CN215640997U

CN215640997U - 一种双电参原油含水率监测仪

Info

Publication number: CN215640997U
Application number: CN202122100621.5U
Authority: CN
Inventors: 赵小平
Original assignee: Liaoning Ruibang Petroleum Technology Development Co ltd
Current assignee: Liaoning Ruibang Petroleum Technology Development Co ltd
Priority date: 2021-09-02
Filing date: 2021-09-02
Publication date: 2022-01-25
Anticipated expiration: 2031-09-02

Abstract

本实用新型涉及一种双电参原油含水率监测仪，包括主体、智能控制表头、同轴电容型含水传感器以及电磁波双带线波导型含水传感器，其中同轴电容型含水传感器以及电磁波双带线波导型含水传感器的测量部分安装于主体的内部，引线引出至主体外与智能控制表头的输入端子连接。本实用新型克服了单一电特性含水仪在全量程测量使用中的不足，实现实时在线的全量程含水检测，减小了测量误差，简化了仪表参数调试过程。

Description

一种双电参原油含水率监测仪

技术领域

本实用新型涉及一种原油含水率监测技术，具体为一种双电参原油含水率监测仪。

背景技术

随着我国油田普遍进入到高含水采油阶段，高含水原油含水率的在线监测变得越来越重要，而现有的非射线型的电特性原油含水率检测仪在测量中，大都受限于各自测量原理，检测范围都受到影响，要么适合中低含水范围，如电容、射频型，要么适应于高、中含水范围，如电磁波型，但都不能进行全量程（0~100%）检测，而目前在用的适合全量程测量的含水仪，也采取了管段阀门截取加热法，相当于离线测量，不能实现实时在线的全量程含水检测。

因此，开发一种能够规避被测介质流态影响如“油包水”、“水包油”，适用于全量程的、精度较高的实时在线含水率检测仪是十分必要的。

实用新型内容

针对现有技术中原油含水率监测仪存在测量范围窄、测量误差大、仪表参数调试复杂等不足，本实用新型要解决的技术问题是提供一种双电参原油含水率监测仪。

本实用新型提供一种双电参原油含水率监测仪，包括主体、智能控制表头、同轴电容型含水传感器以及电磁波双带线波导型含水传感器，其中同轴电容型含水传感器以及电磁波双带线波导型含水传感器的测量部分安装于主体的内部，引线引出至主体外与智能控制表头的输入端子连接。

所述电磁波双带线波导型含水传感器包括内金属基板负极、具有绝缘层套的金属导线圆柱体以及外环形金属基板负极，其中内金属基板负极设于金属导线圆柱体内部，外环形金属基板负极绕设于金属导线圆柱体外部；所述金属基板负极、金属导线圆柱体、外环形金属基板负极的接线部分设于主体外部同侧。

所述外环形金属基板负极的宽度尺寸与金属导线圆柱体正极直径之比大于等于16:1。

所述同轴电容型含水传感器以及电磁波双带线波导型含水传感器的接线部分均设有防爆接线盒；两个防爆接线盒之间还设有防爆穿线管。

本实用新型还具有温度传感器，其内置于同轴电容型含水传感器中，所述温度传感器的信号线与智能控制表头的输入端连接。

本实用新型还设有对比标定取样管，其一端置于金属导线圆柱体内部空间连通，另一端引出至主体外。

所述主体外两端分别设有连接法兰；主体通过两端的连接法兰与原油主管路连接。

所述同轴电容型含水传感器包括内导体及外导体，外导体的直径与内导体直径之比大于等于4:1，其中内导体设有绝缘层套，外导体的内外表面均设有铁氟龙涂层。

本实用新型具有以下有益效果及优点：

1．本实用新型充分发挥两种电特性原油含水率传感器（双电参）的工作机理，优势互补，形成全量程（0~100%）含水检测，克服了单一电特性含水仪在全量程测量使用中的不足，实现实时在线的全量程含水检测，减小了测量误差，简化了仪表参数调试过程；

2. 本实用新型将两种电特性含水传感器构成一种全新结构组合，利用电容含水传感器在中、低含水段以及电磁波双带线波导型含水传感器在高、中含水段所表现出的测量精度高的优势进行组合，可实现全量程含水检测且具有较高测量精度的检测；

3．本实用新型采用电容传感器检测“油包水”状态时的含水率，用电磁波幅度衰减和相位变化检测“水包油”状态状态时的含水率，使含水检测和仪表校对更加智能，也使全量程检测精度尤其在高含水段有明显提升。

附图说明

图1为本实用新型双电参原油含水率监测仪结构示意图；

图2为本实用新型中电磁波双带线波导型含水率传感器结构示意图。

其中，1为主体，2为智能控制表头，3a为第一防爆接线盒，3b为第二防爆接线盒，4为同轴电容型含水传感器，5为电磁波双带线波导型含水传感器，501为内金属基板负极，502为金属导线圆柱体，503为外环形金属基板负极，6为内置温度传感器，7为对比标定取样管，8为穿线管。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明作进一步阐述。

如图1~2所示：本实用新型为一种双电参原油含水率监测仪，包括主体1、智能控制表头2、同轴电容型含水传感器4以及电磁波双带线波导型含水传感器5，其中主体1外两端分别设有连接法兰。主体1通过两端的连接法兰与原油主管路连接。

同轴电容型含水传感器4以及电磁波双带线波导型含水传感器5的测试部分安装于主体1的内部，接线部分均设有防爆接线盒，分别为第一防爆接线盒3a和第二防爆接线盒3b，两个防爆接线盒之间还设有穿线管8，并一同与智能控制表头2的输入端子连接。同轴电容型含水传感器4包括内导体及外导体，外导体的直径与内导体直径之比大于等于4:1，其中内导体设有绝缘层套（聚四氟乙烯层套或其它绝缘材料层套），外导体的内外表面均设有铁氟龙涂层；同轴电容型含水传感器4还具有内置温度传感器6，温度传感器6的信号线与智能控制表头2的输入端连接。

电磁波双带线波导型含水传感器5包括内金属基板负极501、具有绝缘层套的金属导线圆柱体502以及外环形金属基板负极503，其中内金属基板负极501设于金属导线圆柱体502内部，外环形金属基板负极503绕设于金属导线圆柱体502外部；金属基板负极501，金属导线圆柱体502，外环形金属基板负极503的接线部分设于主体1外部同侧，外环形金属基板负极503的宽度与金属导线圆柱体502直径与之比大于等于16:1。另外还设有对比标定取样管7，其一端置于金属导线圆柱体502内部空间连通，另一端引出至主体1外。

本实施例中，选取同轴电容形式的电容含水传感器4以及电磁波双带线波导型含水传感器器5，在280~350mm长的管段1（DN50~DN250不同口径管段）内布局构型组合，形成两种类型含水传感器组合结构。智能表头2内含电容检测电路板，含80MHz~500MHz电磁波发生器和幅度衰减及相移检测电路板。通过电容含水率检测传感器检测到的原油含水混合液的电容值的大小，可判断管线内流动的混合液是“油包水”状态，还是“水包油”状态。

电容含水传感器4采用同轴电容形式，可以以外管为负极，也可以制作口径小于外管的负极，正极外有绝缘层，正极从密封短接引出。电磁波波导型含水传感器5由内外金属环构成内金属基板负极501和外环形金属基板负极503，中间嵌入有绝缘层保护的金属导线圆柱体502，构成类似双带线波导的形式，被测原油混合液，可通过其缝隙。这两种电特性传感器构成一种全新结构组合，利用电容含水传感器在中、低含水段以及电磁波双带线波导型含水传感器在高、中含水段所表现出的精度高测量优势进行组合，可实现全量程检测且具有较高测量精度的检测。

本实用新型的原理为：当含水的油品流过电容型含水传感器4中电容的两个电极之间的环境空间时，电极间介质含水率的变化，导致介电常数变化，从而导致电容值发生改变，通过测量电路可将获取变化的电容值，从而实现对油品含水率的检测。另外通过同轴电容型含水传感器4检测到的原油含水混合液的电容值的大小，可判断管线内流动的混合液是“油包水”状态，还是“水包油”状态。当原油混合液处于“油包水”状态，智能控制表头2用同轴电容型含水传感器4检测混合液含水率值；当原油混合液处于“水包油”状态，智能控制表头2用电磁波双带线波导型含水传感器5检测混合液含水率值，实现0-100%原油含水率的精确监测。

理论上介电常数有这样的关系：ε^1/2=α*ε_w ^1/2+(1-α)* ε¹ _O ^/2，其中ε为混合液的介电常数，ε_w为水的介电常数，ε_O为油的介电常数，α为油水混合液的含水率。然而，管道中的混合介质的实时状态一般为“油包水”或“水包油”两种状态中的一种。对“油包水”状态，上述混合液介电常数关系存在，电容含水率传感器工作正常，测量精度很高。但在“水包油”状态，由于水的导电性，使得混合液成为导体，此时混合液体电容测量与纯水值电容相当，使得含水率测量精度很差。所以，电容含水率传感器测量只适合“油包水”状态。但对于电磁波双带线波导传感器，由于采用高频电磁波，使得在低频下为良导体的矿化水，在高频电磁波下成为电介质。另外，电磁波在传播过程中的传播常数是由介质的介电常数和电导率决定，所以电磁波在有线波导中传输是会受传输介质影响的。因此在同样的传输距离上，电磁波在油中发生的传输相移和幅度衰减与水明显不一样。这样如果能检测出电磁波幅度衰减和相移的值，就能检测出油水混合介质的含水率。因此，“水包油”对于电磁波波导传感器是影响不大的，这也决定了电磁波波导传感器在中高含水段，是具有较好分辨率的。

Claims

1.一种双电参原油含水率监测仪，其特征在于：包括主体、智能控制表头、同轴电容型含水传感器以及电磁波双带线波导型含水传感器，其中同轴电容型含水传感器以及电磁波双带线波导型含水传感器的测量部分安装于主体的内部，引线引出至主体外与智能控制表头的输入端子连接。

2.根据权利要求1所述的双电参原油含水率监测仪，其特征在于：所述电磁波双带线波导型含水传感器包括内金属基板负极、具有绝缘层套的金属导线圆柱体以及外环形金属基板负极，其中内金属基板负极设于金属导线圆柱体内部，外环形金属基板负极绕设于金属导线圆柱体外部；所述金属基板负极、金属导线圆柱体、外环形金属基板负极的接线部分设于主体外部同侧。

3.根据权利要求2所述的双电参原油含水率监测仪，其特征在于：所述外环形金属基板负极的宽度尺寸与金属导线圆柱体正极直径之比大于等于16:1。

4.根据权利要求1所述的双电参原油含水率监测仪，其特征在于：所述同轴电容型含水传感器以及电磁波双带线波导型含水传感器的接线部分均设有防爆接线盒；两个防爆接线盒之间还设有防爆穿线管。

5.根据权利要求1 所述的双电参原油含水率监测仪，其特征在于：还具有温度传感器，其内置于同轴电容型含水传感器中，所述温度传感器的信号线与智能控制表头的输入端连接。

6.根据权利要求1 所述的双电参原油含水率监测仪，其特征在于：还设有对比标定取样管，其一端置于金属导线圆柱体内部空间连通，另一端引出至主体外。

7.根据权利要求1 所述的双电参原油含水率监测仪，其特征在于：所述主体外两端分别设有连接法兰；主体通过两端的连接法兰与原油主管路连接。

8.根据权利要求1所述的双电参原油含水率监测仪，其特征在于：所述同轴电容型含水传感器包括内导体及外导体，内导体与外导体的直径之比大于1:4，其中内导体设有绝缘层套，外导体的内外表面均设有铁氟龙涂层。