CN106053491A - 一种高含水原油流量计 - Google Patents
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Abstract
一种高含水原油流量计，可用于小集输站原油量的在线检测，主要包含高含水率原油测量器与涡轮流量计两大部分，高含水率原油测量器由处理器、微波传感器等构成，涡轮流量计由涡轮结构和检测脉冲器等构成；油水混合物流经微波传感器时，由微波传感器发出特定频率的微波信号，测出原油的含水率，油水混合物流进涡轮，引起转子旋转，内径设定使转子转速与流量成比例，检脉冲器将探测到的转子的转动转化为与流量成比例的脉冲信号，得出油水混合物流量，最终通过计算得出一定时间内流过流量计的原油量；本发明通过对小集输站原油量的测量，可以估计油井的原油产量，预测油井的寿命，其发明具有重要的实际意义。
Description
技术领域
本发明属于石油运输技术领域，主要用于封闭管道测量油水混合物中含油的体积流量，特别涉及一种高含水原油流量计。
背景技术
高含水油井出油量在线检测，对于确定油井出水、出油层位，估计油井的原油产量，预测油井的寿命，具有重要意义。准确及时的油井出油量在线检测数据，能够反映出油井的工作状态，对于制定合理的开采工艺和注水方案，有着重大的现实意义。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种高含水原油流量计，可用于估计油井的原油产量，预测油井的寿命。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种高含水原油流量计，包括管道1，在管道1中设置有微波传感器8，给微波传感器8加上一定幅值和频率的微波信号，当介质流过微波传感器时，测得微波传感器8的输出频率和输出相移，通过标定原油含水率与微波传感器输出频率和输出相移之间的关系曲线，实现含水率测定。
所述管道1的两端通过法兰结构一6和法兰结构二2实现与小集输站油管的连接。
所述微波传感器8采用400MHz激励信号的微波传感器。。
所述微波传感器8的使用环境温度为-40℃～+125℃；被测介质温度，0℃～+100℃，相对湿度≤95％。
所述微波传感器8上与原油接触的部分全采用表面喷涂聚苯硫醚的处理工艺。
所述管道1中设置有涡轮结构9，涡轮结构9位于微波传感器8的下游，油水混合物流过管道1，触发涡轮的旋转，设置涡轮的内径使转子转速与流量成正比，检测脉冲器3将探测到的转子叶片转动化成与流量成比例的脉冲信号，得出油水混合物流量。
所述管道1上设置有显示器4和处理器5，处理器5与微波传感器8和检测脉冲器3连接，根据公式：单位时间流过流量计的原油量＝油水混合物流量-油水混合物流量×原油含水率，计算得出一定时间内流过流量计的原油量，并在显示器4显示。
所述管道1的内壁采用高耐磨材料。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、在高含水率，特别是50％-100％的含水率原油中，相比同类产品，在精度方面有明显提升。
2、高含水原油流量计是一种涡轮速度式仪表，它具有精度高、重复性好、结构简单、耐高压、测量范围宽、体积小、重量轻、压力损失小、寿命长、操作简单、维修方便等优点。
3、可实现在线观测油井的产油量，为建立数字油田提供帮助。
附图说明
图1是本发明结构示意图。
图2是原油含水率与微波传感器输出频率之间的关系曲线图。
图3是原油含水率与微波传感器输出相移之间的关系曲线图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。
如图1所示，一种高含水原油流量计，可用于小集输站，用于小集输站原油量的在线检测，主要包含高含水率原油测量器与涡轮流量计两大部分。其中高含水率原油测量器由处理器5、微波传感器8等构成，涡轮流量计由涡轮结构9和装在管道1外部的检测脉冲器3等构成。
管道1内壁采用高耐磨材料。在管道1中设置微波传感器8，油水混合物流经微波传感器8，由于不同含水率的原油相当于不同介电常数的介质，而微波在不同介质中的传输相速不同，即不同介质对微波信号的吸收能力不同。根据透过油水混合物后的微波信号幅值大小及相移的变化，可以测知油水混合物的含水率。据此，给微波传感器8加上一定幅值和频率的微波信号，当介质流过微波传感器8时，设法测得微波传感器8的输出频率和输出相移，通过标定原油含水率与微波传感器输出频率和输出相移之间的关系曲线，达到测出含水率的目的。再通过内部计算，求出含油率百分比含油率＝1-含水率。
采用400MHz激励信号的微波传感器，通过实验和标定，得出了在介质流量下，微波传感器持水频率与介质含水率的关系曲线及相移与介质含水率的关系曲线，引入一定的修正系数，可实现50～100％高含水率原油的在线检测。
为保证信号无线传输的可靠性，把测得的相移转换为微波传感器的持水频率(输出频率)，转换比例为相位常数/输出频率＝360°/1000，从而得到含水率与微波传感器输出频率的对应关系，见图2。图3所示为介质含水率与微波传感器输出频率的标定图版(标定地点：西部钻探三相流实验室；标定时间：2007年8月9日)，其中，横坐标为介质含水率，纵坐标为微波传感器的持水频率(输出频率)。标定时，采用400MHz激励信号的微波传感器，在不同流量下，按输出频率标定，每十秒计数一次，共计五分钟，然后取平均值。据此标定图板，可依传感器的输出频率确定介质的含水率。流实验室完成了微波传感器的试验和标定工作。按输出频率标定，每十秒计数一次共计五分钟然后取平均值,为保证信号无线传输的可靠性，把测得的相移转换为微波传感器的持水频率(输出频率)，转换比例为相位常数/输出频率＝360°/1000，从而得到图3所示含水率与持水频率的关系曲线。
具体地，管道1两端面采用法兰结构一6和法兰结构二2，方便与小集输站油管的连接，安装步骤为，在小集输站两个油管之间通过法兰结构一6和法兰结构二2连接管道1的两端，并通过螺栓7固定。为防止因原油粘黏对微波传感器8测量精度的影响，对于和原油接触的部分全采用表面喷涂聚苯硫醚的处理方法。
本发明高含水流量计的使用环境温度为-40℃～+125℃；被测介质温度，0℃～+100℃，相对湿度≤95％。
涡轮结构9位于管道1中，在微波传感器8的下游，油水混合物经过微波传感器8后，继续向前流动，当碰到涡轮时，触发涡轮的旋转，使转子转速直接与流量成正比。检测脉冲器3将探测到的转子叶片转动化成流量成比例的脉冲信号，得出油水混合物流量。
管道1上设置有显示器4和处理器5，处理器5与微波传感器8和检测脉冲器3连接，根据公式：单位时间流过流量计的原油量＝油水混合物流量-油水混合物流量×原油含水率，计算得出一定时间内流过流量计的原油量，并在显示器4显示，显示器4具有多级显示，可显示：经过管道的原油流量、原油的含水率、油井的产油量。
本发明通过对小集输站原油量的测量，可以估计油井的原油产量，预测油井的寿命，其发明具有重要的实际意义。实验结果证实，微波传感器8在高含水率，特别是含水率在50％-100％的情况下可达到测量误差≤±2％的优秀表现。
Claims (8)
1.一种高含水原油流量计，包括管道(1)，其特征在于，在管道(1)中设置有微波传感器(8)，给微波传感器(8)加上一定幅值和频率的微波信号，当介质流过微波传感器时，测得微波传感器(8)的输出频率和输出相移，通过标定原油含水率与微波传感器输出频率和输出相移之间的关系曲线，实现含水率测定。
2.根据权利要求1所述高含水原油流量计，其特征在于，所述管道(1)的两端通过法兰结构一(6)和法兰结构二(2)实现与小集输站油管的连接。
3.根据权利要求1所述高含水原油流量计，其特征在于，所述微波传感器(8)采用400MHz激励信号的微波传感器。
4.根据权利要求1所述高含水原油流量计，其特征在于，所述微波传感器(8)的使用环境温度为-40℃～+125℃；被测介质温度，0℃～+100℃，相对湿度≤95％。
5.根据权利要求1所述高含水原油流量计，其特征在于，所述微波传感器(8)上与原油接触的部分全采用表面喷涂聚苯硫醚的处理工艺。
6.根据权利要求1所述高含水原油流量计，其特征在于，所述管道(1)中设置有涡轮结构(9)，涡轮结构(9)位于微波传感器(8)的下游，油水混合物流过管道(1)，触发涡轮的旋转，设置涡轮的内径使转子转速与流量成正比，检测脉冲器(3)将探测到的转子叶片转动化成与流量成比例的脉冲信号，得出油水混合物流量。
7.根据权利要求6所述高含水原油流量计，其特征在于，所述管道(1)上设置有显示器(4)和处理器(5)，处理器(5)与微波传感器(8)和检测脉冲器(3)连接，根据公式：单位时间流过流量计的原油量＝油水混合物流量-油水混合物流量×原油含水率，计算得出一定时间内流过流量计的原油量，并在显示器(4)显示。
8.根据权利要求1所述高含水原油流量计，其特征在于，所述管道(1)的内壁采用高耐磨材料。
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