CN209690224U - 一种基于同轴线相位法的原油含水仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种基于同轴线相位法的原油含水仪，其解决了现有原油含水仪测量精度较低和稳定性较差的技术问题，其包括测量单元、测量电极和测量外管，测量单元设于测量外管的外部上方，测量电极设于测量外管中，测量电极设为U型结构，测量电极的两个侧壁穿过测量外管至测量外管的上方，测量电极的两端分别设有电极保护盖；测量单元包括中央处理器、振荡器、驱动器、检测电路和源射频开关，中央处理器分别与源射频开关和检测电路电连接，振荡器分别与驱动器和检测电路电连接，驱动器与源射频开关电连接，源射频开关的输出端连接到测量电极，测量电极与检测电路电连接，本实用新型可广泛用于原油含水测量技术领域。

Description

一种基于同轴线相位法的原油含水仪

技术领域

本实用新型涉及原油含水测量技术领域，尤其是涉及一种基于同轴线相位法的原油含水仪。

背景技术

含水精确测量是多年来油田一直关注的问题，能够精确测量产出液的含水值，可以为稳油控水提供最重要、最直接的依据，油田产出水中通常含有一定的盐分，即矿化度，不同地区的矿化度常常差异很大，矿化度的变化将导致流体的密度，导电性，质量吸收系数和黏度等物性变化，使得常规的含水测量仪器的测量精度大大降低，理论和实际都表明，1％矿化度的变化会给油水比率的测量带来百分之十几的影响；并且由于油、水的介电系数受温度影响很大，水在20度时介电系数为80、在50度为70、100度为56，各种油品的介电系数的温度系数也不相同，实际测量的条件和含水分析仪标定的条件差异很大，会导致乳化油介电常数发变化，稳定性较差。

发明内容

本实用新型就是针对现有原油含水仪测量精度较低和稳定性较差的技术问题，提供一种测量精度较高和稳定性较好的基于同轴线相位法的原油含水仪。

为此，本实用新型包括测量单元、测量电极和测量外管，测量单元设于测量外管的外部上方，测量电极设于测量外管中，测量电极设为U型结构，测量电极的两个侧壁穿过测量外管至测量外管的上方，测量电极的两端分别设有电极保护盖；测量单元包括中央处理器、振荡器、驱动器、检测电路和源射频开关，中央处理器分别与源射频开关和检测电路电连接，振荡器分别与驱动器和检测电路电连接，驱动器与源射频开关电连接，源射频开关的输出端连接到测量电极，测量电极与检测电路电连接。

优选的，测量电极为U型结构的同轴电缆传感器。

优选的，测量电极与测量外管内壁连接处设有内绝缘垫，测量电极与测量外管外壁连接处设有外绝缘垫。

优选的，测量电极的两端分别设有绝缘螺母，电极保护盖设于绝缘螺母的外部。

优选的，检测电路包括相位检波器和幅值检测器。

优选的，检测电路前端电连接有接收放大器，检测电路通过接收放大器与测量电极电连接。

优选的，接收放大器前端电连接有接收射频开关，接收放大器通过接收射频开关与测量电极电连接。

优选的，测量电极处设有测温探头，测温探头与中央处理器电连接。

优选的，源射频开关与接收射频开关均为单刀双掷模拟开关。

本实用新型结构简单，利用同轴线结构的同轴电缆传感器，油水混合物在同轴电缆传感器的内导体和外导体之间流动，通过测量电磁波在同轴电缆传感器内传播时产生的相位差来测量油水混合物的介电系数；通过测量油水混合物的幅度衰减来测量电导率，通过测温探头测量油水混合物的温度，然后通过油水混合物的电导率和温度修正由于含水矿化度、油水乳化和温度变化导致的测量介电常数偏差，最后通过油水混合物的修正介电系数，拟合计算原油含水率，测量结果受原油的温度，矿化度影响小，操作方便，测量精度较高。

附图说明

图1为本实用新型的结构剖视图；

图2为测量电极的结构示意图；

图3为内绝缘垫的结构示意图；

图4为外绝缘垫的结构示意图；

图5为绝缘螺母的结构示意图；

图6为电极保护盖的结构示意图；

图7为本实用新型的原理框图。

图中符号说明：

1.测量单元；2.电极保护盖；3.绝缘螺母；4.外绝缘垫；5.内绝缘垫；6.测量电极；7.测量外管。

具体实施方式

下面参照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。

如图1所示，本实用新型包括测量单元1、测量电极6和测量外管7，测量单元1设于测量外管7的外部上方，测量电极6设于测量外管7中，如图2所示，测量电极6为同轴电缆传感器，同轴电缆传感器包括同心设置的内导体和外导体，同轴电缆传感器设为U型结构，测量电极6的两个侧壁穿过测量外管7至测量外管7的上方。

如图3所示，测量电极6与测量外管7内壁连接处设有内绝缘垫5，如图4所示，测量电极6与测量外管7外壁连接处设有外绝缘垫4；如图5所示，测量电极6两个侧壁的端部分别设有绝缘螺母3，如图6所示，绝缘螺母3的外部设有电极保护盖2。

如图7所示，测量单元1包括中央处理器、振荡器、驱动器、接收放大器、接收射频开关、检测电路、源射频开关和校正电极，中央处理器分别与源射频开关、接收射频开关和检测电路电连接，振荡器分别与驱动器和检测电路电连接，驱动器与源射频开关电连接，源射频开关的输出端连接到测量电极，测量电极与检测电路电连接。

振荡器的输出端分别连接到驱动器和检测电路，向驱动器和检测电路产生200MHz～500MHz的正弦波信号，驱动器的输出端连接到源射频开关，源射频开关采用单刀双掷模拟开关，源射频开关的共用端接驱动器的输出端，源射频开关的常开触点连接到校正电极的输入端，源射频开关的常闭触点接入到测量电极的输入端。

测量电极的输出端连接有射频接收开关，射频接收开关采用单刀双掷模拟开关，射频接收开关的常闭触点连接到测量电极的输出端，射频接收开关的常开触点连接到校正电极的输出端，射频接收开关的共用端连接到接收放大器的输入端，驱动器的信号通过源射频开关控制经过测量电极或校正电极到接收放大器。

接收放大器的输出端连接到检测电路，检测电路包括相位检波器和幅值检测器，接收放大器将接收的放大信号分别输入到相位检测器和幅值检测器，相位检测器和幅值检测器将接收的放大信号和振荡器的正弦波信号进行比较处理，可以检测到两个信号幅度比值和相位差。

中央处理器通过控制源射频开关和射频接收开关的常开触点接通，即可测量具有固定相位差和幅度比值的校正电极对应测量值；通过控制源射频开关和射频接收开关的常闭触点接通，即可测量经过测量电极相位差和幅度比值。

测量电极处设有测温探头，测温探头与中央处理器电连接，通过温度探头测量油水混合的温度值，并将温度值传送到中央处理器。

检测电路的输出端连接到中央处理器，将幅度比值和相位差传送到中央处理器，中央处理器相位差信号进行调节并计算油水混合的符合介电系数、通过幅度比值信号分析计算油水混合的电导率、通过温度值信号计算油水混合的温度值，按照计算及修正的标定策略测量油水混合物的含水率。

工作时，振荡器分别向驱动器和检测电路发送正弦波信号，驱动器的信号通过源射频开关控制经过测量电极或校正电极到接收放大器，接收放大器将接收的放大信号分别输入到相位检测器和幅值检测器，相位检测器和幅值检测器将接收的放大信号和振荡器的正弦波信号进行比较处理，得到幅度比值和相位差，并将幅度比值和相位差传送到中央处理器，中央处理器按照计算及修正的标定策略测量油水混合物的含水率。

惟以上所述者，仅为本实用新型的具体实施例而已，当不能以此限定本实用新型实施的范围，故其等同组件的置换，或依本实用新型专利保护范围所作的等同变化与修改，皆应仍属本实用新型权利要求书涵盖之范畴。

Claims (9)

1.一种基于同轴线相位法的原油含水仪，其包括测量单元、测量电极和测量外管，所述测量单元设于所述测量外管的外部上方，所述测量电极设于所述测量外管中，其特征在于，所述测量电极设为U型结构，所述测量电极的两个侧壁穿过所述测量外管至测量外管的上方，所述测量电极的两端分别设有电极保护盖；所述测量单元包括中央处理器、振荡器、驱动器、检测电路和源射频开关，所述中央处理器分别与所述源射频开关和所述检测电路电连接，所述振荡器分别与所述驱动器和所述检测电路电连接，所述驱动器与所述源射频开关电连接，所述源射频开关的输出端连接到所述测量电极，所述测量电极与所述检测电路电连接。

2.根据权利要求1所述的基于同轴线相位法的原油含水仪，其特征在于所述测量电极为同轴电缆传感器。

3.根据权利要求1所述的基于同轴线相位法的原油含水仪，其特征在于所述测量电极与所述测量外管内壁连接处设有内绝缘垫，所述测量电极与所述测量外管外壁连接处设有外绝缘垫。

4.根据权利要求1所述的基于同轴线相位法的原油含水仪，其特征在于所述测量电极的两端分别设有绝缘螺母，所述电极保护盖设于所述绝缘螺母的外部。

5.根据权利要求1所述的基于同轴线相位法的原油含水仪，其特征在于所述检测电路包括相位检波器和幅值检测器。

6.根据权利要求1所述的基于同轴线相位法的原油含水仪，其特征在于所述检测电路前端电连接有接收放大器，所述检测电路通过所述接收放大器与所述测量电极电连接。

7.根据权利要求6所述的基于同轴线相位法的原油含水仪，其特征在于所述接收放大器前端电连接有接收射频开关，所述接收放大器通过所述接收射频开关与所述测量电极电连接。

8.根据权利要求1所述的基于同轴线相位法的原油含水仪，其特征在于所述测量电极处设有测温探头，所述测温探头与所述中央处理器电连接。

9.根据权利要求7所述的基于同轴线相位法的原油含水仪，其特征在于所述源射频开关与所述接收射频开关均为单刀双掷模拟开关。