RU2386959C1 - Definition method of water content and summary content of metal-containing microelements in oil or oil-products - Google Patents

Definition method of water content and summary content of metal-containing microelements in oil or oil-products Download PDF

Info

Publication number
RU2386959C1
RU2386959C1 RU2008144713/28A RU2008144713A RU2386959C1 RU 2386959 C1 RU2386959 C1 RU 2386959C1 RU 2008144713/28 A RU2008144713/28 A RU 2008144713/28A RU 2008144713 A RU2008144713 A RU 2008144713A RU 2386959 C1 RU2386959 C1 RU 2386959C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
oil
products
product
water
ratio
Prior art date
Application number
RU2008144713/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владислав Николаевич Астапов (RU)
Владислав Николаевич Астапов
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева
Priority to RU2008144713/28A priority Critical patent/RU2386959C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2386959C1 publication Critical patent/RU2386959C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)

Abstract

FIELD: oil-and-gas production.
SUBSTANCE: definition method of water content in oil and oil-products in flow of pipeline includes measurement of complex electric conductance of oil and oil-products at two frequencies: at frequency f1 and at working frequency f2 (f1<f2) then it is implemented temperature correction of measurable parametres, it is defined ratio of η complex quantities of electric conductances at two different frequencies, it is defined mass fraction metal-containing microparticles δ and by value of ratio η it is implemented identification process, and by value of ratio
Figure 00000009
it is implemented elaboration of type of oil and oil-product, and sum content of water in oil or in oil-product is calculated by gauge model, corresponding to particular type of oil or oil-product.
EFFECT: increasing of determination accuracy of water in oil and oil-products and ability of receiving of stationary gauge model by types of oil by deposit or mix oils.
2 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к исследованию физико-химических свойств нефти и нефтепродуктов и может быть использовано для идентификации типа нефтей по месторождению или смесевых, а также определения содержания воды и суммарного содержания металлосодержащих микроэлементов в нефти и нефтепродуктах непосредственно в потоке трубопровода.The present invention relates to the study of the physicochemical properties of oil and oil products and can be used to identify the type of oil in the field or mixed, as well as determine the water content and the total content of metal-containing trace elements in oil and oil products directly in the pipeline stream.

Известен способ для определения процентного содержания воды в нефтепродуктах с использованием диэлектрического метода [Тареев Б.М. Физика диэлектриков. М.: Энергоатомиздат], в принципе которого лежит измерение диэлектрической проницаемости обезвоженной и сырой нефти. Согласно формуле Лихтенеккера-Ротера диэлектрическая проницаемость смеси, состоящей из двух компонентов - воды и нефти, зависит от их объемного соотношенияA known method for determining the percentage of water in petroleum products using the dielectric method [Tareev BM Physics of dielectrics. M .: Energoatomizdat], in principle of which lies the measurement of the dielectric constant of dehydrated and crude oil. According to the Lichtenecker-Rother formula, the dielectric constant of a mixture consisting of two components - water and oil, depends on their volume ratio

Figure 00000001
Figure 00000001

где y1 и y2 - объемные доли воды и нефти;where y 1 and y 2 are the volume fractions of water and oil;

ξ1 - диэлектрическая проницаемость воды;ξ 1 is the dielectric constant of water;

ξ2 - диэлектрическая проницаемость обезвоженной нефти;ξ 2 is the dielectric constant of dehydrated oil;

ξ3 - диэлектрическая проницаемость(смеси) сырой нефти.ξ 3 - dielectric constant (mixture) of crude oil.

С учетом известного значения диэлектрической проницаемости воды ξ1 - выражение (1) преобразуется к видуGiven the known value of the dielectric constant of water ξ 1 - expression (1) is converted to

Figure 00000002
Figure 00000002

Таким образом, для определения процентного содержания воды достаточно измерить диэлектрическую проницаемость смеси ξ3 и обезвоженного продукта ξ2.Thus, to determine the percentage of water, it is sufficient to measure the dielectric constant of the mixture ξ 3 and the dehydrated product ξ 2 .

Недостатком этого способа является отсутствие возможности определения воды в нефти и нефтепродукте в потоке трубопровода, способ требует пробоотборки исследуемого продукта, а главное отсутствует идентификация типа нефти, по месторождению или смесевой нефти, что дает большую погрешность измерения при исследовании неизвестной нефти и отсутствует измерение суммарного содержания металлосодержащих микроэлементов. Кроме того, соотношение (1) справедливо для малого содержания воды в нефти.The disadvantage of this method is the inability to determine water in oil and oil product in the pipeline flow, the method requires sampling of the studied product, and most importantly there is no identification of the type of oil by field or mixed oil, which gives a large measurement error in the study of unknown oil and there is no measurement of the total metal content trace elements. In addition, relation (1) is valid for a low water content in oil.

В основу изобретения положена задача создать способ определения содержания воды в нефти и нефтепродуктах, осуществления идентификации нефти и нефтепродукта и определения суммарного содержания металлосодержащих микроэлементов, который позволил бы повысить точность определения воды в нефти и нефтепродуктах и позволил бы иметь стационарную калибровочную модель по типам нефти по месторождению или смесевых нефтей.The basis of the invention is to create a method for determining the water content in oil and oil products, identifying oil and oil products and determining the total content of metal-containing trace elements, which would improve the accuracy of determination of water in oil and oil products and would allow a stationary calibration model for the types of oil in the field or mixed oils.

Поставленная задача достигается тем, что в способе определения содержания воды в нефти и нефтепродуктах, заключающемся в определении диэлектрической проницаемости ξf1 сырой и обезвоженной нефти на первой частоте генератора синусоидального напряжения f1, дополнительно производится измерение диэлектрической проницаемости ξf2 на второй частоте f2, фактически проводим измерение комплексной проводимости исследуемого продукта Gf1 и Gf2, которая пропорциональна диэлектрической проницаемости продукта, определяется соотношениеThe problem is achieved in that in the method for determining the water content in oil and oil products, which consists in determining the dielectric constant ξ f1 of crude and dehydrated oil at the first frequency of the sinusoidal voltage generator f 1 , the dielectric constant ξ f2 is additionally measured at the second frequency f 2 , in fact we measure the complex conductivity of the investigated product G f1 and G f2 , which is proportional to the dielectric constant of the product, the ratio is determined

Figure 00000003
Figure 00000003

при калибровке данные соотношения являются классификатором нефтей, т.е. по ним идентифицируется тип нефти или нефтепродукта, так как содержание воды зависит от диэлектрической проницаемости нефти, то необходимо дополнительно учитывать существенный вклад возмущающих воздействий на диэлектрическую проницаемость, таких как газовые включения и наличие металлосодержащих микроэлементов, для этого дополнительно определяется суммарное содержание металлосодержащих микроэлементов δ, таким образом, исключают погрешность измерения от газовых включений при идентификации нефти по месторождению и соответственно расчете содержания воды в нефти или нефтепродукте, далее при частоте f1 определяем общее приращение диэлектрической проницаемости относительно известной диэлектрической проницаемости для обезвоженной нефти, рассчитываем приращение диэлектрической проницаемости, приходящееся на единицу концентрации воды, и далее по отношению этих приращений при частоте f1 определяем общее приращение диэлектрической проницаемости относительно известной диэлектрической проницаемости для обезвоженной нефти, рассчитываем приращение диэлектрической проницаемости, приходящееся на единицу концентрации воды, и далее по отношению этих приращений при частоте f1 определяют массовую долю воды в нефти по формулеduring calibration, these ratios are oil classifiers, i.e. they identify the type of oil or oil product, since the water content depends on the dielectric constant of the oil, it is necessary to take into account the significant contribution of disturbing effects on the dielectric constant, such as gas inclusions and the presence of metal-containing trace elements, for this the total content of metal-containing trace elements δ is additionally determined, so Thus, the measurement error from gas inclusions is excluded when identifying oil by the field and, accordingly, Calculating the water content of crude oil or petroleum product, then at a frequency f 1 determines the total increment of permittivity relative to known dielectric constant to dehydrated oil, count increment dielectric constant per unit concentration of water, and further with respect these increments at a frequency f 1 determines the total increment dielectric constant relative to the known dielectric constant for dehydrated oil, we calculate the dielectric increment permeability per unit concentration of water, and then with respect to these increments at a frequency f 1 determine the mass fraction of water in oil by the formula

Figure 00000004
Figure 00000004

где Uξ0 - пропорциональная величина в [В] относительнойwhere U ξ0 is the proportional value in [B] relative

диэлектрической проницаемости обезвоженной нефти при t=20°C;dielectric constant of dehydrated oil at t = 20 ° C;

Uξ20 - пропорциональная величина в [В] относительнойU ξ20 is the proportional value in [V] relative

диэлектрической проницаемости сырой нефти, приведенной к 20°C;dielectric constant of crude oil reduced to 20 ° C;

Δ - приращение относительной величины диэлектрической проницаемости нефти на единицу концентрации воды.Δ is the increment of the relative value of the dielectric constant of oil per unit concentration of water.

На фиг.1 изображена функциональная схема устройства для осуществления предлагаемого способа.Figure 1 shows a functional diagram of a device for implementing the proposed method.

На фиг.2 представлена зависимость комплексной электропроводимости нефти различного типа от частоты.Figure 2 shows the dependence of the complex electrical conductivity of oil of various types on frequency.

Устройство содержит отрезок полимерной трубы 1, первичный преобразователь 2, выполненный в виде медных пластин 3, закрепленных на поверхности трубы, датчик-магнитометр 3, закрепленный по окружности трубы 1 в виде браслета, датчик температуры 4, двухканальный коммутатор 5, генератор 6, генератор рабочей частоты 7, первый измерительный усилитель 8, второй измерительный усилитель 9, счетно-решающее устройство 10, выходы генераторов 6 и 7 соединены с входами коммутатора 5, выход которого соединен с первой обкладкой преобразователя (конденсатора) 2, вторая обкладка соединена с входом первого измерительного усилителя 8, выход которого соединен с первым информационным входом счетно-решающего устройства 10, выход датчика-магнитометра 3 соединен с входом второго измерительного усилителя 9, выход которого соединен со вторым информационным входом счетно-решающего устройства 10, выход датчика температуры 4 соединен с третьим информационным входом счетно-решающего устройства 10, управляющие выходы счетно-решающего устройства 10 соединены с соответствующими управляющими входами коммутатора 5.The device contains a segment of a polymer pipe 1, a primary transducer 2, made in the form of copper plates 3, mounted on the surface of the pipe, a magnetometer 3, mounted around the circumference of the pipe 1 in the form of a bracelet, a temperature sensor 4, a two-channel switch 5, a generator 6, a working generator frequency 7, the first measuring amplifier 8, the second measuring amplifier 9, computer 10, the outputs of the generators 6 and 7 are connected to the inputs of the switch 5, the output of which is connected to the first plate of the Converter (capacitor) 2, W the paradise plate is connected to the input of the first measuring amplifier 8, the output of which is connected to the first information input of the calculating device 10, the output of the sensor magnetometer 3 is connected to the input of the second measuring amplifier 9, the output of which is connected to the second information input of the calculating device 10, output the temperature sensor 4 is connected to the third information input of the computer 10, the control outputs of the computer 10 are connected to the corresponding control inputs of the switch 5.

Способ осуществляется следующим образом.The method is as follows.

Через отрезок полимерной трубы 1, которая врезана в нефтепровод, протекает нефть, которая является диэлектриком и воздействует на емкость конденсатора (обкладки 2) первичного преобразователя, который выполнен в виде конденсатора, через который и проходит синусоидальное напряжение, попеременно включают частоты f1 и f2, f1<f2. Зависимость комплексной электропроводности от частоты сигналов и температуры для различных нефтей и смесевых продуктов различная (фиг.2).Oil, which is a dielectric and acts on the capacitance of the capacitor (plate 2) of the primary converter, which is made in the form of a capacitor, through which the sinusoidal voltage passes, alternately includes the frequencies f 1 and f 2 through the segment of the polymer pipe 1, which is cut into the oil pipeline, , f 1 <f 2 . The dependence of the complex conductivity on the frequency of the signals and temperature for different oils and mixed products is different (figure 2).

Для каждого продукта уровень величин электропроводностей и их приращений Δ1, Δ2, …, Δi на единицу частоты существенно отличается, наблюдается также различие величин приращений диэлектрической проницаемости, приходящееся на единицу частоты.For each product, the level of conductivities and their increments Δ 1 , Δ 2 , ..., Δ i per unit of frequency differs significantly, there is also a difference in the increments of the dielectric constant per unit frequency.

Определяется соотношениеThe ratio is determined

Figure 00000005
Figure 00000005

которое является идентификацией нефти по месторождению или смеси различных нефтей.which is the identification of oil by field or a mixture of various oils.

Для этого через коммутатор 5 поочередно подключают генераторы синусоидальных сигналов 6 и 7 с частотой f1 и f2, f1<f2, на вход датчика 2, сигнал с датчика 2 через измерительный усилитель 8 поступает в счетно-решающее устройство 10, где и рассчитывается соотношениеTo do this, through the switch 5 alternately connect the sinusoidal signal generators 6 and 7 with a frequency of f 1 and f 2 , f 1 <f 2 , to the input of the sensor 2, the signal from the sensor 2 through the measuring amplifier 8 enters the calculating-solving device 10, where and the ratio is calculated

Figure 00000006
Figure 00000006

По результату вычисления выбирается конкретная калибровочная модель для данной нефти и по результатам измерения диэлектрической проницаемости нефти на рабочей частоте f1 вычисляют массовую долю воды в нефти по формуле (2).Based on the calculation result, a specific calibration model for a given oil is selected, and the mass fraction of water in oil is calculated by the formula (2) based on the measurement results of the dielectric constant of the oil at the operating frequency f 1 .

Так как в принципе работы лежит зависимость диэлектрической проницаемости нефти от содержания воды, то необходимо учитывать существенный вклад возмущающих воздействий на диэлектрическую проницаемость, таких как газовые включения и наличие металлосодержащих микроэлементов в нефти, для повышения точности определения содержания воды. Для этого служит сверхчувствительный датчик-магнитометр 3, который улавливает магнитные возмущения, создаваемые металлосодержащими микрочастицами, сигнал датчика усиливается усилителем 9 и считывается счетно-решающим устройством 10. Таким образом, получаем величину, характеризующую массовую долю металлосодержащих частиц δ, влияющих на диэлектрическую проницаемость нефти и нефтепродуктов.Since the principle of operation is the dependence of the dielectric constant of oil on the water content, it is necessary to take into account the significant contribution of disturbing effects on the dielectric constant, such as gas inclusions and the presence of metal-containing trace elements in oil, to increase the accuracy of determining the water content. For this, a supersensitive sensor magnetometer 3 is used, which picks up magnetic disturbances generated by metal-containing microparticles, the sensor signal is amplified by an amplifier 9 and read by a counting-resolving device 10. Thus, we obtain a value characterizing the mass fraction of metal-containing particles δ, affecting the dielectric constant of oil and petroleum products.

Таким образом, окончательный результат η' идентификации получим нормированием величины η - делением на величину δ,Thus, the final result η 'of identification will be obtained by normalizing the quantity η - dividing by δ

Figure 00000007
.
Figure 00000007
.

Данная величина η' будет постоянной для данного типа нефти или нефтепродукта и может служить показателем наличия газовых включений в нефти. В случае если η увеличится и η' соответственно увеличится, то это говорит о наличии газовых включений. В этом случае данное измерение является ошибочным и для нефтей с газовыми включениями нужно проводить отдельную калибровку. Таким образом, измеряя дополнительно влияние металлосодержащих частиц, мы уточняем идентификацию типа нефти.This value η 'will be constant for a given type of oil or oil product and can serve as an indicator of the presence of gas inclusions in oil. If η increases and η 'increases accordingly, this indicates the presence of gas inclusions. In this case, this measurement is erroneous and a separate calibration must be carried out for oils with gas inclusions. Thus, by additionally measuring the influence of metal-containing particles, we refine the identification of the type of oil.

Перед работой, предварительно определяем диэлектрическую проницаемость обезвоженной нефти данного типа, величина которой хранится в памяти счетно-решающего устройства.Before work, we first determine the dielectric constant of the dehydrated oil of this type, the value of which is stored in the memory of the computer.

Claims (1)

Способ определения содержания воды в нефти или нефтепродуктах в потоке трубопровода, отличающийся тем, что измеряют комплексную электропроводность нефти или нефтепродукта на определенной частоте f1 и дополнительно измеряют комплексную электропроводность на рабочей частоте f2 (f1<f2), проводят температурную коррекцию измеренных параметров, определяют соотношение η комплексных величин электропроводностей при двух разных частотах, определяют массовую долю металлосодержащих микрочастиц δ и по величине соотношения η осуществляют процесс идентификации, а по величине соотношения
Figure 00000008
производят уточнение типа нефти или нефтепродукта, а суммарное содержание воды в нефти или нефтепродукте рассчитывают по калибровочной модели, относящейся к данному типу нефти или нефтепродукта.
A method for determining the water content in oil or oil products in a pipeline stream, characterized in that the integrated electrical conductivity of the oil or oil product is measured at a specific frequency f 1 and additionally the integrated electrical conductivity is measured at an operating frequency f 2 (f 1 <f 2 ), temperature correction of the measured parameters is carried out , determine the ratio η of the complex values of the electrical conductivities at two different frequencies, determine the mass fraction of metal-containing microparticles δ, and by the value of the ratio η carry out the process with identification and largest ratio
Figure 00000008
refine the type of oil or oil product, and the total water content in the oil or oil product is calculated according to the calibration model related to this type of oil or oil product.
RU2008144713/28A 2008-11-12 2008-11-12 Definition method of water content and summary content of metal-containing microelements in oil or oil-products RU2386959C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008144713/28A RU2386959C1 (en) 2008-11-12 2008-11-12 Definition method of water content and summary content of metal-containing microelements in oil or oil-products

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008144713/28A RU2386959C1 (en) 2008-11-12 2008-11-12 Definition method of water content and summary content of metal-containing microelements in oil or oil-products

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2386959C1 true RU2386959C1 (en) 2010-04-20

Family

ID=46275311

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008144713/28A RU2386959C1 (en) 2008-11-12 2008-11-12 Definition method of water content and summary content of metal-containing microelements in oil or oil-products

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2386959C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2456584C2 (en) * 2010-10-04 2012-07-20 Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дальневосточный Федеральный Университет" (Двфу) Method for measuring water concentration in oil product
RU2569766C2 (en) * 2014-01-24 2015-11-27 Общество с ограниченной ответственностью "Химмотолог" Device for automatic detection of lubricant quality
RU2706451C1 (en) * 2019-02-21 2019-11-19 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук Apparatus for determining content of water in an oil product stream
RU2751877C1 (en) * 2020-06-01 2021-07-19 Олег Валентинович Жиляев Method for determining water content in crude oil assay

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2456584C2 (en) * 2010-10-04 2012-07-20 Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дальневосточный Федеральный Университет" (Двфу) Method for measuring water concentration in oil product
RU2569766C2 (en) * 2014-01-24 2015-11-27 Общество с ограниченной ответственностью "Химмотолог" Device for automatic detection of lubricant quality
RU2706451C1 (en) * 2019-02-21 2019-11-19 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук Apparatus for determining content of water in an oil product stream
RU2751877C1 (en) * 2020-06-01 2021-07-19 Олег Валентинович Жиляев Method for determining water content in crude oil assay

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9176000B2 (en) System for measurement of fluid levels in multi-phase fluids
CN206411057U (en) A kind of humidity detector based on electric capacity
RU2386959C1 (en) Definition method of water content and summary content of metal-containing microelements in oil or oil-products
US11959785B2 (en) System and method for measuring a multiphase flow by measuring density and electrical impedance for correcting the measurement due to effect of deposits on inner surface of pipe walls
CN105116049B (en) Vortex flow detection method
Schuller et al. Measurement of water concentration in oil/water dispersions with a circular single-electrode capacitance probe
US20230142240A1 (en) Flow meter for measuring flow velocity in oil continuous flows
RU2658539C1 (en) Device for measuring electrophysical parameters of oil and its components
Ramli et al. Multiphase flow measurement by electrical capacitance tomography and microwave cavity resonant sensor
CN208537465U (en) A kind of bituminous concrete detecting device for moisture content
Gao et al. Measurement of crude oil water content based on cross-correlation method
Hu et al. An impedance-analyser-based multi-channel imaging system and its applications
Aslam et al. Differential capacitive sensor based interface circuit design for accurate measurement of water content in crude oil
Lage et al. Bench system for iron ore moisture measurement
RU143552U1 (en) DEVICE FOR MEASURING THE DEBIT OF PRODUCTS OF GAS-CONDENSATE WELLS
EP2228640A1 (en) Method for determining the moisture content of wood
CN106770507A (en) A kind of humidity detector and method based on electric capacity
RU2380695C1 (en) On-board device for measuring fuel octane number
RU2506571C1 (en) Method for measuring quality of oil products
RU2227320C2 (en) Method for measuring quality characteristics of oil products
CN207379978U (en) A kind of conductivity meter based on impulse eddy current
CN109459486A (en) A method of meat products moisture content is measured using electromagnetic induction
She et al. Simultaneous measurements of metal plate thickness and defect depth using low frequency sweeping eddy current testing
RU2377552C2 (en) Device for measurement of humidity
RU2739719C1 (en) Method of determining gas concentration

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20101113