CN113405998A - 一种油田回注水含油量在线检测装置 - Google Patents

一种油田回注水含油量在线检测装置 Download PDF

Info

Publication number
CN113405998A
CN113405998A CN202110723721.5A CN202110723721A CN113405998A CN 113405998 A CN113405998 A CN 113405998A CN 202110723721 A CN202110723721 A CN 202110723721A CN 113405998 A CN113405998 A CN 113405998A
Authority
CN
China
Prior art keywords
reinjection water
detection
pipeline
oil content
measuring device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202110723721.5A
Other languages
English (en)
Inventor
齐晗兵
王秋实
张晓雪
朱航
闪军章
李怀治
李栋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Northeast Petroleum University
Original Assignee
Northeast Petroleum University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Northeast Petroleum University filed Critical Northeast Petroleum University
Priority to CN202110723721.5A priority Critical patent/CN113405998A/zh
Publication of CN113405998A publication Critical patent/CN113405998A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/01—Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/39—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using tunable lasers

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

一种油田回注水含油量在线检测装置，涉及检测设备技术领域，包括检测管道、减压阀门、内螺纹升降式止回阀、法兰球阀和检测部，所述检测管道一端从回注水管道的管壁上开口旁接出来，另一端沿回注水方向在下游某处再返回回注水管道，检测管道呈倒U状，检测管道一侧管由上至下依次设有减压阀门和法兰球阀，检测管道另一侧管由上至下依次设有内螺纹升降式止回阀和法兰球阀，检测管道中部设有检测部。本油田回注水含油量在线检测装置可解决现有回注水含油量检测方法操作复杂，检测效率低，无法及时显示含油量变化，劳动强度大，难以实现污水处理站自动化管理等问题。

Description

一种油田回注水含油量在线检测装置
技术领域：
本发明涉及检测设备技术领域，具体涉及一种油田回注水含油量在线检测装置。
背景技术：
我国油田开采基本都已进入高含水率阶段，在高含水率油田的开采过程中产生大量的油田污水。油田污水经处理达标后回注，油田注水是为维持地层压力，提高油藏采收率，确保油藏的高效开发。含油量是回注水关注的重要指标之一，回注水含油量较高会引起注水地层污染，另一方面会增加设备设施腐蚀的可能，最终则会影响到油田的高效开采，因此迫切需要一种含油量快速准确的检测设备。
目前，回注水含油量的检测方法主要是分光光度法，该方法是先将含油样本萃取得到标准油，然后测定不同浓度标准油吸光度，由此绘制标准曲线。再将回注水中的油萃取出来利用紫外或红外分光光度法测量吸光度，利用标准曲线查得含油量。检测过程复杂并且不能够实时检测回注水含油量。
发明内容：
本发明的目的是为了克服上述现有技术存在的不足之处，而提供一种油田回注水含油量在线检测装置，它基于朗伯比尔定律，实现对回注水含油量的在线定量检测。可解决现有回注水含油量检测方法操作复杂，检测效率低，无法及时显示含油量变化，劳动强度大，难以实现污水处理站自动化管理等问题。
为了解决背景技术所存在的问题，本发明是采用如下技术方案：包括检测管道、减压阀门、内螺纹升降式止回阀、法兰球阀和检测部，所述检测管道一端从回注水管道的管壁上开口旁接出来，另一端沿回注水方向在下游某处再返回回注水管道，检测管道呈倒U状，检测管道一侧管由上至下依次设有减压阀门和法兰球阀，检测管道另一侧管由上至下依次设有内螺纹升降式止回阀和法兰球阀，检测管道中部设有检测部。
所述检测部包括激光发射器、石英窗口、激光接收器、光电处理器、数据传输中心、显示屏和控制开关，所述石英窗口设于检测管道中部，石英窗口相对两侧分别设有激光发生器和激光接收器，激光发射器通过导线与光电处理器连接，光电处理器通过导线分别与激光接收器、数据传输中心、显示屏和控制开关连接。
所述的激光发射器发射出波长为400nm～460nm的光。
所述的石英窗口的厚度与检测管道相同为20mm，石英窗口为弧形，曲率与检测管道相同，数量为两个。
所述的光电处理器控制激光发射器发射出的光。
所述的光电处理器将分析结果以电信号形式经导线传输到显示屏，在本地显示含油量。
所述的数据传输中心的是将光电处理器转换的电信号发送到远程的控制中心。
所述的控制开关实现光电处理器的开启或关闭。
所述的检测部与检测管道之间采用法兰连接方式。
本发明的有益效果是：
1)结构设计合理，设备布局灵活简单，微机控制自动化程度高，减少人工劳动强度；
2)整个装置采用光学检测的方法，实现了回注水从污水处理站到注水井过程中的在线监测，能够及时的反映回注水含油量变化趋势，便于技术人员对水处理工艺做出及时调整；
3)装置检测部分旁接于回注水干管，并且采用光学检测的方法不会造成二次污染；
4)利用偏最小二乘回归建模的方法获取回注水含油量分析的最适波长，利用最适波长进行回注水含油量分析，提高了检测结果的可信度。
附图说明：
图1是本发明结构图；
图2是本发明检测部结构图。
具体实施方式：
参照各图，本发明具体采用如下实施方式：包括检测管道1、减压阀门2、内螺纹升降式止回阀3、法兰球阀4和检测部5，所述检测管道1一端从回注水管道的管壁上开口旁接出来，另一端沿回注水方向在下游某处再返回回注水管道，检测管道1呈倒U状，检测管道1一侧管由上至下依次设有减压阀门2和法兰球阀4，检测管道1另一侧管由上至下依次设有内螺纹升降式止回阀3和法兰球阀4，检测管道5中部设有检测部5。所述检测部5包括激光发射器6、石英窗口7、激光接收器8、光电处理器9、数据传输中心10、显示屏11和控制开关12，所述石英窗口7设于检测管道1中部，石英窗口7相对两侧分别设有激光发生器6和激光接收器8，激光发射器6通过导线与光电处理器9连接，光电处理器9通过导线分别与激光接收器8、数据传输中心10、显示屏11和控制开关12连接。所述的激光发射器6发射出波长为400nm～460nm的光。所述的石英窗口7的厚度与检测管道1相同为20mm，石英窗口7为弧形，曲率与检测管道1相同，数量为两个。所述的光电处理器9控制激光发射器6发射出的光。所述的光电处理器9将分析结果以电信号形式经导线传输到显示屏11，在本地显示含油量。所述的数据传输中心10的是将光电处理器9转换的电信号发送到远程的控制中心，方便技术人员实时监控回注水水质。所述的控制开关12实现光电处理器9的开启或关闭，进而控制整个检测部的开启或关闭。所述的检测部5与检测管道1之间采用法兰连接方式，以便于检测部分的安装和拆卸。
减压阀门2型号为Y13W_8T，内螺纹升降式止回阀3型号为H11T_16K，法兰球阀4型号为Q47F。
所述检测部5的激光发射器发射6的激光波长是430nm。波长的选取：首先在实验室内获得含油水标准液的透过率数据，然后再透过率数据的基础上进行区间偏最小二乘回归建模(IPLS)，结果表明在420-440nm波段内ipls模型具有很好的预测精度，因此选用430nm的光。
所述检测部5光路入射和出射的石英窗口7为石英玻璃材质，直接设置在检测管道1中部，并进行密封处理。
所述检测管道1的末端设有H11T_16K的内螺纹升降式止回阀3，确保回注水在检测管道内单向流动。
工作原理如下，根据朗伯比尔定律建立了待测物质吸光度或透射率与浓度之间的关系，即当一束平行光垂直照射待测水样时，水样会对特定波长的光进行吸收，其吸光度A待测组分浓度c和吸光厚度l成正比关系，而透过率T与c、l成反比关系，表达式如下：
Figure BDA0003137667920000051
式中：A(λ)—待测溶液吸光度；
I0—入射光强度；
It—透射光强度；
Tt—透射比，即It与I0的比值；
c—待测组分浓度；
l—吸光厚度；
ε—摩尔吸光系数。
当待测溶液中含有多种互不影响的组分共同存在时，在同一波长处，该溶液总的吸光度等于溶液中各组分的吸光度之和。总吸光度计算公式如下：
Figure BDA0003137667920000052
式中：A1，A2，A3，...，An—各组分的吸光度；
εi—各组分吸光系数；
ci—各组分浓度；
A—混合组分的总吸光度。
本设计是基于化学计量学原理得到待测样本光谱信息和不同浓度待测样本之间的关系并建成一个数据库，在测量现场利用单一波长紫外激光发射器对待测样本进行快速检测，并将透过率信息代入数据库得到测量现场回注水的含油量信息。本发明中采用的化学计量学建模方法是偏最小二乘回归。
偏最小二乘回归建模原理
偏最小二乘回归法(Partial Least Squares Regression，简称PLSR)是通过建立因变量和自变量之间的相互关系，通过已知的自变量数值对因变量的数值进行预测且在数据量较小，数据间线性关系较大时适用，偏最小二乘回归法建模其过程如下：
记自变量组n次标准化观测数据矩阵为A，因变量组为B：
Figure BDA0003137667920000061
提取出两个变量组的第一对分量(U1，V1)，并使其相关性达到最大。
将条件极值问题转化为数学条件极值问题：
Figure BDA0003137667920000062
Figure BDA0003137667920000063
Figure BDA0003137667920000064
假设回归模型为：
Figure BDA0003137667920000065
则回归系数向量的最小二乘估计如下：
Figure BDA0003137667920000066
将A和B用残差矩阵A1和B1代替，重复上述计算过程。
Figure BDA0003137667920000071
计算残差为：
Figure BDA0003137667920000072
如果残差矩阵B1中元素的绝对值近似为0，则可认为精度已达到第一分量所建立回归公式的要求，此时可以停止成分的提取。否则继续重复上述计算步骤：
α(2)＝[α21,...,α2m]T,β(2)＝[β21,…,β2p]T
Figure BDA0003137667920000073
和
Figure BDA0003137667920000074
是第二对分量的得分向量，这时有下式成立：
Figure BDA0003137667920000075
将Uk＝αk1x1+···+αkmxm，(k＝1,2,…,r)代入Y＝U1τ(1)+…+Urτ(r)，可得到p个因变量的偏最小二乘回归式：
yj＝cj1x1+…+cjmxm,(j＝1,2,…,p)
回归模型评价指标：相关系数r或决定系数R2的数值越大，校正集交叉验证均方根误差RMSECV、验证集外部检验均方根误差RMSEP以及系统偏差Bias的值越小时，所建立的回归模型预测精度越高，预测效果越好。如果RMSECV远小于RMSEP，则意味着校正集样本的代表性差。如果RMSEP远远小于RMSECV，则表明预测集样本的代表性较差。
Figure BDA0003137667920000076
式中：
Figure BDA0003137667920000077
—光谱建模预测值；
Figure BDA0003137667920000078
—光谱建模预测值的算数平均值；
Figure BDA0003137667920000081
—标准方法测定值的算数平均值。
Figure BDA0003137667920000082
式中：
Figure BDA0003137667920000083
—光谱建模预测值；
Figure BDA0003137667920000084
—标准方法测定值的算数平均值。
Figure BDA0003137667920000085
Figure BDA0003137667920000086
Figure BDA0003137667920000087
利用偏最小二乘法建立的待测样本含量与光谱信息关系数据库保存在光电处理器9中，方便测量时调用。
检测过程每2小时进行一次。
1)首先开启控制开关12，使检测部5进入工作状态。检测管道进样，在对回注水含油量进行检测时，先开启减压阀门2使其进入工作位置，回注水以低压状态进入检测管道1，保持该流动状态5分钟使检测管道1中水质稳定。
2)进行回注水含油量检测：激光发射器6发射出波长为430nm的光束并经过入射窗口-回注水-出射窗口三层介质到达激光接收器8。激光接收器8将透射率数据转换为电信号并传输到光电处理器9。光电处理器9接收到电信号后，会将此电信号带入到利用偏最小二乘回归法所建立模型的数据库中，由此得出该回注水样本的含油量。
3)分析结果表示与传输：光电处理器9将建模分析结果以电信号形式发送到数据传输中心10，数据传输中心会将结果信号输送到位于回注水处理站的远程控制中心。此外，光电处理器9也会将结果信号发送到显示屏11可本地显示回注水含油量。
本发明采用430nm波段下透过率数据对回注水含油量进行表征，可准确高效检测回注水含油量。整体装置简单，稳定性强，可实现系统的长期高效运行。
综上所述，本一种油田回注水含油量在线检测装置，结构设计合理，设备布局灵活简单，微机控制自动化程度高，减少人工劳动强度；整个装置采用光学检测的方法，实现了回注水从污水处理站到注水井过程中的在线监测，能够及时的反映回注水含油量变化趋势，便于技术人员对水处理工艺做出及时调整；装置检测部分旁接于回注水干管，并且采用光学检测的方法不会造成二次污染；利用偏最小二乘回归建模的方法获取回注水含油量分析的最适波长，利用最适波长进行回注水含油量分析，提高了检测结果的可信度。

Claims (9)

1.一种油田回注水含油量在线检测装置，其特征在于：包括检测管道(1)、减压阀门(2)、内螺纹升降式止回阀(3)、法兰球阀(4)和检测部(5)，所述检测管道(1)一端从回注水管道的管壁上开口旁接出来，另一端沿回注水方向在下游某处再返回回注水管道，检测管道(1)呈倒U状，检测管道(1)一侧管由上至下依次设有减压阀门(2)和法兰球阀(4)，检测管道(1)另一侧管由上至下依次设有内螺纹升降式止回阀(3)和法兰球阀(4)，检测管道(5)中部设有检测部(5)。
2.根据权利要求书1所述的一种油田回注水含油量在线检测装置，其特征在于：所述检测部(5)包括激光发射器(6)、石英窗口(7)、激光接收器(8)、光电处理器(9)、数据传输中心(10)、显示屏(11)和控制开关(12)，所述石英窗口(7)设于检测管道(1)中部，石英窗口(7)相对两侧分别设有激光发生器(6)和激光接收器(8)，激光发射器(6)通过导线与光电处理器(9)连接，光电处理器(9)通过导线分别与激光接收器(8)、数据传输中心(10)、显示屏(11)和控制开关(12)连接。
3.根据权利要求书2所述的一种油田回注水含油量在线检测装置，其特征在于：激光发射器(6)发射出波长为400nm～460nm的光。
4.根据权利要求书2所述的一种油田回注水含油量在线检测装置，其特征在于：石英窗口(7)的厚度与检测管道(1)相同为20mm，石英窗口(7)为弧形，曲率与检测管道(1)相同，数量为两个。
5.根据权利要求书2所述的一种油田回注水含油量在线检测装置，其特征在于：光电处理器(9)控制激光发射器(6)发射出的光。
6.根据权利要求书2所述的一种油田回注水含油量在线检测装置，其特征在于：光电处理器(9)将分析结果以电信号形式经导线传输到显示屏(11)，在本地显示含油量。
7.根据权利要求书2所述的一种油田回注水含油量在线检测装置，其特征在于：数据传输中心(10)的是将光电处理器(9)转换的电信号发送到远程的控制中心。
8.根据权利要求书2所述的一种油田回注水含油量在线检测装置，其特征在于：控制开关(12)实现光电处理器(9)的开启或关闭。
9.根据权利要求书1所述的一种油田回注水含油量在线检测装置，其特征在于：所述的检测部(5)与检测管道(1)之间采用法兰连接方式。
CN202110723721.5A 2021-06-29 2021-06-29 一种油田回注水含油量在线检测装置 Pending CN113405998A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110723721.5A CN113405998A (zh) 2021-06-29 2021-06-29 一种油田回注水含油量在线检测装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110723721.5A CN113405998A (zh) 2021-06-29 2021-06-29 一种油田回注水含油量在线检测装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113405998A true CN113405998A (zh) 2021-09-17

Family

ID=77679944

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110723721.5A Pending CN113405998A (zh) 2021-06-29 2021-06-29 一种油田回注水含油量在线检测装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113405998A (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1687746A (zh) * 2005-05-08 2005-10-26 西安交通大学 一种在线测量含油污水中含油浓度的方法及其装置
CN104535519A (zh) * 2014-12-12 2015-04-22 东北石油大学 油田污水中聚丙烯酰胺浓度的在线检测装置
CN104730099A (zh) * 2015-04-09 2015-06-24 上海理工大学 含油污泥含水率和含油率同时测量方法
CN107748149A (zh) * 2017-09-28 2018-03-02 中国石油天然气集团公司 基于紫外荧光法的在线含油污水检测装置及检测方法
CN108956465A (zh) * 2018-07-27 2018-12-07 天津大学 一种用于油田回注水在线监测的插入式结构

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1687746A (zh) * 2005-05-08 2005-10-26 西安交通大学 一种在线测量含油污水中含油浓度的方法及其装置
CN104535519A (zh) * 2014-12-12 2015-04-22 东北石油大学 油田污水中聚丙烯酰胺浓度的在线检测装置
CN104730099A (zh) * 2015-04-09 2015-06-24 上海理工大学 含油污泥含水率和含油率同时测量方法
CN107748149A (zh) * 2017-09-28 2018-03-02 中国石油天然气集团公司 基于紫外荧光法的在线含油污水检测装置及检测方法
CN108956465A (zh) * 2018-07-27 2018-12-07 天津大学 一种用于油田回注水在线监测的插入式结构

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张晓凤等: "《现代仪器分析实验》", vol. 1, 31 October 2020, 重庆大学出版社, pages: 39 - 40 *
张雨佳: "油田回注水含油量多光谱信息融合表征研究", 中国优秀硕士学位论文全文数据库, no. 3, pages 19 - 127 *
陈竞韬: "油田回注水油分含量荧光检测技术研究", 中国优秀硕士学位论文全文数据库, pages 19 - 80 *
齐晗兵等: "油田联合站含油污水透射光谱分析研究", 环境科学与管理, vol. 43, no. 8, pages 146 - 148 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103558179B (zh) 一种测量管道内气液两相流的截面相含率的装置及方法
CN102519897B (zh) 一种基于led多特征波长的水质cod检测装置
CN103983595B (zh) 一种基于紫外-可见光谱处理的水质浊度解算方法
CN102809544B (zh) 总铅在线自动监测仪
CN102519916B (zh) 一种在线检测农药浓度的方法和装置
CN107167450A (zh) 变压器油中气体及微水在线检测系统
US10788416B2 (en) Multiple wavelength light source for colorimetric measurement
CN104535519A (zh) 油田污水中聚丙烯酰胺浓度的在线检测装置
CN103575666A (zh) 一种缓蚀剂残余浓度在线光电检测装置及检测方法
CN205958442U (zh) 一种基于光谱测量技术的双光路水体环境在线测量装置
CN201607402U (zh) 煤质含硫量紫外吸收光谱测量装置
CN101949825B (zh) 光开放环境下的叶片水分近红外无损检测装置及方法
DE19624844A1 (de) Vorrichtung zur Messung des Partialdruckes von in Flüssigkeiten gelösten Gasen
CN112730299B (zh) 一种基于井下红外光谱的气油比测量方法及装置
CN107796794A (zh) 基于紫外荧光法的在线含油污水检测方法
CN106522937A (zh) 一种基于井下随钻光谱钻井过程中h2s监测方法及系统
CN113405998A (zh) 一种油田回注水含油量在线检测装置
CN103558177A (zh) 生肉组织水分近红外检测装置及检测方法
CN2526832Y (zh) 多功能谱学微型电化学流动池
CN205504126U (zh) 一种三通阀控制系统
CN114324166A (zh) 基于浊度校正的自清洁式精细谱水体参数测量装置与方法
CN106404714B (zh) 一种基于井下近红外随钻光谱早期溢流监测的方法及系统
CN114047142B (zh) 一种油水气三相流含水率实时检测方法及装置
RU116893U1 (ru) Скважинное устройство для измерения оптических свойств нефти на устье скважины
CN220019343U (zh) 一种螺旋形波导管的地下水硝酸盐传感系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination