CN106018172A - 一种用于在线检测石油含水含油量的方法及装置 - Google Patents

一种用于在线检测石油含水含油量的方法及装置 Download PDF

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    • G01N9/36Analysing materials by measuring the density or specific gravity, e.g. determining quantity of moisture

Abstract

本发明提供了一种用于在线检测石油含水含油量的方法及装置,首先获取输油管道上任意两点P1与P2之间的差压,其中P1与P2两点不重合;再根据步骤一中获得的P1与P2两点间的差压值,计算出原油中水及其他杂质的相对含量的百分比;然后获取输油管道中原油的总体积,根据步骤2中得出的水及其他杂质的相对含量的百分比,计算出原油中水及其他杂质的含量,进而得出原油中的含油量。本发明还相应的提供了在线检测石油含水含油量的装置,根据不同压力下含水量不同的原理,通过差压传感器直接检测石油管道中的差压并在线测量管路中的原油含水含油量,本装置结构简单,操作维护容易且可以在线检测,无须多次采样,易于推广。

Description

一种用于在线检测石油含水含油量的方法及装置
技术领域
[0001] 本发明涉及石油检测装置技术领域,尤其涉及一种用于在线检测石油含水含油量 的方法及装置。
背景技术
[0002] 原油含水率是石油化工行业一个重要参数,检测原油含水率的原油开采中被普遍 关注的问题,若原油含水率检测不准,将直接影响油井及油层动态分析,破坏点脱水器重电 场,降低脱水效果,给原油集输造成很大的能源浪费。目前国内大多输油管线所采用含水测 定方法是在输油管线的侧面开口,通过法兰盘固定含水测定仪探头,如果探头出现挂蜡现 象,均需在管线停输的情况下,拆卸法兰盘后进行清洗处理,在清洗过程中需大量溶剂油或 清洗剂,既加大清洗成本又污染了环境。另外,因停输审批权限较高,在含水测定仪探头需 清洗时,如不能获批准停输,此时含水测定仪所测数据完全无使用价值,因此,此类型含水 测定仪基本为死机状态。另一种方法是在输油管线增加了一个循环旁路,将原油由输油主 管线中抽出,通过循环栗、截止阀、输油旁通管后强制循环回输油主管线,含水测定仪探头 装置在输油旁通管上,该方法在不停输的情况下关闭截止阀便可对含水测定仪探头拆下清 洗,但由于原油中含蜡的多少变化很大,造成含水测定仪探头挂蜡厚度无规律可循,难以做 到挂蜡层的及时清理,所测得数据仍无多大实用价值。
[0003] 如申请号为"201210300479. Γ的中国专利公开了一种原油在线含水测定仪,有一 个带有阀腔的阀体,阀体上设置与阀腔连通的进油口和回油口,进油口上连接带有循环油 栗和进油管线的进油管止阀并连接至输油主管线的进油管,回油口上连接带有回油管截止 阀并连接至输油主管线的回油管,在阀体相对的两个侧面上,其中一个侧面装置含水测定 仪探头而另一个侧面装置推拉杆,含水测定仪探头前部和推拉杆前部伸入在阀腔内,推拉 杆后部伸出在阀体外,推拉杆的前端固定带有中心孔的氟胶套,氟胶套的中心孔对准含水 测定仪探头并尺寸适配,推拉杆的后端与推拉动力装置连接。该测定仪结构较复杂,且在线 检测未考虑到拆卸问题,不易拆卸和不方便携带和回收,密封性不好,长时间将测定仪暴露 在外界,容易损坏,不利于长时间使用。
[0004] 又如申请号为"201220676751. Γ的中国专利公开了一种油中含水监测仪,包括电 磁波发射装置、探测监测介质中电磁波能量的探测装置、模数转换器、处理器和操控装置, 所述探测装置连接所述模数转换器,所述电磁波发射装置、所述模数转换器、所述操控装置 都与所述处理器连接。该检测仪设备多,不方便携带,不利于在外界的在线检测,实用性和 适用性低。
发明内容
[0005] 为克服现有技术中存在的在线检测石油中的含水含油量的装备不易携带和拆卸, 密封性不好等问题,本发明提供了一种用于在线检测石油含水含油量的方法及装置。
[0006] 具体技术方案如下:
[0007] 一种用于在线检测石油含水含油量的方法,
[0008] 步骤1:获取输油管道上任意两点P1与P2之间的差压,其中P1与P2两点不重合;
[0009] 步骤2:根据步骤一中获得的P1与P2两点间的差压值,计算出原油中水及其他杂质 的相对含量的百分比;
[0010] 步骤3:获取输油管道中原油的总体积,根据步骤2中得出的水及其他杂质的相对 含量的百分比,计算出原油中水及其他杂质的含量,进而得出原油中的含油量。
[0011] 在此基础上:所述步骤1中P1与P2两点的距离为10米~50米。
[0012] 在此基础上:所述步骤2中具体计算步骤为根据公式:
Figure CN106018172AD00051
,计算出计算出原油中水及其他杂质的相对含量得百分 比。
[0014] 本发明还提供了一种用于在线检测石油含水含油量的装置,包括差压测量装置、 体积流量计、控制器和显示器,
[0015] 所述差压测量装置设置在输油管道上,用于检测输油管道上任意两点P1与P2之间 的差压,
[0016] 所述体积流量计设置在输油管道上,用于检测输油管道中的原油总体积;
[0017] 所述控制器用于接收差压测量装置与体积流量计的数据,计算得出原油中含水含 油量,
[0018] 所述显示器用于显示控制器计算得出原油中含水含油量。
[0019] 在此基础上:还包括温度传感器,所述温度传感器与控制器相连,用于检测输油管 道中原油的温度。
[0020] 在此基础上:所述差压测量装置包括两个引压装置和差压传感器,所述两个引压 装置分别设置在输油管道上的任意两点,所述两个引压装置均与差压传感器相连。
[0021] 在此基础上:所述引压装置包括引压管和引压阀门,所述引压阀门设置在输油管 道上,所述引压管穿过引压阀门设置在输油管道中。
[0022] 在此基础上:所述引压阀门包括阀门盖、剪叉结构、密封板和滑行轨道,所述阀门 盖设置在输油管道上,所述剪叉结构的上端与阀门盖固定连接,且所述剪叉结构的下端与 密封板固定连接,所述滑行轨道设置在输油管道内壁上,并与密封板滑动连接。
[0023] 在此基础上:所述阀门盖包括第一阀门盖和第二阀门盖,所述第二阀门盖设置在 第一阀门盖上方,所述第一阀门盖为圆形,且正中心设置有正角形镂空,所述第二阀门盖为 倒三角形,所述第二阀门盖与第一阀门盖中间的镂空大小一致。
[0024] 在此基础上:所述密封板为圆形,所述密封板包括第一密封板和第二密封板,所述 第一密封板和第二密封板为尺寸相同的半圆形,所述密封板的直径大于第一阀门盖的直 径。
[0025] 与现有技术相比,本发明的有益效果是:
[0026] 1、本发明用于在线检测石油含水含油量的方法为获取输油管道上任意两点P1与 P2之间的差压,根据步骤一中获得的P1与P2两点间的差压值,计算出原油中水及其他杂质 的相对含量的百分比;获取输油管道中原油的总体积,根据步骤2中得出的水及其他杂质的 相对含量的百分比,计算出原油中水及其他杂质的含量,进而得出原油中的含油量。本发明 利用差压法测得原油中的含水含油量,原理简单易实现,且可实现在线监测,无需多次采 样,节约了时间成本,提高了工作效率。
[0027] 2、本发明中用于在线检测石油含水含油量的装置,包括差压测量装置、体积流量 计、控制器和显示器,所述差压测量装置设置在输油管道上,用于检测输油管道上任意两点 P1与P2之间的差压,体积流量计设置在输油管道上,用于检测输油管道中的原油总体积。还 包括温度传感器,所述温度传感器与控制器相连,用于检测输油管道中原油的温度。本发明 引用差压传感器,以差压法为基础,采用自动化技术,不仅保证了测量的精度和速度,而且 还加上温度传感器,辅以一定的测量电路,通过控制器处理,便可实现多种功能同时测量, 无论从经济角度、实用角度,本装置都十分值得推广。
[0028] 3、本发明中引压装置包括引压管和引压阀门,引压阀门设置在输油管道上,引压 管穿过引压阀门设置在输油管道中,该引压管穿过引压阀门可以使得引压管在测量过程中 得以固定,有利于检测数据的真实可靠。
[0029] 4、本发明中引压阀门包括阀门盖、剪叉结构、密封板和滑行轨道,阀门盖设置在输 油管道上,剪叉结构的上端与阀门盖固定连接,且剪叉结构的下端与密封板固定连接,所述 滑行轨道设置在输油管道内壁上,并与密封板滑动连接。本发明通过增设剪叉结构使得在 线检测结束后,可以将引压管完全撤离,并且测量装置与输油管道相接触的地方,具有良好 的密封作用,测量设备无需一直暴露在外界,有利于测量装置的多次使用。
附图说明
[0030] 图1是本发明一种用于在线检测石油含水含油量的方法的流程图;
[0031] 图2是本发明一种用于在线检测石油含水含油量装置的结构示意图;
[0032] 图3是本发明一种用于在线检测石油含水含油量装置安装示意图;
[0033] 图4是本发明一种用于在线检测石油含水含油量装置的阀门盖结构示意图;
[0034] 图5是本发明一种用于在线检测石油含水含油量装置引压阀门关闭时的结构示意 图;
[0035] 图6是本发明一种用于在线检测石油含水含油量装置引压阀门打开时的结构示意 图;
具体实施方式
[0036] 以下结合附图和实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的 具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
[0037] 本发明披露了一种用于在线检测石油含水含油量的方法,如图1所示,
[0038] 步骤1:获取输油管道上任意两点P1与P2之间的差压,其中P1与P2两点不重合,优 选地,P1与P2两点的距离为10米~50米,本发明中设置P1与P2两点的距离为10米。该管道上 相距两点的压力分别为P1和P2,两点的差压为ΔΡ,ΔΡ反映了此段体积内原油液体的平均 密度,根据流体静力学原理可知,AP = pgh,其中ΔΡ为Ρ1和Ρ2两点之间的压力差;h为两点 的高度,P为原油液体的平均密度,g为重力加速度,
[0039] 步骤2:由上式可以看出,在竖直高度一定的条件下,液体的差压与液体的平均密 度成正比关系,对h段传输管道中的原油液体的总重量W有:W=p QVQ+pwVw,V = VQ+VW,而Δ P = Pgh,其中V为h段管道内原油液体的总体积,Vo为h段管道内石油成分的体积,V^h段管道内 水及杂质成分的体积;Po-原油中石油成分的密度,根据含水量的定义,可得原油的体积含 水量:
Figure CN106018172AD00071
[0041] 得出
Figure CN106018172AD00072
>由于AP = Pgh,则原油中的体积含水量为:
Figure CN106018172AD00073
[0043] 其中:h、g、P都为已知量,pw可预先采样由实验室分析测得,由此可见,我们只需在 测量中测出P1、P2即可得到△ P,继而可求出原油中水及其他杂质的相对含量。
[0044] 步骤3:获取输油管道中原油的总体积,根据步骤2中得出的水及其他杂质的相对 含量的百分比,计算出原油中水及其他杂质的含量,进而得出原油中的含油量。
[0045] 本发明利用差压法测得原油中的含水含油量,原理简单易实现,且可实现在线监 测,无需多次采样,节约了时间成本,提高了工作效率。
[0046] 本发明还披露了一种用于在线检测石油含水含油量的装置,如图2、3所示,包括差 压测量装置1、体积流量计2、控制器和显示器,差压测量装置1设置在输油管道上,用于检测 输油管道上任意两点P1与P2之间的差压,体积流量计2设置在输油管道上,用于检测输油管 道中的原油总体积,经单片机处理后,可得到某时的流速及原油流量的累计值;控制器用于 接收差压测量装置1与体积流量计2的数据,计算得出原油中含水含油量,优选地,本发明中 的控制器为单片机;显示器用于显示控制器计算得出原油中含水含油量,还包括键盘和日 历时钟功能,其中键盘用于各种命令、各种控制信息以及初始参数校正系数等的输入,优选 地,本发明为数码显示器,数码显示器用于含水量、温度、流速、流量等的显示,利用12887的 日历时钟功能,为各个显示数据提供时间及日期,为使该仪器具备完善的功能和通用性,留 有控制输出口与串行口,便于以后实现计算机集散控制,为使系统的测量计算精度达到要 求,且有较高的抗干扰能力,在软件设计中加入自校、自恢复等功能,在采样及数值处理上 以提高采样和计算的精度。优选地,本发明在线检测石油含水含油量的装置还包括温度传 感器,温度传感器与控制器相连,用于检测输油管道中原油的温度。优选地,差压测量装置1 可以为差压传感器12和差压变送器,其中差压变送器输出的电流值,经I/V转换成电压值后 送A/D接口进行数模转换,单片机由此获得ΔΡ,计算后得到原油中水及杂质相对含量,而差 压传感器12,具有结构简单、高可靠、高精度、高稳定等特点,量程外部可调,具有迀移设置, 其迀移量可达50%,阻尼可调,方便携带,适用于在线检测,本发明优选差压传感器12。
[0047] 如图3所示,差压测量装置1包括两个引压装置和差压传感器12,两个引压装置分 别设置在输油管道上的任意两点,该两点不重合,两个引压装置均与差压传感器12相连。弓丨 压装置包括引压管111和引压阀门,所述引压阀门设置在输油管道上,引压管111穿过引压 阀门设置在输油管道中,该引压管111穿过引压阀门可以使得引压管111在测量过程中得以 固定,有利于检测数据的真实可靠。引压阀门包括阀门盖61、剪叉结构62、密封板63和滑行 轨道,所述阀门盖61设置在输油管道上,所述剪叉结构62的上端与阀门盖61固定连接,且所 述剪叉结构62的下端与密封板63固定连接,所述滑行轨道设置在输油管道内壁上,并与密 封板63滑动连接。本发明通过增设剪叉结构62使得在线检测结束后,可以将引压管111完全 撤离,并且测量装置与输油管道相接触的地方,具有良好的密封作用,测量设备无需一直暴 露在外界,有利于测量装置的多次使用。如图4所示,阀门盖61包括第一阀门盖611和第二阀 门盖612,所述第二阀门盖612设置在第一阀门盖611上方,所述第一阀门盖611为圆形,且正 中心设置有正角形镂空6111,所述第二阀门盖612为倒三角形,所述第二阀门盖612与第一 阀门盖611中间的镂空6111大小一致,优选地,第二阀门盖612设置有弧度,适于用手握住旋 转,如图5和6所不密封板63为圆形,所述密封板63包括第一密封板631和第二密封板632,所 述第一密封板631和第二密封板632为尺寸相同的半圆形,所述密封板63的直径大于第一阀 门盖611的直径。
[0048]本发明引用差压传感器12,以差压法为基础,采用自动化技术,不仅保证了测量的 精度和速度,而且还加上温度传感器,辅以一定的测量电路,通过控制器处理,便可实现多 种功能同时测量,无论从经济角度、实用角度,本装置都十分值得推广。
[0049] 工作过程:在石油输油管道的两处位置开设槽孔,用于在线检测石油中的含水含 油量。首先将两根引压管111分别与差压传感器12的两端相连,在将两根引压管111分别穿 过引压阀门,准备放入输油管道。将第二阀门盖612旋至与第一阀门盖611镂空6111位置处, 第二阀门盖612借助外力向下挤压剪叉结构62,剪叉结构62收缩,带动第一密封板631和第 二密封板632在石油管道内壁的滑槽64中滑动,打开石油管道口,差压传感器12的引压管 111进入石油管道在第二阀门盖612的固定作用下进行引压,将两点测得的数据传送给差压 传感器12,差压传感器12将数据发送给控制器,控制器根据测得的石油体积总流量在线计 算出石油中的含水含油量。测量完毕后,将引压管111与第二阀门盖612向上提出,第二阀门 盖612带动剪叉结构62向上抬升,第一密封板631和第二密封板632在石油管道内壁的滑槽 64中滑动靠近,关闭石油管道口,在石油管道内石油的作用下与石油管道壁紧密相连完全 密封,将引压管111取出第二阀门盖(61)612,将第二阀门盖612旋至于第一阀门盖611相抵 处,结束本次在线检测石油中的含水含油量。以差压法原理测量原油中含水量,可用于在线 测量管路中的原油含水量,对参数适当修改后,亦可用于其他流体测量,含水测量范围广, 且精度高,可将其应用于计算机集散控制系统中。
[0050] 上述说明示出并描述了本发明的优选实施例,如前所述,应当理解本发明并非局 限于本文所披露的形式,不应看作是对其他实施例的排除,而可用于各种其他组合、修改和 环境,并能够在本文所述发明构想范围内,通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改 动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围,则都应在本发明所附 权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1. 一种用于在线检测石油含水含油量的方法,其特征在于: 步骤1:获取输油管道上任意两点Pl与P2之间的差压,其中Pl与P2两点不重合; 步骤2:根据步骤一中获得的Pl与P2两点间的差压值,计算出原油中水及其他杂质的相 对含量的百分比; 步骤3:获取输油管道中原油的总体积,根据步骤2中得出的水及其他杂质的相对含量 的百分比,计算出原油中水及其他杂质的含量,进而得出原油中的含油量。
2. 根据权利要求1所述的一种用于在线检测石油含水含油量的方法,其特征在于:所述 步骤1中Pl与P2两点的距离为10米~50米。
3. 根据权利要求1所述的一种用于在线检测石油含水含油量的方法,其特征在于:所述
Figure CN106018172AC00021
步骤2中具体计算步骤为根据公式 ,计算出计算出原油中水及其 他杂质的相对含量得百分比。
4. 一种用于在线检测石油含水含油量的装置,其特征在于:包括差压测量装置(1)、体 积流量计(2 )、控制器和显示器, 所述差压测量装置(1)设置在输油管道上,用于检测输油管道上任意两点Pl与P2之间 的差压, 所述体积流量计(2)设置在输油管道上,用于检测输油管道中的原油总体积; 所述控制器用于接收差压测量装置(1)与体积流量计(2)的数据,计算得出原油中含水 含油量, 所述显示器用于显示控制器计算得出原油中含水含油量。
5. 根据权利要求4所述的一种用于在线检测石油含水含油量的装置,其特征在于:还包 括温度传感器,所述温度传感器与控制器相连,用于检测输油管道中原油的温度。
6. 根据权利要求4所述的一种用于在线检测石油含水含油量的装置,其特征在于:所述 差压测量装置(1)包括两个引压装置和差压传感器(12),所述两个引压装置分别设置在输 油管道上的任意两点,所述两个引压装置均与差压传感器(12)相连。
7. 根据权利要求6所述的一种用于在线检测石油含水含油量的装置,其特征在于:所述 引压装置包括引压管(111)和引压阀门,所述引压阀门设置在输油管道上,所述引压管 (111)穿过引压阀门设置在输油管道中。
8. 根据权利要求7所述的一种用于在线检测石油含水含油量的装置,其特征在于:所述 弓丨压阀门包括阀门盖(61)、剪叉结构(62)、密封板(63)和滑行轨道,所述阀门盖(61)设置在 输油管道上,所述剪叉结构(62)的上端与阀门盖(61)固定连接,且所述剪叉结构(62)的下 端与密封板(63)固定连接,所述滑行轨道设置在输油管道内壁上,并与密封板(63)滑动连 接。
9. 根据权利要求8所述的一种用于在线检测石油含水含油量的装置,其特征在于:所述 阀门盖(61)包括第一阀门盖(611)和第二阀门盖(612),所述第二阀门盖(612)设置在第一 阀门盖(611)上方,所述第一阀门盖(611)为圆形,且正中心设置有正角形镂空(6111),所述 第二阀门盖(612)为倒三角形,所述第二阀门盖(612)与第一阀门盖(611)中间的镂空 (6111)大小一致。
10. 根据权利要求8所述的一种用于在线检测石油含水含油量的装置,其特征在于:所
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