CN214703627U - 一种原油含水分析仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及石油行业测量仪表技术领域，尤其涉及一种原油含水分析仪。分析仪包含测量装置本体，测量装置本体的管道(3)的两侧分别为进口法兰(1)和出口法兰(2)，管道(3)上安装有传感器腔体(14)，传感器腔体(14)内部连通探棒固定装置(10)，探棒固定装置(10)连通含水监测探棒(8)；在管道(3)上布置有放空取样口(4)，放空取样口(4)上安装有球阀；放空取样口(4)、球阀(19)用来实现仪器取样放空功能。解决了独立传感器安装费用成本高以及人工取样劳动强度大、效率低、随机性大、误差大等技术瓶颈问题。

Description

一种原油含水分析仪

技术领域

本实用新型涉及石油行业测量仪表技术领域，尤其涉及一种原油含水分析仪。

背景技术

含水测量方面：目前国内各油田原油含水率的测量方法一般分为两种，即人工测量法和在线测量法。大部分采用的是人工取样测量法，人工取样测量法根据油水分离手段的不同分为蒸馏法、电脱法等；小部分采用在线测量法，主要有密度法、电磁波相位法、电磁波衰减法、高能射线法等，密度法是确定含水原油密度值后，根据纯油密度和纯水密度计算含水率。电磁波相位法和衰减法，主要是将一束高频电磁波通过波导方式通过油水混合物，通过测量电磁波的衰减和相移，便可反应原油的含水率。高能射线法的原理是根据油、水对高能射线能量的吸收能力的差别，采用穿透式结构来测量含水率。

压力与温度测量方面，各大油田均装有温度和压力变送器。

现有技术缺点：含水率测量方面，人工测量法的取样时间较长，无法实时测量，取样随机性较大，费时费力，无法满足智能油田生产需求。在线测量法类的仪表，密度法测量误差较大；电磁波相位法和衰减法均受矿化度的影响较大，测量规律较难掌握，测试结果误差较大，同时对不同段的含水敏感度也不一致；高能射线法应用过程中存在一定安全隐患。

压力和温度测量方面，独立安装压力和温度变送器，费用成本较高。

由此可见，缺乏一种低成本、质量好、功能多、全量程范围测量精度高的原油含水分析仪。

通过申请查新检索，目前暂无此类专利。

实用新型内容

实用新型的目的：为了提供效果更好的一种原油含水分析仪，具体目的见具体实施部分的多个实质技术效果。

为了达到如上目的，本实用新型采取如下技术方案：

一种原油含水分析仪，其特征在于，分析仪包含测量装置本体，测量装置本体的管道3的两侧分别为进口法兰1和出口法兰2，管道 3上安装有传感器腔体14，传感器腔体14内部连通探棒固定装置10，探棒固定装置10连通含水监测探棒8；在管道3上布置有放空取样口4，放空取样口4上安装有球阀；放空取样口4、球阀19用来实现仪器取样放空功能。

本实用新型进一步技术方案在于，测量装置本体的管道3通过进口法兰1和出口法兰2接入管道。

本实用新型进一步技术方案在于，传感器腔体14中布置有传感器安装平台5，传感器安装平台5用于安装传感器，传感器安装平台 5用来固定安装仪器的含水、温度以及压力传感测量单元，实现含水、压力、温度的测量。

本实用新型进一步技术方案在于，传感器安装平台5设置有接地螺孔，接地螺孔用来使得仪表的接地。

本实用新型进一步技术方案在于，放空取样口4与球阀19通过螺纹方式连接。

本实用新型进一步技术方案在于，绝缘套7、含水监测探棒8、探棒锁紧螺母9、探棒固定装置10、探棒固定装置锁紧螺母11共同组成含水率传感器；含水监测探棒8放置在绝缘套7内部组成探棒；探棒插入探棒固定装置10通过探棒锁紧螺母9实现密封安装；探棒固定装置10安装在传感器安装平台5上通过探棒固定装置锁紧螺母 11锁死，实现密封安装。

本实用新型进一步技术方案在于，温度传感器12植入探棒固定装置10，压力传感器13安装于传感器安装平台5，温度传感器12、压力传感器13、含水率传感器均处于传感器腔体14内部；传感器腔体14通过螺纹与传感器安装平台5连接；电路板16安装在传感器腔体14内；电路板16上方设置有玻璃板17，玻璃板17搁置在传感器腔体14内；玻璃板17上方设置有玻璃板锁紧压盖18，玻璃板锁紧压盖18通过螺纹方式与传感器腔体14连接，并做好密封；

含水率传感器、温度传感器12、压力传感器13通过导线连接至电路板16，实现含水、温度、压力等数据的实时采集、显示、存储与传输；

传感器腔体14设置有电气接口，用来连接供电以及信号传输线缆。

本实用新型进一步技术方案在于，进口法兰1、出口法兰2、管道 3、放空取样口4、传感器安装平台5均由金属制成且通过焊接方式连接。

本实用新型进一步技术方案在于，探棒与探棒固定装置10连接处采用O形圈密封；探棒固定装置10与传感器安装平台5连接处采用O形圈密封。

本实用新型进一步技术方案在于，传感器腔体14与传感器安装平台5连接处，采用O形圈密封；

玻璃板锁紧压盖18与传感器腔体14连接处，采用O形胶垫密封。

本实用新型进一步技术方案在于，含水监测探棒8为实心或者空心。

采用如上技术方案的本实用新型，相对于现有技术有如下有益效果：该测量仪器针对目前油井井口压力、温度、含水率测量的弊端，解决了独立传感器安装费用成本高以及人工取样劳动强度大、效率低、随机性大、误差大等技术瓶颈问题。而相对于目前在线测量方法的密度法、电磁波法、高能射线法，则解决了误差大、可靠性低、测量范围窄等缺陷。同时规避矿化度影响，最大程度的降低气体影响，可应用于井场、增压点、转油站以及联合站等各类集输管道。

附图说明

为了进一步说明本实用新型，下面结合附图进一步进行说明：

图1为本仪器的结构图。

图2为本仪器现场连接示意图。

其中：1-进口法兰，2-出口法兰，3-管道，4-放空取样口，5- 传感器安装平台，6-接地螺孔，7-绝缘套，8-含水监测探棒，9-探棒锁紧螺母，10-探棒固定装置，11-探棒固定装置锁紧螺母，12-温度传感器，13-压力传感器，14-传感器腔体，15-电气接口，16-电路板， 17-玻璃板，18-玻璃板锁紧压盖，19-球阀；B1-输油管道；B2-原油含水分析仪；B3-第一管道兰；B4-第二管道法兰。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本实用新型，应理解下述具体实施方式仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

本专利提供多种并列方案，不同表述之处，属于基于基本方案的改进型方案或者是并列型方案。每种方案都有自己的独特特点。此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。文中未表述的固定方式，可以是螺纹固定，螺栓固定或者是胶水粘结等任意一种固定方式。

实施例一：结合图1和图2；一种原油含水分析仪，其特征在于，分析仪包含测量装置本体，测量装置本体的管道3的两侧分别为进口法兰1和出口法兰2，管道3上安装有传感器腔体14，传感器腔体14内部连通探棒固定装置10，探棒固定装置10连通含水监测探棒8；在管道3上布置有放空取样口4，放空取样口4上安装有球阀；放空取样口4、球阀19用来实现仪器取样放空功能。本处的技术方案所起到的实质的技术效果及其实现过程为如下：所述测量装置本体，主要有4类连接口，分别是混合液进口、混合液出口、放空取样口以及各类传感器安装口。当混合液进入测量仪器，仪器内部安装的含水、压力以及温度监测传感器便可实时获取管道内原油的温度、压力以及含水率。

开创性地，以上各个效果独立存在，还能用一套结构完成上述结果的结合。

实施例二：作为进一步的可改进方案或者并列方案或可选择的独立方案，测量装置本体的管道3通过进口法兰1和出口法兰2接入管道。

实施例三：作为进一步的可改进方案或者并列方案或可选择的独立方案，传感器腔体14中布置有传感器安装平台5，传感器安装平台5用于安装传感器，传感器安装平台5用来固定安装仪器的含水、温度以及压力传感测量单元，实现含水、压力、温度的测量。

实施例四：作为进一步的可改进方案或者并列方案或可选择的独立方案，传感器安装平台5设置有接地螺孔，接地螺孔用来使得仪表的接地。

实施例五：作为进一步的可改进方案或者并列方案或可选择的独立方案，放空取样口4与球阀19通过螺纹方式连接。

实施例六：作为进一步的可改进方案或者并列方案或可选择的独立方案，绝缘套7、含水监测探棒8、探棒锁紧螺母9、探棒固定装置10、探棒固定装置锁紧螺母11共同组成含水率传感器；含水监测探棒8放置在绝缘套7内部组成探棒；探棒插入探棒固定装置10通过探棒锁紧螺母9实现密封安装；探棒固定装置10安装在传感器安装平台5上通过探棒固定装置锁紧螺母11锁死，实现密封安装。

实施例七：作为进一步的可改进方案或者并列方案或可选择的独立方案，温度传感器12植入探棒固定装置10，压力传感器13安装于传感器安装平台5，温度传感器12、压力传感器13、含水率传感器均处于传感器腔体14内部；传感器腔体14通过螺纹与传感器安装平台5连接；电路板16安装在传感器腔体14内；电路板16上方设置有玻璃板17，玻璃板17搁置在传感器腔体14内；玻璃板17上方设置有玻璃板锁紧压盖18，玻璃板锁紧压盖18通过螺纹方式与传感器腔体14连接，并做好密封；

含水率传感器、温度传感器12、压力传感器13通过导线连接至电路板16，实现含水、温度、压力等数据的实时采集、显示、存储与传输；

传感器腔体14设置有电气接口，用来连接供电以及信号传输线缆。

实施例八：作为进一步的可改进方案或者并列方案或可选择的独立方案，进口法兰1、出口法兰2、管道3、放空取样口4、传感器安装平台5均由金属制成且通过焊接方式连接。

实施例九：作为进一步的可改进方案或者并列方案或可选择的独立方案，探棒与探棒固定装置10连接处采用O形圈密封；探棒固定装置10与传感器安装平台(5)连接处采用O形圈密封。

实施例十：作为进一步的可改进方案或者并列方案或可选择的独立方案，含水监测探棒8为实心或者空心。

安装顺序如下：第一步将探棒安装于探棒固定装置10，用探棒锁紧螺母9锁死；第二步将装有探棒的探棒固定装置10安装于传感器安装平台5，用探棒固定装置锁紧螺母11锁死。

进一步的，含水率传感器与管道3共同构成电磁波能量储集器。

温度传感器12植入探棒固定装置10，压力传感器13安装于传感器安装平台5，温度传感器12、压力传感器13、含水率传感器均处于传感器腔体14内部；传感器腔体14通过螺纹与传感器安装平台 5连接；电路板16安装在传感器腔体14内；电路板16上方设置有玻璃板17，玻璃板17搁置在传感器腔体14内；玻璃板17上方设置有玻璃板锁紧压盖18，玻璃板锁紧压盖18通过螺纹方式与传感器腔体14连接，并做好密封。

作为进一步的优选，电路板包含主控电路、人机接口电路、MODBUS 通讯电路。类似的电路实现均在本专利的可实现范围内，因各传感器均为成熟的传感器，不做进一步的限制和表述。

机械部分已经表述如下，作为不必要的进一步阐述，部分工作原理如下：

含水测量方面：含水率传感器导线连接至主控电路的能量测量芯片，实时监测能量变化，根据能量大小，进一步准确分析计算原油含水率。

温度测量方面：温度传感器12直接连接至主控电路A1的A/D采集端口，采用非接触测量方式，使用高精度集成温度芯片实现，测量工作电压4～30V，测量范围-50℃-150℃，无需校准。

压力测量方面：压力传感器13直接连接至主控电路A1的A/D采集端口，采用扩散硅的方式，被测介质的压力直接作用于传感器的膜片上(不锈钢或陶瓷)，使膜片产生与介质压力成正比的微位移，使传感器的电阻值发生变化，使用电子线路检测这一变化，并转换输出一个对应于这一压力的标准测量信号，供电电压3.3V，输出0.5-2.5V，对应量程0-6MPa。

人机接口电路连接至主控电路，实现仪表的参数设置以及相关数据显示。

MODBUS通讯电路连接至主控电路，实现仪表的数据远传功能。

数据计算处理过程：

首先，在仪器供电模式下，需要对含水测量相关参数进行标定，在常温下，在空气(纯油)中，记录含水0％时的能量J1，在含水10％混合液中，记录含水10％时的能量J2，在含水20％混合液中，记录含水20％时的能量J3，以此类推，记录含水100％时的能量J11。

进一步的，采用数值模拟，实现电场能量与含水率之间的函数关系：HS＝F{J(i)}，作为参量仪含水率的初始标定函数；

其次，温度测量采用循环移位的方式，实现任意个温度数据的实时平均值，消除异常温度抖动；

最后，压力测量采用循环移位的方式，实现任意个压力数据的实时平均值，消除异常压力抖动。

附图2为本仪器现场连接示意图。图中各个组件分别为输油管道 B1；原油含水分析仪B2；第一管道兰B3；第二管道法兰B4。具体连接方式如下：

原油含水分析仪B2的进口法兰与管道第一法兰B3通过螺栓连接，原油含水分析仪B2的出口法兰与管道第二法兰B4通过螺栓连接。原油含水分析仪垂直安装，油流自下而上流动。

本专利的突出的先进性：

1.使用电场能量测量原理，实现含水0-100％全量程范围测量。

2.典型的能量储集腔体设计，确保测量结果不受矿化度影响，适应各种层位原油含水率测量。

3、探头结构简单，保证油水介质通过流畅；探棒与油水接触面采用特殊绝缘材料处理，具有绝缘程度高，耐高温150℃、耐腐蚀、耐磨损特性。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本领域的技术人员应该了解本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的范围内。

Claims (10)

1.一种原油含水分析仪，其特征在于，分析仪包含测量装置本体，测量装置本体的管道(3)的两侧分别为进口法兰(1)和出口法兰(2)，管道(3)上安装有传感器腔体(14)，传感器腔体(14)内部连通探棒固定装置(10)，探棒固定装置(10)连通含水监测探棒(8)；在管道(3)上布置有放空取样口(4)，放空取样口(4)上安装有球阀；放空取样口(4)、球阀(19)用来实现仪器取样放空功能。

2.如权利要求1所述的一种原油含水分析仪，其特征在于，测量装置本体的管道(3)通过进口法兰(1)和出口法兰(2)接入管道。

3.如权利要求1所述的一种原油含水分析仪，其特征在于，传感器腔体(14)中布置有传感器安装平台(5)，传感器安装平台(5)用于安装传感器，传感器安装平台(5)用来固定安装仪器的含水、温度以及压力传感测量单元，实现含水、压力、温度的测量。

4.如权利要求3所述的一种原油含水分析仪，其特征在于，传感器安装平台(5)设置有接地螺孔，接地螺孔用来使得仪表的接地。

5.如权利要求1所述的一种原油含水分析仪，其特征在于，放空取样口(4)与球阀(19)通过螺纹方式连接。

6.如权利要求1所述的一种原油含水分析仪，其特征在于，绝缘套(7)、含水监测探棒(8)、探棒锁紧螺母(9)、探棒固定装置(10)、探棒固定装置锁紧螺母(11)共同组成含水率传感器；含水监测探棒(8)放置在绝缘套(7)内部组成探棒；探棒插入探棒固定装置(10)通过探棒锁紧螺母(9)实现密封安装；探棒固定装置(10)安装在传感器安装平台(5)上通过探棒固定装置锁紧螺母(11)锁死，实现密封安装；含水监测探棒(8)为实心或者空心。

7.如权利要求6所述的一种原油含水分析仪，其特征在于，温度传感器(12)植入探棒固定装置(10)，压力传感器(13)安装于传感器安装平台(5)，温度传感器(12)、压力传感器(13)、含水率传感器均处于传感器腔体(14)内部；传感器腔体(14)通过螺纹与传感器安装平台(5)连接；电路板(16)安装在传感器腔体(14)内；电路板(16)上方设置有玻璃板(17)，玻璃板(17)搁置在传感器腔体(14)内；玻璃板(17)上方设置有玻璃板锁紧压盖(18)，玻璃板锁紧压盖(18)通过螺纹方式与传感器腔体(14)连接，并做好密封；

含水率传感器、温度传感器(12)、压力传感器(13)通过导线连接至电路板(16)，实现含水、温度、压力等数据的实时采集、显示、存储与传输；

传感器腔体(14)设置有电气接口，用来连接供电以及信号传输线缆。

8.如权利要求6所述的一种原油含水分析仪，其特征在于，进口法兰(1)、出口法兰(2)、管道(3)、放空取样口(4)、传感器安装平台(5)均由金属制成且通过焊接方式连接。

9.如权利要求6所述的一种原油含水分析仪，其特征在于，探棒与探棒固定装置(10)连接处采用O形圈密封；探棒固定装置(10)与传感器安装平台(5)连接处采用O形圈密封。

10.如权利要求7所述的一种原油含水分析仪，其特征在于，传感器腔体(14)与传感器安装平台(5)连接处，采用O形圈密封；

玻璃板锁紧压盖(18)与传感器腔体(14)连接处，采用O形胶垫密封。

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