CN109540975A - 一种基于电导法的原油含水率测量方法 - Google Patents

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张天勇
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Abstract

本发明公开了一种基于电导法的原油含水率测量方法，包括：(1)将重力传感器，温度传感器，加热装置放入基于恒流源的电极电导率仪中；(2)将样品放入步骤(1)中所述的电极电导率仪中时，测量温度，测量电极电导率仪的电压，样品总质量；(3)基于步骤(2)，将样品加热并控制在指定温度，测量电极电导率仪的电压，样品总质量；(4)根据步骤(2)，步骤(3)所测量的电压，质量，以及两次测量中的温度所对应的原油馏分汽化率，电极电导率仪所用恒流源的电流，所用电极的电极常数，电导率与含盐量的关系，计算样品的含水率。

Description

一种基于电导法的原油含水率测量方法
技术领域
本发明涉及原油含水率测量技术领域，具体涉及一种基于电导法的原油含水率测量方法。
背景技术
目前市场上常见的基于电导法原油含水率测量仪器，均需要标定所测样品中纯水相的电导率值，而所测样品中纯水相的电导率值往往无法准确得到，这导致电导法原油含水率测量准确性无法保障。随着原油含水率测量技术的不断发展，越来越多的科技工作者开始研究基于电导法原油含水率测量方法，这对基于电导法原油含水率测量仪器在测量的准确性提出了较高的要求。
现有的电导法原油含水率测量方法主要基于Maxwell模型的原理，实际测量中需要测量样品中纯水相的电导率值。现有的方法都是通过提前标定来解决，这导致了测量的准确性无法保证，极大的限制了电导法原油含水率测量方法向大规模化应用方向的发展。
因此，本发明提出了一种基于电导法的原油含水率测量方法，首先测量一次样品电导率，质量和温度，然后加热到指定温度并控温，再次测量样品电导率，质量和温度，通过说明书中推导的含水率计算公式即可实现无需测量样品中纯水相电导率值来计算样品含水率，避免事先标定样品中纯水相电导率值，极大的提高了测量含水率的准确性。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种基于电导法的原油含水率测量方法，能够解决目前电导法测量原油含水率需要提前标定样品中纯水相的电导率值，导致测量的准确性无法保证的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种基于电导法的原油含水率测量方法，包括如下步骤：
(1)将重力传感器，温度传感器，加热装置放入基于恒流源的电极电导率仪中；
(2)将样品放入步骤(1)中所述的电极电导率仪中时，测量温度T1，测量电极电导率仪的电压Um1，混合液体总质量E1；
(3)基于步骤(2)，将样品加热并控制在指定温度T2，测量电极电导率仪的电压Um2，混合液体总质量E2；
(4)基于根据步骤(2)，步骤(3)所测量的电压，质量，以及两次测量中的温度T1和T2所对应的原油馏分汽化率Z1和Z2，电极电导率仪所用恒流源的电流I，电导率H与含盐质量百分比C的关系：H＝k1C+b1，其中k1和b1可以提前进行准确的标定，所用电极的电极常数K，计算样品的含水率。
其中所述步骤(4)具体包括：
(41)基于步骤(1)恒流源电极电导率仪测量的电压与电导率关系为：U＝KI/H。假设步骤(2)，步骤(3)中测量样品的纯水相电导率值为H1和H2,恒流源电极电导率仪的测量电压为Uw1和Uw2。则可以得出两次测量样品中的纯水相的测量电压与含水率关系：
(42)根据步骤(4)所述的电导率H与含盐质量百分比C的关系，假设样品中含盐质量为N，则可以得到H1和H2与N的关系：
(43)根据步骤(41)和步骤(42)可以得出两次测量电压Uw1和Uw2的关系：
为方便后面计算令为k2，为b2。
(44)根据步骤(2)，步骤(3)，假设两次测量样品中纯水相的质量为W1和W2，加热后汽化的原油量为M，根据原油馏分汽化率Z1和Z2，以及两次测量总质量E1和E2可得出M与这些量的关系：
(45)根据步骤(2)，步骤(3)假设两次测量样品中含水率分别为B1和B2，可以表示为则测量样品中含水率B1和B2关系为：
为方便后面含水率计算令为k3，为b3。
(46)根据Maxwell公式，以及恒流源电极电导率仪中测量电压与样品中的电导率成反比可得其中Uw和Um为纯水相和油水混合相的测量电压，Hw和Hm为纯水相和油水混合相的电导率，B为样品的含水率。根据步骤(2)，步骤(3)测量的纯水相和油水混合相的测量电压与样品含水率关系为：
(47)根据所述步骤(43)，步骤(45)，步骤(46)中公式可以得出关于样品含水率B与测量值和已知值的关系式：aB2+bB+C＝0，其中在a，b，c中各个值均为测量值和已知值，而且0≤B≤1，根据韦达定理可知，B具有唯一解。
本发明的有益效果是：
首先，本发明开始通过恒流源电导率仪测量样本质量，温度和电极测量电压值，然后加热到指定温度并控温，再次测量样本的质量，温度和电极测量电压值。结合电导率仪的已知参数，通过发明内容中步骤(47)所给出的公式可得出含水率值。
其次，相比较于传统的基于电导法原油含水率仪器，本发明所采用的方法避免了事先标定纯水相电导率而导致测量精确度无法保障的问题，保证了测量精度，提高了效率，从硬件角度实现也较为容易。
最后，本发明所提出的一种基于电导法的原油含水率测量方法，可以根据电导率仪所处环境及实际需要，适时的增加或减少加热的温度。两次测量的温度差越大，电导率仪测量精度越高，而整体成本并不会增加，表明本发明具有强大的可拓展能力。
附图说明
图1是本发明一种基于电导法的原油含水率测量方法示意图；
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
请参阅图1，本发明实施例包括：
一种基于电导法的原油含水率测量方法示意图，包括如下步骤：
1)将重力传感器，温度传感器，加热装置放入基于恒流源的电极电导率仪中；
2)将样品放入步骤(1)中所述的电极电导率仪中时，测量温度T1，测量电极电导率仪的电压Um1，混合液体总质量E1；
3)基于步骤(2)，将样品加热并控制在指定温度T2，测量电极电导率仪的电压Um2，混合液体总质量E2；
4)基于步骤(2)和步骤(3)所测量的电压，质量，以及两次测量中的温度T1和T2所对应的原油馏分汽化率Z1和Z2，电极电导率仪所用恒流源的电流I，电极参数K，电导率H与含盐质量百分比C的关系，假设第一次测量中样品纯水相的质量为W1，第二次测量中纯水相的质量为W2，原油汽化的质量为M，水中含有盐分的质量为N，通过发明内容中步骤(47)所给出的公式可得出含水率值，即实现了基于电导法测量原油含水率；
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种基于电导法的原油含水率测量方法，其特征在于，包括：
(1)将重力传感器，温度传感器，加热装置放入基于恒流源的电极电导率仪中；
(2)将样品放入步骤(1)中所述的电极电导率仪中时，测量温度，测量电极电导率仪的电压，混合液体总质量；
(3)基于步骤(2)，将样品加热并控制在指定温度，测量电极电导率仪的电压，混合液体总质量；
(4)基于根据步骤(2)，步骤(3)所测量的电压，质量，以及两次测量中的温度所对应的原油馏分汽化率，电极电导率仪所用恒流源的电流，所用电极的电极常数，电导率与含盐量的关系，计算样品的含水率。
2.根据权利要求1所述的一种基于电导法的原油含水率测量方法，其特征在于，所述步骤(1)进一步包括用于安装、固定重力传感器，温度传感器，加热装置。
3.根据权利要求1所述的一种基于电导法的原油含水率测量方法，其特征在于，所述步骤(3)进一步包括在指定温度进行控温一段时间后，待原油在该温度下汽化充分后再进行测量。
4.根据权利要求1所述的一种基于电导法的原油含水率测量方法，其特征在于，所述步骤(2)，步骤(3)进一步包括电导率仪控制系统，所述电导率仪控制系统通过测量各个传感器的返回信号来测量所需的温度，电压，质量值，与已经确定的电极电导率仪所用恒流源的电流，所用电极的电极常数，电导率与含盐量的关系，并于电导率仪控制系统内计算样品的含水率。
5.根据权利要求1所述的一种基于电导法的原油含水率测量方法，其特征在于，所述步骤(4)进一步包括含水率测量算法公式，通过所述步骤(2)，步骤(3)所测量的电压，质量，以及两次测量中的温度所对应的原油馏分汽化率，电极电导率仪所用恒流源的电流，所用电极的电极常数，电导率与含盐量的关系，即可解算出计算样品的含水率。
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