CN219016163U - 一种油井原油含水率在线测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了油田地面生产监测领域内的一种油田地面生产监测领域内的一种油井原油含水率在线测量装置，包括进油管、加热管、出油管，所述加热管的一端伸入进油管内并与进油管外壁连接，所述加热管的另一端伸入出油管内并与出油管外壁连接，所述进油管靠近加热管的一端设置有前端温度传感器，所述出油管靠近加热管的一端设置有后端温度传感器，所述加热管外套设有加热器。本实用新型能够解决原油含水率在线测量时精度不高和稳定性不好的问题。

Description

一种油井原油含水率在线测量装置

技术领域

本实用新型属于油田地面生产监测技术领域，特别涉及一种油井原油含水率在线测量装置。

背景技术

原油的密度、黏度、含水率是表征油品优劣及计算产量的重要参数，同时也是每个油田地质化验室的必测项目。因此，精确而快捷地测定以上参量对石油工业来说是十分重要的。随着油田的多年开采，油井的高压注水使原油含水率增高，原油含水率直接影响原油的开采、脱水、集输、计量、销售、 冶炼等。

油井采出的原油是油、气、水组成的混合流体，对于不同的油田、不同的区块、不同的油井，各相所占的比例是不同的，并且各相所占的比例会随井下情况、生产工艺的变化而不停地发生变化。因此，对于油井产出的混合液的含水率准确计量一直是油田计量工作的难题。

近些年，国内外出现了一些原油含水率在线测量的新方法，用于含水率在线测量的方法主要有射线法、电容法、短波法、微波法和密度法等。其不足之处在于：对于低产量油田，单井产量低、产量波动大、气量不稳定、出砂较多、结蜡严重等情况，电容法、短波法、微波法和密度法在含水率在线测量时精度和稳定性都难以令人满意，无法长期使用。尤其是气体没分离或者气液分离不彻底，液相中含有少量气体，使含水率测量误差加大，不利于油田生产中大面积的推广与使用。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种油井原油含水率在线测量装置，能够解决原油含水率在线测量时精度不高和稳定性不好的问题。

本实用新型的目的是这样实现的：一种油井原油含水率在线测量装置，其特征在于，包括进油管、加热管、出油管，所述加热管的一端伸入进油管内并与进油管外壁连接，所述加热管的另一端伸入出油管内并与出油管外壁连接，所述进油管靠近加热管的一端设置有前端温度传感器，所述出油管靠近加热管的一端设置有后端温度传感器，所述加热管外套设有加热器。

本实用新型使用时，通过紧贴加热管外壁的加热器对管中流动的油井原油进行加热，通过测定加热器的输入电压和电流得到热量值，利用已有的流量测量装置测定的原油产量数据，得到该时间内油井原油的质量，利用前后端温度传感器测量油井原油的温升，并通过一段时间的迭代得到温升值。在相同的加热量和质量条件下，由于水的比热容比石油的比热容大，因此油井原油中水的比例越大，温升值就越低。根据相同时间内的加热量、流过的油井原油质量和温升值计算出油井原油的含水率，与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：本装置采用比热容法测量原油含水率，无需考虑气体对含水率的影响，提高了检测精度和准确度；本装置结构简单，占用空间小，节省了时间和空间，便于维护仪器和管道。

所述进油管和出油管靠近加油管的端部均设置有向加油管外壁方向延伸的连接部，所述连接部与水平面的夹角为α。

作为本实用新型的进一步改进，所述进油管和出油管远离加热管的端部均设置有法兰。通过法兰连接管道并保持管道密封性能，拆卸方便。

作为本实用新型的进一步改进，所述进油管和出油管外均套设有方形挡板，两个所述方形挡板之间对称分布有四个角铁，相邻的两个角铁之间均设置有矩形外壳。

作为本实用新型的进一步改进，所述进油管、加热管、出油管与外壳之间的间隙均填充有发泡材料。发泡材料可保证管道内部温度的恒定。

作为本实用新型的进一步改进，所述进油管靠近加热管的一端还设置有压力传感器。通过压力传感器可对油井回压现象进行实时监控。

作为本实用新型的进一步改进，所述进油管、加热管、出油管、法兰、挡板、角铁的外壁均涂布有防锈漆。

作为本实用新型的进一步改进，所述进油管和出油管的公称直径均为50mm，所述加热管的公称直径为25mm，所述加热管的长度为250mm，所述进油管和出油管之间的距离为220mm，两个所述方形挡板之间的距离为560mm，两个所述法兰之间的距离为720mm。

作为本实用新型的进一步改进，还包括数据采集器、数据转换器、数据传输模块、可编程控制器，所述数据采集器用于采集前端温度传感器、后端温度传感器和压力传感器的信号，所述数据转换器将三路模拟信号转换为数字信号，所述可编程控制器包含具有实现数据处理、计算、存储功能的电路。

作为本实用新型的进一步改进，还包括加热器控制器，所述加热器控制器用于控制加热器的电路通断。

附图说明

图1为本实用新型的立体结构示意图。

图2为本实用新型的剖面图。

图3为图2中A处的放大图。

图4为图2中B-B处的剖视图。

图5为本实用新型优选实施例的电路方块示意图。

其中，1进油管，101连接部，2加热管，3出油管，4法兰，5方形挡板，6角铁，7矩形外壳，8发泡材料，9加热器。

具体实施方式

如图1-4所示，本实用新型提供一种油井原油含水率在线测量装置，包括公称直径为50mm的进油管1、公称直径为25mm的加热管2、公称直径为50mm的出油管3，加热管2的一端伸入进油管1内并与进油管1外壁连接，加热管2的另一端伸入出油管3内并与出油管3外壁连接，进油管1和出油管3靠近加油管的端部均设置有向加油管外壁方向延伸的连接部101，连接部101与水平面的夹角为α，α优选为18°，加热管2的长度为250mm，进油管1和出油管3之间的距离为220mm；进油管1靠近加热管2的一端设置有前端温度传感器和压力传感器，通过压力传感器可对油井回压现象进行实时监控，出油管3靠近加热管2的一端设置有后端温度传感器，加热管2外套设有恒功率加热器9；进油管1和出油管3远离加热管2的端部均设置有法兰4，两个法兰4之间的距离为720mm；进油管1和出油管3外均套设有方形挡板5，两个方形挡板5之间的距离为560mm，两个方形挡板5之间对称分布有四个角铁6，相邻的两个角铁6之间均设置有矩形外壳7；进油管1、加热管2、出油管3、法兰4、方形挡板5、角铁6的外壁均涂布有防锈漆；进油管1、加热管2、出油管3与外壳之间的间隙均填充有发泡材料8，用于对管道内部温度进行保温。

上述实施例中提到的尺寸均可根据不同的油井管道进行升级变更，从而实现测量装置的最大价值。

如图5所示，本实用新型装置包括数据采集器、数据转换器、数据传输模块、可编程控制器、AC220V供电电源、48V稳压电源、24V稳压电源，数据采集器用于采集前端温度传感器、后端温度传感器和压力传感器的信号，数据转换器将三路模拟信号转换为数字信号，可编程控制器包含具有实现数据处理、计算、存储功能的电路，48V稳压电源为加热器9提供恒定电压，保证加热器9功率恒定，24V稳压电源为其它电路提供电源；优选的，加热器9与加热器9控制器电性连接，AC220V供电电源的火线进线端串有电路保护的熔断器，数据转换器采用RS485总线和Moubus-RTU协议，由可编程控制器读取，数据传输模块可接收后端已知流量系统发来的产量信息并提供给可编程控制器，可编程控制器将计算出的含水率数据最后通过数据传输模块上传到后台数据中心。

已知水的比热容是4.18×103J/(㎏·℃)，石油的比热容是2.05×103J/(㎏·℃)，加热同样质量的水和石油，两者吸取同样热值的能量，两者的温升值是不同的，比热容越大，温升值越低，反之，比热容越低，温升值越高。本实用新型在使用时，通过两端的法兰4将本装置安装在管道上，通过加热器9控制器打开紧贴加热管2外壁的恒功率加热器9，对管中流动的油井原油进行加热，在相同时间内恒功率加热器9产生的热量值是恒定的，通过测定加热器9的输入电压和电流得到热量值，利用现有技术中已有的流量测量装置测定的原油产量数据，从而得到该时间内油井原油的质量；可编程控制器结合前端温度传感器、后端温度传感器测量到的温升值计算出井口流出原油的含水率，最后再通过数据传输模块上传原油的含水率数据，本实用新型的优点在于：可实现远程操控设备测量、采集、分析含水率，无需人力操作设备，减轻了人员劳动强度，提高了经济效益；本装置结构简单，占用空间小，节省时间和空间，易于拆卸便于人员维护仪器和管道；本装置采用了比热容法测量原油含水率，无需考虑气体对含水率的影响，提高了检测精度和准确度。

本实用新型并不局限于上述实施例，在本实用新型公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种油井原油含水率在线测量装置，其特征在于，包括进油管、加热管、出油管，所述加热管的一端伸入进油管内并与进油管外壁连接，所述加热管的另一端伸入出油管内并与出油管外壁连接，所述进油管靠近加热管的一端设置有前端温度传感器，所述出油管靠近加热管的一端设置有后端温度传感器，所述加热管外套设有加热器。

2.根据权利要求1所述的一种油井原油含水率在线测量装置，其特征在于，所述进油管和出油管靠近加油管的端部均设置有向加油管外壁方向延伸的连接部，所述连接部与水平面的夹角为α。

3.根据权利要求2所述的一种油井原油含水率在线测量装置，其特征在于，所述进油管和出油管远离加热管的端部均设置有法兰。

4.根据权利要求3所述的一种油井原油含水率在线测量装置，其特征在于，所述进油管和出油管外均套设有方形挡板，两个所述方形挡板之间对称分布有四个角铁，相邻的两个角铁之间均设置有矩形外壳。

5.根据权利要求4所述的一种油井原油含水率在线测量装置，其特征在于，所述进油管、加热管、出油管与外壳之间的间隙均填充有发泡材料。

6.根据权利要求5所述的一种油井原油含水率在线测量装置，其特征在于，所述进油管靠近加热管的一端还设置有压力传感器。

7.根据权利要求1-6任一项所述的一种油井原油含水率在线测量装置，其特征在于，所述进油管、加热管、出油管、法兰、挡板、角铁的外壁均涂布有防锈漆。

8.根据权利要求7所述的一种油井原油含水率在线测量装置，其特征在于，所述进油管和出油管的公称直径均为50mm，所述加热管的公称直径为25mm，所述加热管的长度为250mm，所述进油管和出油管之间的距离为220mm，两个方形挡板之间的距离为560mm，两个所述法兰之间的距离为720mm。

9.根据权利要求1所述的一种油井原油含水率在线测量装置，其特征在于，还包括数据采集器、数据转换器、数据传输模块、可编程控制器，所述数据采集器用于采集前端温度传感器、后端温度传感器和压力传感器的信号，所述数据转换器将三路模拟信号转换为数字信号，所述可编程控制器包含具有实现数据处理、计算、存储功能的电路。

10.根据权利要求9所述的一种油井原油含水率在线测量装置，其特征在于，还包括加热器控制器，所述加热器控制器用于控制加热器的电路通断。

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