的工作頻率一般在

3.5MHz，有些診斷儀配有多種不同頻率的的需要。7/1探9/2023

頭以滿足不同檢醫(yī)查學(xué)超聲儀深器原理講度義95常用超聲診斷儀的超聲頻率；動(dòng)態(tài)范圍分辨率(波長mm)頻率(MHz)10dB1.520dB2.530dB3.010.253.754.52.50.91.51.850.450.750.910學(xué)0.2750.3750.45作用距離（穿透深度）指儀器發(fā)射的超聲波束可以穿透并能顯示出回聲圖像的被測介質(zhì)深度。超聲醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)的作用距離，通常要滿足處于相當(dāng)深度上的各種器官的成像需要，如腹部成像就需要有20cm的工作距離，而用于眼球的深度為

10cm。影響作用距離的主要因素是脈沖信號(hào)在傳播途中的衰減，這是由于組織的吸收、反射、折射、散射等原因引起的。7/19/2023

醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義

97要提高儀器的探測深度，有三個(gè)方面的途徑。

降低工作頻率。但降低工作頻率，則分辨力也隨之降低，這是一個(gè)限制。

提高接收機(jī)的靈敏度和擴(kuò)大動(dòng)態(tài)范圍，使能接收較遠(yuǎn)距離的微弱的反射信號(hào)，但這要受到換能器噪聲的限制，信噪比極限對(duì)診斷超聲的最大穿透深度上的限制為300個(gè)波長左右。

加大發(fā)射功率，使遠(yuǎn)距離的微小聲阻抗差也能產(chǎn)生較強(qiáng)反射，從而使更遠(yuǎn)距離的病灶也能被探測到，但要考慮安全劑量的限制。7/19/2023

考慮到各方面的指醫(yī)標(biāo)學(xué)超聲，儀器原理應(yīng)講義合理選取作用距離。98脈沖重復(fù)頻率7/19/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義99指脈沖工作方式超聲儀器每秒鐘重復(fù)發(fā)射超聲脈沖的次數(shù)，即探頭激勵(lì)脈沖的頻率。重復(fù)頻率主要取決于所需探測的最大深度以及掃描的回掃時(shí)間。設(shè)最大深度L=20cm，超聲速度c=1540/s，則探測最大深度所需時(shí)間為2L/c，最大重復(fù)頻率為：7/19/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義100重復(fù)頻率過高，會(huì)造成多重界面的重復(fù)反射而互相干擾，使回波