CN106840960B - 一种油田联合站原油含水率检测方法 - Google Patents

一种油田联合站原油含水率检测方法 Download PDF

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Abstract

一种油田联合站原油含水率检测方法，包括如下步骤：测定沉降罐内各个高度的压强信息；基于各个高度的压强信息，确定各个高度的密度；基于各个高度的密度确定低含水原油层和乳化层分层位置的高度，以及低含水原油层中连续高度的稳定点；基于上述稳定点的压强和高度数据，以及预设的稳定点含水率以及水密度，确定原油实时浓度；基于上述原油实时浓度、油田水密度以及沉降罐内各个高度的压强信息，确定沉降罐内各个高度的原油含水率。

Description

一种油田联合站原油含水率检测方法
技术领域
本发明涉及原油检测的技术领域。
背景技术
对于原油来说在开采，脱水，计量，集输以及销售的过程中，原油产量以及原油的含水率是最为重要的指标。含水率测试误差，直接影响油井及油层动态分析，破坏电脱水器中电场，降低脱水效果，给原油集输造成很大能源浪费，因此原油含水在线检测常重要。在原油生产过程，含水率的实时精确测量仍是检测技术中的难点之一;由于原油含水、含泥沙、粘度大，特别在寒冷地区，对于接触式测量仪表的测量精度及使用寿命有很大影响;一般的检测系统无法满足现场工艺的要求。
油田联合站应用含水检测系统的主要目的是:(1)统计各矿区当天(或当月)的来油产量;(2)计量联合站当天(或当月)外输原油总量和库存油量;(3)依据原油含水率来指挥联合站原油脱水过程，以保证原油产量和质量。目前仍有许多联合站对原油含水分析靠人工完成，从人工取样到分析出结果，大约时间较长。因此，很难实时地反映现场的生产状况，在一定程度上影响了各项生产措施的确定和实施。
现有技术中，如201220025973.7、200720133429.3的专利公开的，根据水的密度与石油的密度不同，可以把油水混合物看成是由原油与水两部分组成，根据原油密度、水的密度以及测量得到的油水混合物的密度，可以推算出原油中的含水量。在上述现有技术中，其基本假设是原油密度以及水密度都是固定不变的，在测量时将原油密度以及水密度作为预设的值，用于水含量的测试。在实际的物理环境下，虽然水密度是基本不变的，但是原油密度随着温度的变化以及油井的开采生命周期的不同，会产生较大的变化。现有技术中，为了避免温度对于预设的原油密度的影响，通常的方法是通过温度传感器检测实时环境温度，然后对于预设的原油密度作一个温度的修正，从而提高测量的可靠性。但是，这样的修正一方面需要增加温度传感器以及修正算法，另外一方面，对于油井周期和地质条件变化导致的原油密度变化，无法进行可靠的修正，因此，现有技术上述方法测量出来的原油含水量，可靠性相对较差。
发明内容
本发明提供了一种油田联合站原油含水率检测系统，能够避免上述因素影响原油含水量检测的可靠性。
作为本发明的一个方面，一种油田联合站原油含水率检测系统，包括：沉降罐，原油进入沉降罐后，由于重力作用分为低含水原油层、乳化层和水层；步进压强传感器，其通过步进电机能够驱动压强传感器在沉降罐竖直位置上下运动，测定沉降罐内各个高度的压强信息；处理系统，所述处理系统基于所述降罐内各个高度的压强信息以及油田水密度，得出所述沉降罐内各个高度的原油含水率；其特征在于：所述处理系统包括，密度确定单元，其基于各个高度的压强信息，确定各个高度的密度；分层确定单元，其基于各个高度的密度确定低含水原油层和乳化层分层位置的高度；低含水原油层稳定点确定单元，其确定低含水原油层中连续高度的稳定点；原油实时浓度确定单元，其基于上述稳定点的压强和高度数据，以及预设的稳定点含水率以及水密度，确定原油实时浓度；原油含水率确定单元，其基于上述原油实时浓度、油田水密度以及沉降罐内各个高度的压强信息，确定沉降罐内各个高度的原油含水率。
优选的，还包括除气装置，其设置于沉降罐之前，用于将进入沉降罐的原油进行除气。
优选的，所述密度确定单元基于如下公式确定各个高度的密度，，其中Pi为第i点的压强值，Hi为第i点高度。
优选的，所述分层确定单元根据基于如下方式确定原油层和乳化层的高度，按照高度由高到低确定各段高度内密度的变化率，当该段高度变化率大于特定阈值时，判定该段高度的低点为低含水原油层和乳化层的分层位置高度。
优选的，所述低含水原油层稳定点确定单元选择高度大于分层位置高度的点作为集合，依据高度从高到底分别取各点以及距离该点最近的N个点的密度作为集合，计算该集合的算术平均值以及均方差Δρ，从而计算r＝Δρ/,如果该r值小于特定阈值，则取该集合作为低含水原油层中连续高度的稳定点集合。
优选的，所述原油实时浓度确定单元基于下式计算原油实时密度ρ油，，其中为上述算术平均值，ρ水为预设的水密度，D为预设的稳定点含水率。
优选的，所述原油含水率确定单元基于下式计算沉降罐内各个高度的原油含水率Di，。
优选的，所述N为大于4的整数。
优选的，所述处理系统还包括存储单元，所述原油实时浓度确定单元确定原油实时浓度后，将该原油实时浓度以及时间存储于存储单元。
优选的，当低含水原油层稳定点确定单元在遍历高度大于分层位置高度的点的集合后，不能够找到连续的N个点作为稳定点集合时，所述低含水原油层稳定点确定单元判断N－1是否为大于4的整数：如果是则将N设置为N－1，重新确定稳定点集合；如果否，则通过存储单元使用距离本次最近时间的原油实时浓度作为本次原油实时浓度。
附图说明
图1是油田联合站沉降罐的油水分层示意图。
图2是油田联合站沉降罐的油水分层对应的含水量分布图。
图3是本发明实施例的系统结构图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
参见图1，含水原油进入沉降罐后，由于其密度不同，受到重力作用分为从高到低依次分为低含水原油层、乳化层和水层。含水原油分层后各层的含水率分布情况可以参见图2，水层中含水率变化较为剧烈，乳化层含水率也存在较为明显的变化，而随着高度的升高，由于原油密度较低，聚集在低含水原油层中，形成含水率稳定的区域，也不随着高度变化，在该稳定区域内含水率大概在3％～4％之间，对应的原油含量在96％到97％。
本发明的原油含水率检测系统居于如下的原理，在低含水原油层的稳定区域中，其含水率是稳定的，可以将该含水率作为一个预设值，通过计算该区域内的含水原油的密度，与预设的基本不变的水密度，可以实时计算出该含水原油中原油的实时密度，进而根据该原油的实时密度，与沉降罐内各个高度测量的含水原油密度结合，就可以计算出沉降罐内各个高度的含水量。因此，在不需要温度修正的情况下，也可以通过实时原油密度，计算沉降罐内各个高度的含水量，提高测量结果的可靠性。
参见图3，本发明实施例的油田联合站原油含水率检测系统，包括，沉降罐，步进压强传感器以及处理系统。
原油进入沉降罐后，由于重力作用分为低含水原油层、乳化层和水层，在不同的高度具有不同的含水率。步进压强传感器通过步进电机能够驱动压强传感器在沉降罐竖直位置上下运动，测定沉降罐内各个高度的压强信息。步进压强传感器在对于沉降罐各个高度的压强进行测量后，将各个高度Hi的压强Pi传送给处理系统。处理系统基于预设的低含水原油层的含水率值、水密度，以及步进传感器发送的数据，用于计算沉降罐内各个高度的原油含水率。
处理系统包括，密度确定单元，分层确定单元，低含水原油层稳定点确定单元，原油实时浓度确定单元，原油含水率确定单元。其中，密度确定单元基于如下公式确定各个高度的含水原油密度， ，其中Pi为第i点的压强值，Hi为第i点高度。在确定各个高度密度后，分层确定单元按照高度由高到低确定各段高度内密度的变化率（ρi－ρi－1）/(Hi-Hi-1)，当该段高度变化率大于特定阈值时，表示其密度变化较大，判定该段高度的低点为低含水原油层和乳化层的分层位置高度。在确定低含水原油层和乳化层的分层位置高度高度后，低含水原油层稳定点确定单元选择高度大于分层位置高度的点作为集合，即为低含水原油层的点集合，依据高度从高到底分别取各点以及距离该点最近的N个点的密度作为子集合，计算该子集合的算术平均值以及均方差Δρ，从而计算r＝Δρ/,如果该r值小于特定阈值，表示该子集合内各点的密度稳定，则取该子集合作为低含水原油层中连续高度的稳定点集合。在确定稳定点集合后，原油实时浓度确定单元基于下式计算原油实时密度ρ油，，其中为上述算术平均值，ρ水为预设的水密度，可以设置为1g/cm3，D为预设的稳定点含水率，可以设置为3.5%。在确定原油实时密度后，原油含水率确定单元基于下式计算沉降罐内各个高度的原油含水率Di，。
优选的，上述实施例中N为大于4的整数。在原油实时浓度确定单元确定原油实时浓度后，将该原油实时浓度以及时间存储于存储单元。如果存储罐中原油整体含水量较高导致低含水原油层厚度较低，当低含水原油层稳定点确定单元在遍历高度大于分层位置高度的点的集合后，不能够找到连续的N个点作为稳定点集合时，低含水原油层稳定点确定单元判断N－1是否为大于4的整数：如果是则将N设置为N－1，重新确定稳定点集合；如果否，则通过存储单元使用距离本次最近时间的原油实时浓度作为本次原油实时浓度。
本发明实施例的原油含水率检测系统的处理系统，还可以包括沉降罐总含水量确定元件，其基于沉降罐内各个高度的原油含水率Di以及各个高度之间的体积和预设的水密度，确定沉降罐内总含水量。
上述实施例中的仅用于示范性的表示本发明的内容。另外，本领域技术人员还可于本发明精神内做其它变化，只要其不偏离本发明的技术效果均可。这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

Claims (3)

1.一种油田联合站原油含水率检测方法，包括如下步骤：测定沉降罐内各个高度的压强信息；基于各个高度的压强信息，确定各个高度的密度；基于各个高度的密度确定低含水原油层和乳化层分层位置的高度，以及低含水原油层中连续高度的稳定点；基于上述稳定点的压强和高度数据，以及预设的稳定点含水率以及水密度，确定原油实时浓度；基于上述原油实时浓度、油田水密度以及沉降罐内各个高度的压强信息，确定沉降罐内各个高度的原油含水率; 当遍历高度大于分层位置高度的点的集合后，不能够找到连续的N个点作为稳定点集合时，判断N－1是否为大于4的整数：如果是则将N设置为N－1，重新确定稳定点集合；如果否，则通过存储单元使用距离本次最近时间的原油实时浓度作为本次原油实时浓度。
2.根据权利要求1所述的油田联合站原油含水率检测方法，其特征在于：确定原油实时浓度后，将该原油实时浓度以及时间存储于存储单元。
3.一种油田联合站原油含水率检测系统，用于上述权利要求之一所述的检测方法。
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