CN106770379A - 一种原油含水量测量装置 - Google Patents

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张栋
沃坤
米晓亮
窦楠楠
崔臣滨
郭永涛
王晓晨
王鑫
沃风林
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00

Abstract

本发明涉及一种含水量检测装置，特别涉及一种原油含水量测量装置。其结构包括测试管道和测量前端，测量前端包括表头，所述表头内设置有测量芯片，所述表头两侧分别通过测量线缆连接发射测量探针和接收测量探针，所述的发射测量探针和接收测量探针插嵌在所述测量管道上的两个测量孔内，所述的发射测量探针的发出的电信号经过测量管道内的原油后被接收测量探针采集到，并反馈给测量芯片，得到电信号的衰减值。本发明的一种原油含水量测量装置，其能够实时对管道输送站点、采油井组和油井管道输油的原油含水率进行精确测量，含水率测量范围为0‑100％。

Description

一种原油含水量测量装置
技术领域
本发明涉及一种含水量检测装置，特别涉及一种原油含水量测量装置。
背景技术
原油含水率是直接影响到原油的开采、脱水、集输、计量、销售、炼化等的主要因素，因此在原油生产和储运的过程中都要求检测原油含水率。在线检测原油含水率，对于确定油井出水、出油层位，估计原油产量，预测油井的开发寿命，均具有重要意义。同时，准确及时的在线检测原油含水率，能够实时反映出油井的工作状态，对管理部门减少能耗、降低成本，实现油田数字化管理，起着重要作用。
传统的人工测量方法主要是通过人工取样，采用蒸馏法测定原油含水率。
蒸馏法存在许多缺点，主要表现在：代表性差、人工取样所得到的流体不能代表油井的全部流体组分、连续性差、耗时。
发明内容
为了解决现有技术的问题，本发明提供了一种原油含水量测量装置，其能够实时对管道输送站点、采油井组和油井管道输油的原油含水率进行精确测量，含水率测量范围为0-100％。
本发明所采用的技术方案如下：
一种原油含水量测量装置，包括测试管道和测量前端，测量前端包括表头，所述表头内设置有测量芯片，所述表头两侧分别通过测量线缆连接发射测量探针和接收测量探针，所述的发射测量探针和接收测量探针插嵌在所述测量管道上的两个测量孔内，所述的发射测量探针的发出的电信号经过测量管道内的原油后被接收测量探针采集到，并反馈给测量芯片，得到电信号的衰减值。
表头通过表头下方的连接螺柱固定在所述测量管道的上方。
测量芯片包括采集与控制模块，所述的采集与控制模块分别双向连接显示及按键模块和485有线通讯模块，并通过测量线缆连接所述的发射测量探针和接收测量探针。
发射测量探针或接收测量探针包括连接测量线缆的测量锁母套件，所述的测量锁母套件用于与所述的测量孔卡嵌配合，所述的测量锁母套件内设置探针，所述的探针和测量锁母套件之间设置有绝缘护套。
测量管道包括管道本体，所述的管道本体两端设置原油进口和原油出口，所述的管道本体上方开设有两个测量孔，所述的原油进口和原油出口处分别设置有过滤孔板，所述的管道本体外壁上设置有加热组件，所述的加热组件电连接表头内的测量芯片。
测量管道上设置有旁通管道，所述的旁通管道内设置定压阀。
本发明的一种原油含水量测量装置，其测试锁母套件中间套探针绝缘护套，绝缘护套中间包裹镀金防腐工艺的测量探针，发射测量探针把测量芯片震荡电路产生的恒频、恒伏的电信号传送到测试管道中，将接收测量探针获取到的衰减电信号与没有衰减的信号进行比较，从而得出经过油水混合物中的衰减值并使其转化为更易测量的电信号。
测量管道依据现实油水管道中压力和流量的因素，通过对测试管中含气量和滑脱速度的影响设计出了11mm、20mm、35mm，不同孔径的测试流道；测量管道的加热采用半导体PTC加热，并且在外部加入护套和绝热泡棉使得测试管热转化效率达到90％以上；旁通管道当旁通阀门压差达到2MPa时打开定压阀。
本发明提供的技术方案带来的有益效果是：
本发明基于高频电磁波波导传播原理，发射的电磁波通过油水混合介质后，其幅度和相位都会产生一定变化，通过测量其电信号的衰减程度而得出油水含量比值，其物理理论基础均是基于经典的麦克斯韦方程。当利用电磁波信号测量输油管线中的流体时，钢质输油管线是良好的导体而构成波导，从而束缚和引导电磁波的传播。油水混合物是有损耗媒质，从而导致电磁波的幅度衰减和相位偏移。因此，管道中的波导特性是由管线和流体共同决定的。波导测量方法是利用发射天线激励一定模式和一定频率的电磁波，然后利用接收天线检测出导波的衰减和相移，从而得到探测范围内流体的电性参数，进而利用水与油的电性参数差异得出含水率。
测量管道根据现场不同产量及不同流量情况设计不同测量流道，在测量管道外壁采用半导体加热防治结蜡堵塞管道，带有温度控制防止一直加热节约能源，避免了原来加热丝一直加热电流高能耗高的弊端；并且加入防止堵塞旁通管道，采用类定压阀，当管道中压力不平衡时打开相应的装置保证压力平衡，防止产生生产事故。
通过本发明的一种原油含水量测量装置，可以精确获得原油含水率，可普遍应用于管道输送站点、采油井组、油井管道输油的在线含水检测仪器，取代人工取样、人工化验含水值的测量方法，节约生产成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的一种原油含水量测量装置的整体结构示意图；
图2为本发明的一种原油含水量测量装置的电路原理框图；
图3为本发明的一种原油含水量测量装置的电气连接示意图；
图4为本发明的一种原油含水量测量装置的测量芯片的芯片U1电路原理图；
图5为本发明的一种原油含水量测量装置的测量芯片的芯片U2电路原理图；
图6为本发明的一种原油含水量测量装置的测量芯片的芯片U3电路原理图；
图7为本发明的一种原油含水量测量装置的测量芯片的芯片U4电路原理图；
图8为本发明的一种原油含水量测量装置的测量芯片的芯片U5电路原理图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
实施例一
如附图1所示，本实施例的一种原油含水量测量装置，包括测试管道和测量前端，测量前端包括表头1，所述表头1内设置有测量芯片2，所述表头1两侧分别通过测量线缆3连接发射测量探针4和接收测量探针5，所述的发射测量探针4和接收测量探针5插嵌在所述测量管道6上的两个测量孔7内，所述的发射测量探针4的发出的电信号经过测量管道6内的原油后被接收测量探针5采集到，并反馈给测量芯片2，得到电信号的衰减值。
本实施例中，表头1通过表头下方的连接螺柱8固定在所述测量管道6的上方。
发射测量探针4或接收测量探针5包括连接测量线缆3的测量锁母套件9，所述的测量锁母套件9用于与所述的测量孔7卡嵌配合，所述的测量锁母套件9内设置探针10，所述的探针10和测量锁母套件9之间设置有绝缘护套11。绝缘护套11保证了探针10与外皮的绝缘。
测量管道6包括管道本体61，所述的管道本体61两端设置原油进口62和原油出口63，所述的管道本体61上方开设有两个测量孔7，所述的原油进口61和原油出口62处分别设置有过滤孔板64，所述的管道本体61外壁上设置有加热组件65，所述的加热组件65电连接表头1内的测量芯片2。过滤孔板64过滤毛絮与胶皮等杂质。
测量管道上设置有旁通管道，所述的旁通管道内设置定压阀。旁通管道通过锁母压紧定压阀，在正常状态下的隔离开来，同时又能保证在两边压力差大于2.5MPa时的打开。
如附图2所示，测量芯片包括采集与控制模块，所述的采集与控制模块分别双向连接显示及按键模块和485有线通讯模块，并通过测量线缆连接所述的发射测量探针和接收测量探针。
如附图3所示，表头1与测量仪外部连接只有DC24V和485通讯4根线，其中DC24V与测试管道的加热组件以及表头1与探针连接属于内部连接。
如附图4-8所示，本实施例中的测量芯片具体可以采用以下电路结构：
控制芯片是STM32中的一款微处理器，能够很好的保证现场需求，震荡电路发生电路是晶体管搭建电路，可以产生一恒频、恒伏的交流信号，通过端子VH1发射到油水混合液体中，VH2端子接收到衰减后的信号传入到芯片U1的11管脚中，通过芯片U1的运算得到可测量的信号，得到的信号接入到芯片U3中隔离控制起到对后补电路的缓冲；U5芯片为485电平转化芯片管脚6和7接入D3与D4提高了通讯的安全性保护转化U5芯片，按键S3、S4、S5、S6为交互按键；指示灯Y4和Y5指示通讯是否正常；S2按键为系统复位按键；电源采用开关电源U4芯片。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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 (6)

1.一种原油含水量测量装置，包括测试管道和测量前端，其特征在于，所述的测量前端包括表头，所述表头内设置有测量芯片，所述表头两侧分别通过测量线缆连接发射测量探针和接收测量探针，所述的发射测量探针和接收测量探针插嵌在所述测量管道上的两个测量孔内，所述的发射测量探针的发出的电信号经过测量管道内的原油后被接收测量探针采集到，并反馈给测量芯片，得到电信号的衰减值。
2.根据权利要求1所述的一种原油含水量测量装置，其特征在于，所述的表头通过表头下方的连接螺柱固定在所述测量管道的上方。
3.根据权利要求1所述的一种原油含水量测量装置，其特征在于，所述的测量芯片包括采集与控制模块，所述的采集与控制模块分别双向连接显示及按键模块和485有线通讯模块，并通过测量线缆连接所述的发射测量探针和接收测量探针。
4.根据权利要求1所述的一种原油含水量测量装置，其特征在于，所述的发射测量探针或接收测量探针包括连接测量线缆的测量锁母套件，所述的测量锁母套件用于与所述的测量孔卡嵌配合，所述的测量锁母套件内设置探针，所述的探针和测量锁母套件之间设置有绝缘护套。
5.根据权利要求1所述的一种原油含水量测量装置，其特征在于，所述的测量管道包括管道本体，所述的管道本体两端设置原油进口和原油出口，所述的管道本体上方开设有两个测量孔，所述的原油进口和原油出口处分别设置有过滤孔板，所述的管道本体外壁上设置有加热组件，所述的加热组件电连接表头内的测量芯片。
6.根据权利要求5所述的一种原油含水量测量装置，其特征在于，所述的测量管道上设置有旁通管道，所述的旁通管道内设置定压阀。
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