CN212060025U - 一种油水含量分析仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于液体混合介质测量设备技术领域，涉及一种油水含量分析仪，包括液体测量管段及安装于所述液体测量管段上的表头；液体测量管段内安装有电导率传感器、电容传感器及微波传感器，电导率传感器、电容传感器及微波传感器分别与表头内的信号处理电路连接；液体测量管段的内壁设有绝缘内衬，电导率传感器位于绝缘内衬的内表面，电容传感器位于绝缘内衬的外表面。当含水率变化时，电容传感器表现出电容特性、电导率传感器表现出电导特性、微波传感器表现出微波特性，经过信号处理电路进行相应的处理分析，并对数据进行加权平均计算即可得到原油中真实的含水率。
Description
技术领域
本实用新型属于液体混合介质测量设备技术领域，涉及一种油水含量分析仪。
背景技术
从井中采出的原油一般都含有一定量的水，原油含水量是石油化工行业一个重要的参数，检测原油含水量是原油开采、脱水、处理、集输计量、储运销售及石油炼制等过程被普遍关注的问题。因此，对原油中的含水量进行测量是十分有必要的。
目前，常用的测量方法有蒸馏法、电容法、射频法，蒸馏法分析周期长、能耗大、耗费人力，且存在一定程度的环境污染；电容法虽然设备简单，但在一定范围内测量精度太低，难以满足要求；射频法测量精度虽然高，但是造价昂贵、技术难度较高。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种油水含量分析仪，能够实时对管道输送站点、采油井组和油井管道输油的原油含水率进行精确测量，含水率测量范围为0～100％。
本实用新型的目的是通过以下技术方案来解决的：
这种油水含量分析仪，包括液体测量管段及安装于所述液体测量管段上的表头；所述液体测量管段内安装有电导率传感器、电容传感器及微波传感器，所述电导率传感器、电容传感器及微波传感器分别与表头内的信号处理电路连接；所述液体测量管段的内壁设有绝缘内衬，所述电导率传感器位于绝缘内衬的内表面，所述电容传感器位于绝缘内衬的外表面。
进一步，所述液体测量管段内还设置有温度传感器，所述温度传感器与信号处理电路连接。无论是电导测量还是电容测量都极易受温度变化影响，因此还需要对混合液的温度进行测量：由于原油的介电常数受温度的影响很小，可以忽略不计；而水的相对介电常数随温度的增加而呈近线性关系减小，因此需要通过温度补偿对水的介电常数进行修正。
进一步，所述微波传感器包括微波发射端和微波接收端，根据水和原油的介电常数、损耗因子的不同，利用水和原油吸收波的能量不同，通过微波传感器精确测量波峰的谐振频率并经过信号处理电路的处理得到原油中的含水量。
可选地，所述微波发射端和微波接收端分别安装于液体测量管段的两端；或者，所述微波发射端和微波接收端并排安装于液体测量管段内。
可选地，根据不同类型的传感器及其相关参数，所述微波发射端和微波接收端的中心连线可以与液体测量管段的中心轴线相互垂直。
进一步，所述电导率传感器采用多个第一导电金属环，多个所述第一导电金属环对称分布于绝缘内衬的内表面，与油水混合液接触。含水率的微小变化，会引起含水原油介电常数的较大变化，可将介电常数的变化反映为电导率值的变化，进而反馈给信号处理电路。
进一步，所述电容传感器采用多个第二导电金属环，多个所述第二导电金属环对称分布于绝缘内衬的外表面，不与油水混合液接触。含水率的微小变化，会引起含水原油介电常数的较大变化，可将介电常数的变化反映为电容值的变化，进而反馈给信号处理电路。
进一步，所述表头上设置有用于显示数据信息的显示屏，所述显示屏与表头内的信号处理电路连接。
进一步，所述液体测量管段与输油管道通过法兰盘连接。
进一步，所述表头通过表头下方的连接螺栓固定在液体测量管段上。
进一步，所述绝缘内衬采用陶瓷材质或PEEK材料或聚四氟乙烯制成。
与现有技术相比，本实用新型提供的技术方案包括以下有益效果：该油水含量分析仪，可直接与输油管道连接，油水混合液分别流经电容传感器、电导率传感器、微波传感器，当含水率变化时，相对介电常数也相应会变化，电容传感器表现出电容特性、电导率传感器表现出电导特性、微波传感器表现出微波特性，经过信号处理电路进行相应的处理分析，并对数据进行加权平均计算即可得到原油中真实的含水率。
另一方面，通过在液体管道内安装温度传感器，能够对液体管道内混合液体的实时温度进行检测，并将检测到的温度数据信息反馈给信号处理电路，信号处理电路通过温度补偿对水的介电常数进行修正，使整个油水含量分析仪的测量数据更加精确、可靠。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，与说明书一起用于解释本实用新型的原理。
为了更清楚地说明本实用新型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，对于本领域普通技术人员而言，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。
图1为本实用新型提供的油水含量分析仪的结构示意图；
图2为图1的侧视图。
其中：1、电导率传感器；2、电容传感器；3、微波传感器；4、法兰盘；5、绝缘内衬；6、液体测量管段；7、表头；8、微波发射端；9、微波接收端。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本实用新型相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与所附权利要求书中所详述的、本实用新型的一些方面相一致的装置的例子。
为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步详细描述。
实施例
参见图1-2所示，本实用新型提供了一种油水含量分析仪，包括液体测量管段6及安装于所述液体测量管段6上的表头7；液体测量管段6内安装有电导率传感器1、电容传感器2及微波传感器3，电导率传感器1、电容传感器2及微波传感器3分别与表头7内的信号处理电路连接；液体测量管段6的内壁设有绝缘内衬5，电导率传感器1位于绝缘内衬5的内表面，电容传感器2位于绝缘内衬5的外表面。
进一步，液体测量管段6内还设置有温度传感器，温度传感器与信号处理电路连接。无论是电导测量还是电容测量都极易受温度变化影响，因此还需要对混合液的温度进行测量：由于原油的介电常数受温度的影响很小，可以忽略不计；而水的相对介电常数随温度的增加而呈近线性关系减小，因此需要通过温度补偿对水的介电常数进行修正。
进一步，微波传感器3包括微波发射端8和微波接收端9，根据水和原油的介电常数、损耗因子的不同，利用水和原油吸收波的能量不同，通过微波传感器精确测量波峰的谐振频率并经过信号处理电路的处理得到原油中的含水量。
可选地，微波发射端8和微波接收端9分别安装于液体测量管段6的两端；或者，微波发射端8和微波接收端9并排安装于液体测量管段6内。
可选地，根据不同类型的传感器及其相关参数，所述微波发射端和微波接收端的中心连线可以与液体测量管段的中心轴线相互垂直。
进一步，电导率传感器1采用多个第一导电金属环，多个第一导电金属环对称分布于绝缘内衬5的内表面，与油水混合液接触。含水率的微小变化，会引起含水原油介电常数的较大变化，可将介电常数的变化反映为电导率值的变化，进而反馈给信号处理电路。
进一步，电容传感器2采用多个第二导电金属环，多个第二导电金属环对称分布于绝缘内衬5的外表面，不与油水混合液接触。含水率的微小变化，会引起含水原油介电常数的较大变化，可将介电常数的变化反映为电容值的变化，进而反馈给信号处理电路。
进一步，表头7上设置有用于显示数据信息的显示屏，显示屏与表头7内的信号处理电路连接。
进一步，液体测量管段6与输油管道通过法兰盘4连接。
进一步，表头7通过表头7下方的连接螺柱固定在液体测量管段6上。
由于电容法和电导法均是根据电流变化而进行测量的，因此液体测量管段6的内衬必须为绝缘内衬5，可采用陶瓷材质或PEK材料制成。
这种油水含量分析仪，用于测量油水混合液的两相流，其工作原理如下：液体测量管段6可直接和输油管道连接，流体经搅拌均匀，流经液体测量管段6，油水混合液分别流经电导率传感器1、电容传感器2、微波传感器3，电导率传感器1、电容传感器2、微波传感器3均会发生相应的变化，根据此变化值即可计算并分析出油和水的含量。
当含水量变化时，电容传感器2表现出电容特性、电导率传感器1表现出电导特性、微波传感器3表现出微波特性，经过信号处理电路进行相应的处理分析，并对数据进行加权平均计算即可得到原油中真实的含水率。其中，加权平均计算过程中的权重参考多次实验后，根据电导率传感器1、电容传感器2、微波传感器3分别对原油中含水率的影响确定。
优选地，液体测量管段6内还设置有温度传感器，温度传感器与信号处理电路连接。无论是电导测量还是电容测量都极易受温度变化影响，因此还需要对混合液的温度进行测量：由于原油的介电常数受温度的影响很小，可以忽略不计；而水的相对介电常数随温度的增加而呈近线性关系减小，为精确起见，拟合水的相对介电常数的二次最佳平方逼近公式为：
εw＝91.1238-0.5077t+0.0015t2
式中，t为温度传感器检测到的混合液的实时温度数值，εw为通过温度补偿后得到的修正后的水的介电常数。
以上所述仅是本实用新型的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。
应当理解的是，本实用新型并不局限于上述已经描述的内容，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本实用新型的范围仅由所附的权利要求来限制。
Claims (10)
1.一种油水含量分析仪，其特征在于，包括液体测量管段(6)及安装于所述液体测量管段(6)上的表头(7)；所述液体测量管段(6)内安装有电导率传感器(1)、电容传感器(2)及微波传感器(3)，所述电导率传感器(1)、电容传感器(2)及微波传感器(3)分别与表头(7)内的信号处理电路连接；所述液体测量管段(6)的内壁设有绝缘内衬(5)，所述电导率传感器(1)位于绝缘内衬(5)的内表面，所述电容传感器(2)位于绝缘内衬(5)的外表面。
2.根据权利要求1所述的油水含量分析仪，其特征在于，所述液体测量管段(6)内还设置有温度传感器，所述温度传感器与信号处理电路连接。
3.根据权利要求1所述的油水含量分析仪，其特征在于，所述微波传感器(3)包括微波发射端(8)和微波接收端(9)。
4.根据权利要求3所述的油水含量分析仪，其特征在于，所述微波发射端(8)、微波接收端(9)分别安装于液体测量管段(6)的两端。
5.根据权利要求1所述的油水含量分析仪，其特征在于，所述电导率传感器(1)采用多个第一导电金属环，多个所述第一导电金属环对称分布于绝缘内衬(5)的内表面。
6.根据权利要求1所述的油水含量分析仪，其特征在于，所述电容传感器(2)采用多个第二导电金属环，多个所述第二导电金属环对称分布于绝缘内衬(5)的外表面。
7.根据权利要求1所述的油水含量分析仪，其特征在于，所述表头(7)上设置有用于显示数据信息的显示屏，所述显示屏与表头(7)内的信号处理电路连接。
8.根据权利要求1所述的油水含量分析仪，其特征在于，所述液体测量管段(6)与输油管道通过法兰盘(4)连接。
9.根据权利要求1所述的油水含量分析仪，其特征在于，所述表头(7)通过表头(7)下方的连接螺柱固定在液体测量管段(6)上。
10.根据权利要求1-9任一项所述的油水含量分析仪，其特征在于，所述绝缘内衬(5)采用陶瓷材质或PEEK材料或聚四氟乙烯制成。
Priority Applications (1)
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| CN202020829834.4U CN212060025U (zh) | 2020-05-18 | 2020-05-18 | 一种油水含量分析仪 |
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| CN202020829834.4U CN212060025U (zh) | 2020-05-18 | 2020-05-18 | 一种油水含量分析仪 |
Publications (1)
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| CN212060025U true CN212060025U (zh) | 2020-12-01 |
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Family Applications (1)
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113884543A (zh) * | 2021-09-27 | 2022-01-04 | 西安浩宇腾飞电子科技有限公司 | 一种原油含水量分析仪及分析方法 |
| CN116008310A (zh) * | 2023-02-21 | 2023-04-25 | 江苏麦赫物联网科技有限公司 | 一种快速安装的在线式原油含水率检测装置及其安装方法 |
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- 2020-05-18 CN CN202020829834.4U patent/CN212060025U/zh active Active
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