CN112504915B - 原油含水率测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种原油含水率测量装置，包括预处理容器，预处理容器一端通过管路和管道连接，预处理容器另一端通过管路和测量系统连接，测量系统包括从上到下设置的第一压力传感器、液位传感器、温度传感器和第二压力传感器，测量系统距离第二压力传感器较近的一端设有第一回油口，第一回油口通过管路和管道连接。本发明利用原油在不同含水率情况下，密度不同，以及原油在相同含水率不同温度情况下，体积有所变化的特点对原油含水率进行测量，可以弥补温度对密度法的影响，提高测量精度。

Description

原油含水率测量装置

技术领域

本发明涉及石油生产测量技术领域，尤其是涉及一种原油含水率测量装置。

背景技术

目前，原油开采已经进入中晚期，在原油开采过程中，为了能够根据不同的工况下，指定相应的开采方案，对节省人力物力财力起到至关重要的作用。

在众多衡量标准中，原油含水率显得尤为重要。随着石油行业的发展，对石油含水率的检测也发生了许多变化，总体向高精度、快速化、智能化、综合化发展。目前常用的技术和方法主要有密度法、射线吸收法、电容法、电阻抗法、层析成像法、核磁共振法等,各种测量方法都有相应的弊端。电容法根据油气水不同的导电特性和电介质特性，通过测量电容值就可以得到管道中油气水各相的分相含率，缺点是不能应用到高含水率工况中。密度法可以利用静态方式实现动态方式测量，针对高含水率测量精度高，成本较低，受温度影响较大，且测量范围较小。γ射线法，非接触式测量，减少输油管道腐蚀，操作简单，缺点为造价高，结构复杂，精度低，对人体产生辐射。蒸馏法更适合实验室静态测量，测量准确性更高，操作简单，缺点为测量时间较长。

总结而言，影响测量的主要原因有原油矿化度、温度、游离气体以及“油包水”，“水包油”现象。针对此研究背景，为满足由原油开采对含水率测量的要求，需要研究一种价格低廉、测量精度高、在线测量原油含水率的方法。

中国专利文献CN 204228561 U记载了一种原油含水率测定装置，主要通过承压计完成，测量的精度低，使用有局限。中国专利文献CN 102183384 A记载了一种原油含水率在线监测自动取样器同样存在测量精度低的问题，因此需要改进。

发明内容

本发明的主要目的在于提供原油含水率测量装置，解决原油含水率的测量过程中安全稳定性不好、测量精度不高、价格较昂贵的问题。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种原油含水率测量装置，包括预处理容器，预处理容器一端通过管路和管道连接，预处理容器另一端通过管路和测量系统连接，测量系统包括从上到下设置的第一压力传感器、液位传感器、温度传感器和第二压力传感器，测量系统距离第二压力传感器较近的一端设有第一回油口，第一回油口通过管路和管道连接。

优选方案中，所述管道和预处理容器之间的管路上设有进油口电磁单向阀和用于驱动进油口电磁单向阀工作的第一抽油泵。

优选方案中，所述预处理容器上部设有高压喷淋口，预处理容器下部设有第二回油口，第二回油口通过管路和管道连接，预处理容器底端还设有取样口开关，取样口开关下端设有出油管。

优选方案中，所述测量系统位于预处理容器下方，测量系统还设有加热装置，加热装置包括从上到下设有多个首尾相连的导流管。

优选方案中，所述导流管贯穿加热装置向取样口开关一侧延伸设有进流管，进流管和出油管连接，液位传感器设置在进流管内，第一压力传感器位于液位传感器上方，温度传感器包括多个，均匀设置在导流管内，导流管贯穿加热装置向第一回油口一侧延伸设有出流管，所述第二压力传感器位于出流管内。

优选方案中，所述第二回油口端部设有回油管，回油管两侧分别设有排气口电磁单向阀和回流口泵，排气口电磁单向阀通过回收管和出油管连接，回流口泵通过管路和管道连接。

优选方案中，所述回收管向加热装置一侧倾斜，回收管上均匀分布有多个冷凝装置。

优选方案中，所述回收管和出油管内分别设有不沾水涂层。

优选方案中，所述管道和第一回油口之间的管路上设有回油口电磁单向阀和用于驱动回油口电磁单向阀工作的第二抽油泵。

优选方案中，所述加热装置外侧壁设有保温材料，以用于保证内部温度的恒定。

本发明一种原油含水率测量装置带来的有益效果是：

1)测量精度高：本装置原理在密度法的基础上，增加了体积膨胀法，对提高测量精度有益；

2)高效：该装置可以远程操控设备测量、采集、分析含水率，无需人力操作设备。减轻劳动强度，提高经济效益；

3)性价比高：本装置由于原理简单，无需采用高端设备，只需根据使用环境选用相对应的压力计、温度计和液位仪，目前压力计、温度计和液位仪工艺成熟，质量可靠，制造使用成本低，已经规模化使用。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1是本发明整体示意图；

图2是本发明测量系统示意图；

图3是本发明数据处理示意图。

图中：管道1；进油口电磁单向阀2；第一抽油泵3；预处理容器4；高压喷淋口5；取样口开关6；液位传感器7；温度传感器8；第一压力传感器9；加热装置10；第二压力传感器11；出口开关12；排气口电磁单向阀13；排液口电磁单向阀14；回流口泵15；回油口电磁单向阀16；第二抽油泵17；冷凝装置18；第二回油口19；回油管20；测量系统21；导流管22；进流管23；出流管24；第一回油口25；回收管26；出油管27。

具体实施方式

实施例1

如图1～3所示，一种原油含水率测量装置，包括预处理容器4，预处理容器4一端通过管路和管道1连接，预处理容器4另一端通过管路和测量系统21连接，测量系统21包括从上到下设置的第一压力传感器9、液位传感器7、温度传感器8和第二压力传感器11，测量系统21距离第二压力传感器11较近的一端设有第一回油口25，第一回油口25通过管路和管道1连接。由此结构，以使得同时通过密度法和膨胀法测量含水率，准确度更高。

优选方案中，所述管道1和预处理容器4之间的管路上设有进油口电磁单向阀2和用于驱动进油口电磁单向阀2工作的第一抽油泵3。由此结构，保证了石油的单向流动，同时具有良好的密封性。

优选方案中，所述预处理容器4上部设有高压喷淋口5，预处理容器4下部设有第二回油口19，第二回油口19通过管路和管道1连接，预处理容器4底端还设有取样口开关6，取样口开关6下端设有出油管27。由此结构，以使得石油在测量前进行预处理，保证了石油的测量时的准确。

优选方案中，所述测量系统21位于预处理容器4下方，测量系统21还设有加热装置10，加热装置10包括从上到下设有多个首尾相连的导流管22。优选的，导流管22由上而下弯曲盘旋。由此结构，以使得整体受热均匀，同时尽可能提高空间利用率。

优选方案中，所述导流管22贯穿加热装置10向取样口开关6一侧延伸设有进流管23，进流管23和出油管27连接，液位传感器7设置在进流管23内，第一压力传感器9位于液位传感器7上方，温度传感器8包括多个，均匀设置在导流管22内，导流管22贯穿加热装置10向第一回油口25一侧延伸设有出流管24，所述第二压力传感器11位于出流管24内。由此结构，以使得通过加热，体积膨胀，石油在进流管23和出油管27的压力不同，从而精准获取测量数据。

优选方案中，所述第二回油口19端部设有回油管20，回油管20两侧分别设有排气口电磁单向阀13和回流口泵15，排气口电磁单向阀13通过回收管26和出油管27连接，回流口泵15通过管路和管道1连接。由此结构，以使得通过控制回流口泵15的转速和转向，始终保持空腔内的压力为一个标准大气压。

优选方案中，所述回收管26向加热装置10一侧倾斜，回收管26上均匀分布有多个冷凝装置18。由此结构，以使得加速蒸发气体结成液体珠，返回进流管23。

优选方案中，所述回收管26和出油管27内分别设有不沾水涂层。由此结构，避免了蒸发水分附着在管体内壁上。

优选方案中，所述管道1和第一回油口25之间的管路上设有回油口电磁单向阀16和用于驱动回油口电磁单向阀16工作的第二抽油泵17。由此机构，可以对测量后的原油重新进入到管道1。

优选方案中，所述加热装置10外部设有保温材料，以用于保证内部温度的恒定。由此结构，以使得升温稳定，测量效果好。

实施例2

工作原理：在测量过程中，首先将进油口电磁单向阀2打开，将管道1内的原油通过第一抽油泵3抽取到取样预处理容器4进行预处理，取样预处理容器4内设有加热单元，加热单元用于排除原油内的气体，然后将处理后的水和油的混合物搅拌均匀，通过取样口开关6进入导流管22。

进入测量装置后，可以将开启高压喷淋口5并且对预处理容器4加热，以达到对取样预处理容器4进行清洁，为下一次测量做准备。清洗完的液体通过预处理容器回油口19，打开排液口电磁单向阀14，在回流口泵15的作用下，将清洗液排入管道1。

处理后的原油位于测量系统21内，通过液位传感器7、温度传感器8、第二压力传感器11采集数据，传入数据处理中心，之后利用加热装置10对导流管进行均匀加热，待其温度稳定后，记录在该温度下液位传感器7和第二压力传感器11的数据。

数据处理中心先将所测液位高度转化为原油体积，将装置出口压力转化为原油密度结合不同原油温度，通过BP神经网络模型求得所需原油含水率。

在对导流管22内原油进行加热时会存在蒸发现象，为了不影响精度，取样口开关6，排气口电磁单向阀13和加热装置10上方原油液面三者形成一个密闭空腔，该空腔内表面涂有不沾水材料，防止蒸发水分附着在内壁面上。冷凝装置18能加速蒸发气体结成液体珠，返回导流管22。由于利用体积膨胀法，所以应避免压力对原油体积的影响，该密闭空腔内压力由压力传感器9监测，并实时传回控制器，通过控制回流口泵15的转速和转向，始终保持该空腔内压力为一个标准大气压。

该装置回油口19汇入原油气体回油管20，通过回流口泵15，最后汇入管道1。

测量系统21的第二压力计11下方设置有出口开关12，在导流管测量完后，开启回油口电磁单向阀17，在第二抽油泵16作用下，将原油排回管道1。

第二压力传感器11所测压力可以通过公式

反应出原油含水率测量装置内石油的密度。在此基础上利用原油与水的体积膨胀率差异对密度进行修正。也可将液位传感器7、温度传感器8、第二压力传感器11所测数据作为特征量采用BP神经网络进行训练。

排除液体后开启处加热装置10，并从高压喷淋清洁装置5得到清水，通过取样口开关6对弯曲管测量装置内壁进行清洗，并烘干。

上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种原油含水率测量装置，其特征是：包括预处理容器（4），预处理容器（4）一端通过管路和管道（1）连接，预处理容器（4）另一端通过管路和测量系统（21）连接，测量系统（21）包括从上到下设置的第一压力传感器（9）、液位传感器（7）、温度传感器（8）和第二压力传感器（11），测量系统（21）距离第二压力传感器（11）较近的一端设有第一回油口（25），第一回油口（25）通过管路和管道（1）连接；

所述测量系统（21）位于预处理容器（4）下方，测量系统（21）还设有加热装置（10），加热装置（10）包括从上到下设有多个首尾相连的导流管（22）；

所述导流管（22）贯穿加热装置（10）向取样口开关（6）一侧延伸设有进流管（23），进流管（23）和出油管（27）连接，液位传感器（7）设置在进流管（23）内，第一压力传感器（9）位于液位传感器（7）上方，温度传感器（8）包括多个，均匀设置在导流管（22）内，导流管（22）贯穿加热装置（10）向第一回油口（25）一侧延伸设有出流管（24），所述第二压力传感器（11）位于出流管（24）内。

2.根据权利要求1所述一种原油含水率测量装置，其特征是：所述管道（1）和预处理容器（4）之间的管路上设有进油口电磁单向阀（2）和用于驱动进油口电磁单向阀（2）工作的第一抽油泵（3）。

3.根据权利要求1所述一种原油含水率测量装置，其特征是：所述预处理容器（4）上部设有高压喷淋口（5），预处理容器（4）下部设有第二回油口（19），第二回油口（19）通过管路和管道（1）连接，预处理容器（4）底端还设有取样口开关（6），取样口开关（6）下端设有出油管（27）。

4.根据权利要求3所述一种原油含水率测量装置，其特征是：所述第二回油口（19）端部设有回油管（20），回油管（20）两侧分别设有排气口电磁单向阀（13）和回流口泵（15），排气口电磁单向阀（13）通过回收管（26）和出油管（27）连接，回流口泵（15）通过管路和管道（1）连接。

5.根据权利要求4所述一种原油含水率测量装置，其特征是：所述回收管（26）向加热装置（10）一侧倾斜，回收管（26）上均匀分布有多个冷凝装置（18）。

6.根据权利要求4所述一种原油含水率测量装置，其特征是：所述回收管（26）和出油管（27）内分别设有不沾水涂层。

7.根据权利要求1所述一种原油含水率测量装置，其特征是：所述管道（1）和第一回油口（25）之间的管路上设有回油口电磁单向阀（16）和用于驱动回油口电磁单向阀（16）工作的第二抽油泵（17）。

8.根据权利要求1所述一种原油含水率测量装置，其特征是：所述加热装置（10）外侧壁设有保温材料，以用于保证内部温度的恒定。

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