CN105758900A - 原油管线含水分析仪 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种原油管线含水分析仪。原油管线含水分析仪，包括：采样单元，包括抽油装置和连接在抽油装置和原油管道之间的采样管路；复合传感器，包括射频电容传感器，射频电容传感器设置在采样管路上。应用本发明的技术方案，利用采样单元在原油管道中采出原油，利用射频电容传感器对采出的原油进行检测，由于采出的原油的状态比原油管道中的原油稳定，有利于利用射频电容传感器对原油进行检测。

Description

原油管线含水分析仪

技术领域

本发明涉及原油分析设备领域，具体而言，涉及一种原油管线含水分析仪。

背景技术

近年来，随着各种计量方法、分析技术和计算模型的不断进步，对油田采收效率的数字化检测已经成为一个重要的研究领域。特别是对于采用热采工艺的油井来说，如果能对产出液进行精确的分相在线计量，就可以将数据迅速地反馈到上游的蒸汽注入系统，与相关的井下测温测压系统和锅炉出口干度计量系统相配合，合理地调节锅炉蒸汽的注入参数，使油田的注采系统之间构建出一整套数字化的网络，在最小的锅炉燃料消耗水平下，获得最合理的原油采出率，这也就是国内外一直在努力追求的“数字化油田”的构思。如果这种构思能够得以实现，将会大幅度减少热采所需要的能源消耗，大幅度降低锅炉系统向大气环境的碳排放，节能减排，具有显著的经济效益和社会效益。

但是，目前在全世界范围内，对产出液的在线分相计量仍然是一项没有完全攻克的技术，也一直是多相流计量领域的难题之一。其主要原因有两个，其一是稠油在较高温度下的密度与水十分接近，其粘度又比较大，很难与水实现迅速分离，采用普通的传感器很难对二者进行分辨。其二是在高温高压条件下，原油中的天然气可以部分溶入到产出液中，不单纯以分离的气相状态存在，会造成很大的计量误差。

目前，国内外曾尝试过多种测量技术来测定这种复杂的多相流，从传统的密度法、光学观察法、电感、电容法，到一些现代检测方法如辐射线技术、激光多普勒技术、核磁共振技术、超声技术、微波技术、光纤技术、脉冲中子活性示踪技术、流动过程成像技术等，但是仍然都没有实现大规模的生产应用。其原因主要是接触性传感器很容易被原油污染，使用寿命有限。而非接触型传感器则常常要求比较苛刻的工作环境，造价也通常比较高，因此，使其应用受到了限制。

目前国内外油田原油产量仍主要采用普通的单相或两相计量方法，例如，用玻璃管液面计量油，电极量油法，翻斗量油法以及称重式计量方法等。其中称重式计量方法是近年来应用较多的新方法，虽然能消除含气和残液引起的误差，工作稳定，但是计量功能单一，只能计量产出液的总产量，无法直接分析油水的分相比例。对油田天然气计量方法有孔板测气法，分离器排液测气法和气体流量计测气法。实践中应用较多的是旋进漩涡流量计。但这些方法只有在将气体与液体完全分离后才能测量精确，在带压测量时误差较大。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种可以在线测量稠油的含水量的原油管线含水分析仪。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种原油管线含水分析仪，包括：采样单元，包括抽油装置和连接在抽油装置和原油管道之间的采样管路；复合传感器，包括射频电容传感器，射频电容传感器设置在采样管路上。

进一步地，复合传感器还包括用于检测采样单元采出的原油的温度的温度传感器。

进一步地，采样管路中串接有阀门组件，采样单元还包括与采样管路连接的放样管路，放样管路的进口连接在阀门组件与抽油装置之间，放样管路中串接有放样阀门。

进一步地，采样单元还包括：用于为抽油装置内的原油降温的冷却部。

进一步地，冷却部包括冷却风筒，冷却风筒的出风口朝向抽油装置。

进一步地，还包括控制器，放样阀门与控制器连接，放样阀门与控制器连接，采样单元还包括：压力表，用于测量抽油装置内的原油的压力，压力表与控制器连接；和/或，温度表，用于测量抽油装置内的原油的温度，温度表与控制器连接。

进一步地，阀门组件包括：取样手动阀门，串接在采样管路中；和/或，取样电磁阀门，串接在采样管路中，取样电磁阀门与控制器连接。

进一步地，抽油装置包括：取样油缸，与采样管路连接；活塞，可移动地设置在取样油缸内。

进一步地，还包括控制器，抽油装置还包括与活塞连接的用于驱动活塞在取样油缸内移动的驱动部，驱动部包括手轮和/或与控制器连接的电机。

应用本发明的技术方案，利用采样单元在原油管道中采出原油，利用射频电容传感器对采出的原油进行检测，由于采出的原油的状态比原油管道中的原油稳定，有利于利用射频电容传感器对原油进行检测。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的原油管线含水分析仪的实施例的结构示意图；

图2示出了根据本发明的原油管线含水分析仪的控制面板的结构示意图；

图3示出了根据本发明射频电容传感器的原理图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

11、抽油装置；12、采样管路；13、压力表；14、温度表；15、冷却风筒；16、取样手动阀门；17、取样电磁阀门；18、放样管路；19、放样阀门；111、取样油缸；112、活塞；113、电机；114、手轮；2、原油管道；3、放样容器；4、自动取样指示灯；5、手动取样指示灯；6、手动取样按钮；7、控制面板；8、自动取样按钮；9、转换开关。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1所示，本实施例的原油管线含水分析仪，包括：采样单元，包括抽油装置11和连接在抽油装置11和原油管道2之间的采样管路12；复合传感器，包括射频电容传感器，射频电容传感器设置在采样管路12上。

利用采样单元在原油管道中采出原油，利用射频电容传感器对采出的原油进行检测，由于采出的原油的状态比原油管道中的原油稳定，有利于利用射频电容传感器对原油进行检测。利用射频电容传感器对原油进行检测，消除了高温的稠油的密度和水接近的不利影响，提高了检测的准确性。

原油管线含水分析方法包括：在原油管线中采出待检测的原油；利用射频电容传感器测量待检测的原油流路中原油的含水量。

优选地，复合传感器还包括用于检测采样单元采出的原油的温度的温度传感器。

优选地，采样管路12中串接有阀门组件，采样单元还包括与采样管路12连接的放样管路18，放样管路18的进口连接在阀门组件与抽油装置11之间，放样管路18中串接有放样阀门19。放样管路18用于输出抽油装置11采出的原油，放样管路18的出口下方设置放样容器3，对由放样管路18输出的原油进行检测后，将检测结果与射频电容传感器的检测结构进行对比，从而完成对射频电容传感器的校对，有利于保证射频电容传感器的检测结构的准确性。

优选地，采样单元还包括：用于为抽油装置11内的原油降温的冷却部。冷却部包括冷却风筒15，冷却风筒15的出风口朝向抽油装置11。

在对抽油装置11抽出的原油进行冷却降温后，由放样管路18输出至放样容器3，有利于避免高温的原油飞溅伤人，有利于提高操作人员的劳动强度。

优选地，原油管线含水分析仪还包括控制器，放样阀门19与控制器连接，放样阀门19与控制器连接，采样单元还包括压力表13和温度表14。压力表13用于测量抽油装置11内的原油的压力，压力表13与控制器连接。温度表14用于测量抽油装置11内的原油的温度，温度表14与控制器连接。

压力表13和控制器之间连接有第一模数转换模块，第一模数转换模块将压力表13的模拟信号转换为数字信号后反馈给控制器。

温度表14和控制器之间连接有第二模数转换模块，第二模数转换模块将温度表14的模拟信号转换为数字信号后反馈给控制器。

控制器只有在压力表13反馈的压力信息和温度表14反馈的温度信息都复合要求时，才控制放样阀门19打开以输出原油，有利于避免高温高压的原油飞溅伤害操作人员，提高了原油管线含水分析仪安全性。

在利用射频电容传感器检测原油的含水量时，关闭放样阀门19，打开阀门组件，并用抽油装置11抽取原油管道2中的原油，原油流经射频电容传感器时，射频电容传感器检测原油的含水量。

在向放样容器3中输出原油时，待温度和压力均符合要求后，关闭阀门组件，打开放样阀门19。

优选地，阀门组件包括：取样手动阀门16，串接在采样管路12中；取样电磁阀门17，串接在采样管路12中，取样电磁阀门17与控制器连接。

本实施例的原油管线含水分析仪，具有手动操作模式和自动控制模式，在手动操作模式下，认为操作取样手动阀门16完成操作。

优选地，抽油装置11包括：取样油缸111，与采样管路12连接；活塞112，可移动地设置在取样油缸111内。通过调整活塞112的位置可以对取样油缸111内的原油的压力进行调整，有利于避免由放样管路18输出的原油飞溅伤害操作人员。

本实施例中，对采出的原油进行降温和降压后取样。

优选地，抽油装置11还包括与活塞112连接的用于驱动活塞112在取样油缸111内移动的驱动部，驱动部包括手轮114和/或与控制器连接的电机113。

采样单元还包括用于检测活塞112的位置的左行程开关、右行程开关和编码器。左行程开关、右行程开关和编码器均与控制器连接。控制器根据左行程开关、右行程开关和编码器反馈的信息判断活塞112的位置。

在手动操作模式下，通过手轮操作驱动活塞112移动，已完成在原油管道2抽取待检测的原油。在自动控制模式下，控制器控制电机113、放样阀门19和取样电磁阀门17。

图2示出了根据本发明的原油管线含水分析仪的控制面板7的结构示意图。控制面板7上设置有手动操作模式/自动控制模式转换开关9、自动取样指示灯4、手动取样指示灯5、自动取样按钮8和手动取样按钮6。

图3示出了射频电容传感器的原理图。射频电容传感器的敏感探头为一电容，该敏感探头对被检测的原油的介电常数敏感。纯原油的介电常数远低于水的介电常数，因此，原油中的含水量变化将影响原油的介电常数。射频电容传感器包括用于产生高频振荡电压的射频振荡器，敏感探头电容作为与射频震荡器相对应设置的谐振电路的一部分，在原油的含水量发生变化时，谐振电路的阻抗发生变化，使其与射频振荡器的谐振程度不同，谐振程度不同决定了检波电压的大小不同。因此，检波电压的大小可以用于表征原油的含水量。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种原油管线含水分析仪，其特征在于，包括：

采样单元，包括抽油装置(11)和连接在所述抽油装置(11)和原油管道(2)之间的采样管路(12)；

复合传感器，包括射频电容传感器，所述射频电容传感器设置在所述采样管路(12)上。

2.根据权利要求1所述的原油管线含水分析仪，其特征在于，所述复合传感器还包括用于检测所述采样单元采出的所述原油的温度的温度传感器。

3.根据权利要求1所述的原油管线含水分析仪，其特征在于，所述采样管路(12)中串接有阀门组件，所述采样单元还包括与所述采样管路(12)连接的放样管路(18)，所述放样管路(18)的进口连接在所述阀门组件与所述抽油装置(11)之间，所述放样管路(18)中串接有放样阀门(19)。

4.根据权利要求3所述的原油管线含水分析仪，其特征在于，所述采样单元还包括：用于为所述抽油装置(11)内的原油降温的冷却部。

5.根据权利要求4所述的原油管线含水分析仪，其特征在于，所述冷却部包括冷却风筒(15)，所述冷却风筒(15)的出风口朝向所述抽油装置(11)。

6.根据权利要求3所述的原油管线含水分析仪，其特征在于，还包括控制器，所述放样阀门(19)与所述控制器连接，所述采样单元还包括：

压力表(13)，用于测量所述抽油装置(11)内的原油的压力，所述压力表(13)与所述控制器连接；和/或，

温度表(14)，用于测量所述抽油装置(11)内的原油的温度，所述温度表(14)与所述控制器连接。

7.根据权利要求6所述的原油管线含水分析仪，其特征在于，所述阀门组件包括：

取样手动阀门(16)，串接在所述采样管路(12)中；和/或，

取样电磁阀门(17)，串接在所述采样管路(12)中，所述取样电磁阀门(17)与所述控制器连接。

8.根据权利要求1所述的原油管线含水分析仪，其特征在于，所述抽油装置(11)包括：

取样油缸(111)，与所述采样管路(12)连接；

活塞(112)，可移动地设置在所述取样油缸(111)内。

9.根据权利要求8所述的原油管线含水分析仪，其特征在于，还包括控制器，所述抽油装置(11)还包括与所述活塞(112)连接的用于驱动所述活塞(112)在所述取样油缸(111)内移动的驱动部，所述驱动部包括手轮(114)和/或与所述控制器连接的电机(113)。