CN101865873B - 一种原油含水率电容电导式测试仪 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种原油含水率电容电导式测试仪，其包括一金属管道(1)、设置在金属管道(1)的中央通孔(11)内的电容电极(2)与电导电极(3)、第一导电柱(4)、第二导电柱(5)和一设置在金属管道(1)之外的检测线路板(61)，其中，第一导电柱(4)的第一端(41)和第二导电柱(5)的第一端(51)分别与电容电极(2)相连，第一导电柱(4)的第二端(42)和第二导电柱(5)的第二端(52)穿出在金属管道(1)之外并与检测线路板(61)相电连接。与现有技术相比，本发明的原油含水率电容电导式测试仪，低含水率和高含水率都能很好适用，能有效判别转相点，且实时检测数据准确、检测效果理想，检测范围广。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于检测原油含水率的测试仪，尤其涉及一种结合电容式和电导式的原油含水率电容电导式测试仪。
背景技术
原油中的含水率是区分原油成色的一项十分重要的指标。目前，原油含水率的测定方法包括取样蒸馏化验法、微波法、振动密度法和电容法等。但其中，取样蒸馏化验法费工、费时，取得的样品代表性差，有时检测数据误差较大，且不能实时检测；微波法，由于原油对微波的反射系数与油水混合物的实际状态(即油包水或水包油)有关，需根据实际情况加以修正，如此就很难适应多变的实际工作环境，给检测工作也带来许多麻烦；振动密度法，对现场条件要求较为苛刻，因而其稳定性较差。
而电容法因能实时检测、检测结果准确、工作稳定，其应用较为普及。电容法的基本原理是将一个金属电容器放入油井的生产层中，让油井中的油水混合物进入到该容器之中，然后测量其电容量。因为所测得的电容量与混合物的介电系数相关，而水的相对介电常数为81，油的相对介电常数2～4，两者相差很大，因此，可以从所测得的电容量来反算油水的比例，从而计算出原油的含水率。如专利号为ZL03255754.X(公告号为CN2629036Y)的中国实用新型专利《油品含水率检测电容传感器》，就公开了一种采用电容法的检测传感器。该检测传感器包括探头、固定端和接线端，探头是管状电容器，在管状电容器的两极间设有空腔，在管状电容器的外电极上设有与空腔相通的流油孔，其管状电容器的内电极和外电极同轴芯设置，并且，在外电极上设置多个与空腔相通的流油孔。工作时，传感器可检测到流入到其空腔内的油水混合物的电容量，从而得出原油的含水率。
然而，由于许多油田在进入开采中后期，原油含水率普遍在50％以上，在这种情况下，水作为导电体使电容器的两个电极短路，造成所需要的电容量很难检测，此时，单一的电容法就根本无法检测。
另外，上述专利的传感器，在应用到原油输送管道之中后，油水混合物容易滞留在内电极、外电极之间的空腔之中，特别表现在原油输送管道内的油水混合物流速较慢的情况，不能很好地反应实时数据，检测效果不是十分理想。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状而提供一种低含水率和高含水率都能很好适用的原油含水率电容电导式测试仪，其实时检测数据准确、检测效果理想，且检测范围广。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：该原油含水率电容电导式测试仪，其特征在于：包括一金属管道、设置在金属管道的中央通孔内的电容电极与电导电极、第一导电柱、第二导电柱和一设置在金属管道之外的检测线路板；
其中，所述电容电极与电导电极相绝缘隔离设置；
第一导电柱的第一端与电容电极相连，第二端穿出在金属管道之外并与检测线路板相电连接；
第二导电柱的第一端与电导电极相连，第二端穿出在金属管道之外并与检测线路板相电连接；
所述第一导电柱与第二导电柱均与金属管道相绝缘；
并且，所述检测线路板根据第一导电柱提供的电压信号、第二导电柱提供的电流信号而能给出流过金属管道中央通孔的原油的含水率大小的信号。
本发明的测试仪使用时，可直接连接到原油输送管道中，原油从金属管道内依次流过，当原油中的油水混合物为油包水的状态下，即含水率较低，介电常数相对较低，电容电极与金属管道管壁之间表现电容特性，电容电极能将有效的电压信号通过第一导电柱传输到检测线路板之上，检测线路板根据电压强弱信号，得出最终测得的含水率的大小，而此时，油水混合物由于含油较高，其电导率较低，电导电极与金属管道管壁之间基本绝缘，电导电极具有的电流信号非常微弱，基本没有变化的电流信号传输到检测线路板上；
当原油中的油水混合物为水包油的状态下，即含水率较高，其电导率较高，电导电极与金属管道管壁之间的电阻较低，电导电极具有有效的电流信号通过第二导电柱而传输到检测线路板之上，检测线路板根据电流强弱信号，最后得出最终测得的含水率的大小，而此时，油水混合物由于含水率较高，介电常数相对较高，电容电极与金属管道管壁之间形成短路，电容电极具有的信号变化非常微小，基本没有变化的电流信号传输到检测线路板上。
所述检测线路板能提供金属管道中来流液体的含水率大小的信号，该检测线路板可以与显示含水率高低的指示灯相电连接，或者与其他能显示含水率高低的元器件相电连接，优选地，检测线路板可以与一显示面板相电连接，该显示面板用以显示所测得的含水率数据，如此，检测线路板将带有含水率测试结果的信号传输到显示面板上，通过显示面板直观地显示出测试仪所测得的具体含水率。
为便于电容电极、电导电极在金属管道内的固定设置，所述金属管道内还可以设置有一电极基座，该电极基座的左右两端端面上分别开设有第一盲孔、第二盲孔，电容电极的第二端、电导电极的第二端分别插入到第一盲孔、第二盲孔内，且，电容电极与电导电极之外各套设有一压紧螺母，各压紧螺母螺纹连接在电极基座的端部外，从而将电容电极、电导电极稳妥固定，并使电容电极的第一端、电导电极的第一端露在金属管道的中央通孔之中，同时，也简便地实现了电容电极与电导电极的绝缘隔离设置。
如果电极基座是绝缘材料，那么电容电极与电导电极之间自然形成绝缘隔离。但为防止电极基座在油水混合物中腐蚀，电极基座以金属材料为佳，为此，所述电容电极之外还需要包裹一层绝缘密封层，所述电导电极的第二端之外还需要套设一绝缘密封护套，该绝缘密封护套至少延伸至电导电极位于压紧螺母之外的部分。如此设计，能保证电容电极、电导电极与电极基座之间的密封性能，此设计的另一显著效果就是可以加大电容电极可以测试的电容量。
同时，所述压紧螺母的内侧还可以设置有一O型密封圈，以加强密封效果。
为便于第一导电柱、第二导电柱以及检测线路板、显示面板等部件的固定设置，所述金属管道之外还可以设置有一接线盒，所述检测线路板设置在该接线盒之内，并且，第一导电柱与第二导电柱之外均从内至外依次套设有绝缘套和接线导管，各接线导管两端分别与接线盒、电极基座相连，各接线导管的中部穿过金属导管并与金属导管的管壁相固定。如此，接线导管与金属导管相固定，而接线盒、电极基座又连接在接线导管的两端，接线导管、接线盒、电极基座三者都相对金属导管可靠固定，使得整个测试仪连接可靠、稳固。
另外，所述显示面板也可以安装在接线盒内并位于检测线路板上方，该接线盒具有透明的视窗而可看到安装在其内的显示面板，该显示面板与检测线路板通过连接柱而相电连接。
同时，所述第一导电柱为一双头螺栓，第二导电柱为一导电管，第一导电柱、第二导电柱第二端穿过所述检测线路板并通过螺母而相对检测线路板固定，以便于与检测线路板、两电极相连。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1、通过在金属直通管道内设置电容电极与电导电极，感应油水混合物中的电容值或电导率，且通过第一导电柱、第二导电柱将各电极具有的电压信号或电流信号传输到检测线路板，从而得出最终测得的含水率的大小；
2、当原油中的油水混合物为油包水的状态，电容电极发生作用，当原油中的油水混合物为水包油的状态，则电导电极发生作用，即，低含水率和高含水率的情况，本发明的测试仪都能检测，且能有效判别转相点，适用范围广，并且，检测结果准确、检测效果理想；
3、本发明的测试仪是按防爆要求设计，非常适用于爆炸气体场合；
4、本发明将电容电极与电导电极设置在金属管道之中，使测试仪自然地形成一段输送管道，便于工业现场安装，金属管道两端可通过法兰而与原油输送管道相连，使测试仪能在线实时检测，使用方便。
附图说明
图1为本发明实施例一的结构示意图。
图2为本发明实施例一外部结构的结构示意图。
图3为本发明实施例一中电极基座以及部分接线导管的结构示意图。
图4为本发明实施例二的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例一：
如图1～图3所示，该原油含水率电容电导式测试仪，包括一金属管道1、设置在金属管道1的中央通孔11内的电容电极2与电导电极3、第一导电柱4、第二导电柱5、一设置在金属管道1之外的接线盒8和安装在接线盒8内的检测线路板61与显示面板62；
其中，所述金属管道1内还设置有一电极基座7，在本实施例中，该电极基座7采用不锈钢材料以达到防腐目的，该电极基座7的左右两端端面上分别开设有第一盲孔71、第二盲孔72，电容电极2的第二端22、电导电极3的第二端32分别插入到第一盲孔71、第二盲孔72内，且，电容电极2与电导电极3之外各套设有一压紧螺母73，各压紧螺母73的内侧还设置有一O型密封圈74，各压紧螺母73螺纹连接在电极基座7的端部外，如此，电容电极2与电导电极3通过电极基座7可靠安装在金属管道1的中央通孔11中央位置，电容电极2的第一端21、电导电极3的第一端31可与流通在金属管道1中央通孔11内的油水混合物充分接触；
同时，整个电容电极2之外还包裹一层绝缘密封层23，所述电导电极3的第二端32之外还套设一绝缘密封护套33，该绝缘密封护套33延伸至电导电极3位于压紧螺母73之外的部分，在本实施例中，绝缘密封护套33的末端位于电导电极3中伸出在压紧螺母73之外部分中一半的位置，如此，电容电极2与电导电极3相绝缘隔离设置；
在本实施例中，所述第一导电柱4为一双头螺栓，第二导电柱5为一导电管；
第一导电柱4的第一端41穿过电极基座7与绝缘密封层23而与电容电极2的第二端22相连，第一导电柱4的第二端42穿出在金属管道1之外并与接线盒8内的检测线路板61相电连接；
第二导电柱5的第一端51穿过电极基座7与绝缘密封护套33而与电导电极3的第二端32相连，第二导电柱5的第二端52穿出在金属管道1之外并与接线盒8内的检测线路板61相电连接；
第一导电柱4与第二导电柱5之外均从内至外依次套设有绝缘套91和接线导管92，各接线导管92两端分别与接线盒8、电极基座7相连，各接线导管92的中部穿过金属导管1并与金属导管1的管壁相固定，从而实现各部件的稳妥固定，且第一导电柱4与第二导电柱5也均与金属管道1相绝缘；
而且，所述检测线路板61能根据第一导电柱4提供的电压信号、第二导电柱5提供的电流信号而能给出流过金属管道1中央通孔11的原油的含水率大小的信号；
而所述显示面板62位于检测线路板61上方，该显示面板62用以显示所测得的含水率数据，接线盒8具有透明的视窗81，以能看到显示面板62上的含水率数据。
应用时，通过金属管道1两侧的法兰而连接到原油输送管道之中，待检测的油水混合物就可源源不断地流过金属管道1的中央通孔11，并充分接触金属管道1内的电容电极2与电导电极3；
当原油中的油水混合物含水率较低，电容电极2发生作用，其具有有效的电压信号并通过第一导电柱4将电压信号传输到检测线路板61之上，检测线路板61根据电流强弱信号，得出最终测得的含水率的大小，并显示在显示面板62上；
当原油中的油水混合物含水率较高，电导电极3发生作用，其具有有效的电流信号并通过第二导电柱5而将电流信号传输到检测线路板61之上，检测线路板61根据电流强弱信号，得出最终测得的含水率的大小，并显示在显示面板62上。
实施例二：
如图4所示，为本发明实施例二，其与实施例一的区别点在于：为能测试小流量的油水混合物，所述金属管道1中央通孔11内位于其入口处和出口处各设置有一小金属管12，小金属管12就位于电容电极2的第一端21、电导电极3的第一端31之外，并与之保持较小的间距。
Claims (7)
1.一种原油含水率电容电导式测试仪，其特征在于：包括一金属管道(1)、设置在金属管道(1)的中央通孔(11)内的电容电极(2)与电导电极(3)、第一导电柱(4)、第二导电柱(5)和一设置在金属管道(1)之外的检测线路板(61)；
其中，所述电容电极(2)与电导电极(3)相绝缘隔离设置；
第一导电柱(4)的第一端(41)与电容电极(2)相连，第二端(42)穿出在金属管道(1)之外并与检测线路板(61)相电连接；
第二导电柱(5)的第一端(51)与电导电极(3)相连，第二端(52)穿出在金属管道(1)之外并与检测线路板(61)相电连接，所述第一导电柱(4)与第二导电柱(5)均与金属管道(1)相绝缘；
并且，所述检测线路板(61)根据第一导电柱(4)提供的电压信号、第二导电柱(5)提供的电流信号而能给出流过金属管道(1)中央通孔(11)的原油的含水率大小的信号；
所述金属管道(1)内还设置有一电极基座(7)，该电极基座(7)的左右两端端面上分别开设有第一盲孔(71)、第二盲孔(72)，电容电极(2)的第二端(22)、电导电极(3)的第二端(32)分别插入到第一盲孔(71)、第二盲孔(72)内，且，电容电极(2)与电导电极(3)之外各套设有一压紧螺母(73)，各压紧螺母(73)螺纹连接在电极基座(7)的端部外。
2.根据权利要求1所述的原油含水率电容电导式测试仪，其特征在于：所述检测线路板(61)与一显示面板(62)相电连接，该显示面板(62)用以显示所测得的含水率数据。
3.根据权利要求1所述的原油含水率电容电导式测试仪，其特征在于：所述压紧螺母(73)的内侧还设置有一O型密封圈(74)。
4.根据权利要求1所述的原油含水率电容电导式测试仪，其特征在于：整个电容电极(2)之外还包裹一层绝缘密封层(23)，所述电导电极(3)的第二端(32)之外还套设一绝缘密封护套(33)，该绝缘密封护套(33)至少延伸至电导电极(3)位于压紧螺母(73)之外的部分。
5.根据权利要求1所述的原油含水率电容电导式测试仪，其特征在于：所述金属管道(1)之外还设置有一接线盒(8)，所述检测线路板(61)设置在该接线盒(8)之内，并且，第一导电柱(4)与第二导电柱(5)之外均从内至外依次套设有绝缘套(91)和接线导管(92)，各接线导管(92)两端分别与接线盒(8)、电极基座(7)相连，各接线导管(92)的中部穿过金属导管(1)并与金属导管(1)的管壁相固定。
6.根据权利要求5所述的原油含水率电容电导式测试仪，其特征在于：所述检测线路板(61)与一显示面板(62)相电连接，该显示面板(62)用以显示所测得的含水率数据，该显示面板(62)也安装在接线盒(8)内并位于检测线路板(61)上方，该接线盒(8)具有透明的视窗(81)，该显示面板(62)与检测线路板(61)通过连接柱(63)而相电连接。
7.根据权利要求1至6中任一权利要求所述的原油含水率电容电导式测试仪，其特征在于：所述第一导电柱(4)为一双头螺栓，第二导电柱(5)为一导电管。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: SHANGHAI PELTROLEUM NATURAL GAS CO., LTD. |
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| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20101217 Address after: South Road 315800 Zhejiang bonded Caoejiang Ningbo City, No. 6 Applicant after: Veritas-MSI (Ningbo) Co.,Ltd. Co-applicant after: SHANGHAI PETROLEUM NATURAL GAS CO.,LTD. Address before: South Road 315800 Zhejiang bonded Caoejiang Ningbo City, No. 6 Applicant before: Veritas-MSI (Ningbo) Co.,Ltd. |
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
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| PP01 | Preservation of patent right |
Effective date of registration: 20180620 Granted publication date: 20130320 |
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| PP01 | Preservation of patent right | ||
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Date of cancellation: 20210319 Granted publication date: 20130320 |
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| PD01 | Discharge of preservation of patent | ||
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Effective date of registration: 20230407 Address after: 225200 No.18, Fumin Fuxin Road, Xiaoji Town, Jiangdu District, Yangzhou City, Jiangsu Province Patentee after: YANGZHOU CHENGLU ENVIRONMENTAL ENGINEERING CO.,LTD. Address before: Room 504, Building 18, No. 55 Jiefang South Road, Guangling District, Yangzhou City, Jiangsu Province, 225000 Patentee before: Yu Bo Effective date of registration: 20230407 Address after: Room 504, Building 18, No. 55 Jiefang South Road, Guangling District, Yangzhou City, Jiangsu Province, 225000 Patentee after: Yu Bo Address before: No. 6, Caoejiang Road, South Bonded Area, Ningbo, Zhejiang 315800 Patentee before: Veritas-MSI (Ningbo) Co.,Ltd. Patentee before: SHANGHAI PETROLEUM NATURAL GAS CO.,LTD. |
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| TR01 | Transfer of patent right |