RU57466U1 - RAW OIL FULL-BAND FLOW HYDROGEN (OPTIONS) - Google Patents
RAW OIL FULL-BAND FLOW HYDROGEN (OPTIONS) Download PDFInfo
- Publication number
- RU57466U1 RU57466U1 RU2006108871/22U RU2006108871U RU57466U1 RU 57466 U1 RU57466 U1 RU 57466U1 RU 2006108871/22 U RU2006108871/22 U RU 2006108871/22U RU 2006108871 U RU2006108871 U RU 2006108871U RU 57466 U1 RU57466 U1 RU 57466U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- oil
- water
- optical
- sensor
- value
- Prior art date
Links
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
Техническое решение относится к измерительной технике и может быть использовано в нефтяной промышленности при оперативном контроле параметров качества сырой нефти, а именно для определения обводненности нефти при содержания воды в продукции нефтяных скважин в диапазоне от 0 до 100%. В соответствии с первым вариантом реализации поточный влагомер сырой нефти включает в себя емкостной датчик и оптический датчик, предназначенные для определения содержания воды в водонефтяной смеси, средства для обработки сигналов датчиков, выполненные с возможностью передачи средствам представления результатов измерений сигнала, соответствующего текущему значению сигнала емкостного датчика, или сигнала, соответствующего текущему значению сигнала оптического датчика, в зависимости от значения предварительно заданного параметра, определяемого свойствами водонефтяной смеси. В соответствии со вторым вариантом реализации поточный влагомер сырой нефти включает в себя корпус из токопроводящего материала, выполненный в виде в виде трубы с фланцами для подключения в трубопровод, емкостной датчик и средства для обработки сигналов датчиков. Емкостной датчик включает в себя первый электрод, размещенный в полости корпуса, выполняющего функцию второго электрода емкостного датчика. Емкостной датчик включен в цепь автогенератора синусоидальных колебаний напряжения в качестве конденсатора, а автогенератор соединен со средствами для обработки сигналов датчиков. При этом в отличии от прототипа влагомер включает в себя оптический датчик, а средства для обработки сигналов датчиков выполнены с возможностью сравнения текущего значения частоты колебаний напряжения автогенератора с предварительно заданным пороговым значением, соответствующим содержанию воды и нефти в водонефтяной смеси, при котором происходит обращение водонефтяной эмульсии, и с возможностью передачи средствам представления результатов измерений сигнала, соответствующего текущей частоте колебаний напряжения автогенератора, если указанная частота превышает пороговое значение, и сигнала, соответствующего текущей величине выходного тока приемника оптического излучения, если текущая частота колебаний напряжения автогенератора ниже порогового значения. Технический результат, достигаемый при реализации каждого технического решения из заявленной группы полезных моделей, заключается в обеспечении высокой точности измерения обводненности нефти в диапазоне от 0 до 100% объемного содержания воды, исключении падения точности измерения при изменении типа водонефтяной эмульсии, объединении преимуществ емкостного и оптического способов измерения объемной концентрации компонентов водонефтяной смеси и обеспечении автоматического выбора способа измерения, наиболее соответствующего текущим параметрам водонефтяной смеси. 2 н.з., 23 з.п. ф-лы, 3 ил.The technical solution relates to measuring equipment and can be used in the oil industry for the operational control of crude oil quality parameters, namely, to determine the water cut of the oil when the water content in oil production ranges from 0 to 100%. In accordance with the first embodiment, the flow meter of the crude oil includes a capacitive sensor and an optical sensor designed to determine the water content in the oil-water mixture, means for processing sensor signals, configured to transmit to the means of presenting the measurement results of the signal corresponding to the current value of the capacitive sensor signal , or a signal corresponding to the current value of the optical sensor signal, depending on the value of a predefined parameter, predelyaemogo properties of oil-water mixture. In accordance with the second embodiment, the flow meter of the crude oil includes a housing of conductive material, made in the form of a pipe with flanges for connection to the pipeline, a capacitive sensor and means for processing sensor signals. The capacitive sensor includes a first electrode located in the cavity of the housing, performing the function of the second electrode of the capacitive sensor. A capacitive sensor is included in the circuit of the oscillator sinusoidal voltage fluctuations as a capacitor, and the oscillator is connected to means for processing sensor signals. Moreover, unlike the prototype, the moisture meter includes an optical sensor, and the means for processing the sensor signals are configured to compare the current value of the oscillator voltage frequency with a predetermined threshold value corresponding to the water and oil content in the oil-water mixture at which the oil-water emulsion is circulated , and with the possibility of transmitting to the means of presenting the measurement results of the signal corresponding to the current oscillation frequency of the oscillator voltage, ec whether the indicated frequency exceeds the threshold value, and a signal corresponding to the current value of the output current of the optical radiation receiver, if the current oscillation frequency of the oscillator voltage is lower than the threshold value. The technical result achieved by the implementation of each technical solution from the claimed group of utility models is to ensure high accuracy of measuring water cut in the range from 0 to 100% of the volumetric water content, eliminating the drop in measurement accuracy when changing the type of oil-water emulsion, combining the advantages of capacitive and optical methods measuring the volume concentration of the components of the oil-water mixture and ensuring the automatic selection of the measurement method that most closely matches the current the parameters of the oil-water mixture. 2 N.C., 23 C.P. f-ly, 3 ill.
Description
Техническое решение относится к измерительной технике и может быть использовано в нефтяной промышленности при оперативном контроле параметров качества сырой нефти, а именно для определения обводненности нефти при содержании воды в продукции нефтяных скважин в диапазоне от 0 до 100%.The technical solution relates to measuring equipment and can be used in the oil industry for the operational control of quality parameters of crude oil, namely to determine the water cut of the oil when the water content in the production of oil wells in the range from 0 to 100%.
Известен поточный емкостной (диэлькометрический) влагомер для измерения содержания воды в водонефтяной смеси (см., в частности, авторское свидетельство СССР SU 1753386 А1, 07.08.1992, патенты RU 2034287 С2, 30.04.1995, RU 2065603 C1, 20.08.1996 и RU 2024862 C1, 15.12.1994 (прототип) и др.), включающий в себя корпус в виде металлической трубы с фланцами для подключения влагомера в трубопровод, емкостной датчик, средства обработки сигналов емкостного датчика и средства представления результатов измерений. Емкостной датчик включает в себя первый (внутренний) электрод цилиндрической формы, выполненный из токопроводящего материала и размещенный в полости корпуса коаксиально по отношению к нему, при этом корпус выполняет функцию второго (внешнего) электрода емкостного датчика. Электроды образуют цилиндрический конденсатор, между обкладками которого протекает поток водонефтяной смеси, диэлектрическая проницаемость которой и, соответственно, мгновенная емкость такого конденсатора зависит от объемного соотношения в Known in-line capacitive (dielcometric) hydrometer for measuring the water content in a water-oil mixture (see, in particular, USSR author's certificate SU 1753386 A1, 08/07/1992, patents RU 2034287 C2, 04.30.1995, RU 2065603 C1, 08.20.1996 and RU 2024862 C1, 12.15.1994 (prototype), etc.), which includes a body in the form of a metal pipe with flanges for connecting a moisture meter to the pipeline, a capacitive sensor, means for processing signals from a capacitive sensor, and means for presenting measurement results. A capacitive sensor includes a first (internal) electrode of a cylindrical shape made of a conductive material and placed in the cavity of the housing coaxially with respect to it, while the housing acts as a second (external) electrode of the capacitive sensor. The electrodes form a cylindrical capacitor, between the plates of which a stream of water-oil mixture flows, the dielectric constant of which and, accordingly, the instantaneous capacitance of such a capacitor depends on the volume ratio
водонефтяной смеси воды и нефти. Первый электрод соединен со средствами обработки сигналов (с цепью автогенератора синусоидальных колебаний напряжения, который соединен со средствами обработки сигналов (см. RU 2024862)) посредством изолированного относительно корпуса и водонефтяной смеси вывода, герметично закрепленного в отверстии, выполненном в боковой стенке корпуса. На все поверхности внутреннего электрода, контактирующие с водонефтяной смесью, может быть нанесено изолирующее диэлектрическое покрытие, которое предотвращает замыкание обкладок конденсатора при заполнении межэлектродного пространства пластовой водой (см. RU 2034287 и RU 2065603).oil-water mixture of water and oil. The first electrode is connected to the signal processing means (to the circuit of the oscillator of the sinusoidal voltage fluctuations, which is connected to the signal processing means (see RU 2024862)) by means of an output isolated from the casing and the oil-water mixture, hermetically fixed in the hole made in the side wall of the casing. On all surfaces of the internal electrode in contact with the oil-water mixture, an insulating dielectric coating can be applied, which prevents the capacitor plates from closing when filling the interelectrode space with formation water (see RU 2034287 and RU 2065603).
Общим недостатком влагомеров описанной выше конструкции является недостаточная точность при определении влажности нефти с высокой обводненностью, так как в этом случае водонефтяная смесь образует так называемую прямую эмульсию или эмульсию типа "нефть в воде" ("масло в воде"), где непрерывной средой является пластовая вода, хорошо проводящая электрический ток, вследствие чего зависимость диэлектрических свойства водонефтяной смеси от ее состава оказывается существенно менее строгой, чем для обратной эмульсии или эмульсию типа "вода в нефти" ("вода в масле"), образующейся при низком содержании воды (для прямой эмульсии необходимо учитывать электролитические свойства конкретной смеси и их зависимость от состава компонентов и внешних факторов и пр.). В результате при обращении типа протекающей между электродами датчика водонефтяной эмульсии из обратной в прямую (при протекании между электродами A common drawback of moisture meters of the design described above is the lack of accuracy in determining the moisture content of oil with high water cut, since in this case the oil-water mixture forms the so-called direct emulsion or emulsion of the type "oil in water" ("oil in water"), where the continuous medium is a reservoir water, which conducts electric current well, as a result of which the dependence of the dielectric properties of the oil-water mixture on its composition turns out to be significantly less strict than for a reverse emulsion or a water-in-water emulsion oil "(" water in oil "), formed at a low water content (for direct emulsion it is necessary to take into account the electrolytic properties of a particular mixture and their dependence on the composition of components and external factors, etc.). As a result, when the type of water-oil emulsion flowing between the electrodes of the sensor is reversed from reverse to direct (when flowing between the electrodes
элемента потока водонефтяной смеси, представляющего собой прямую эмульсию) происходит скачкообразное падение точности измерений. В описанных аналогах с целью решения этой проблемы прибегают к использованию для прямой и обратной эмульсий разных градуировочных зависимостей, по которым и определяется числовое значение содержания воды в контролируемой смеси (SU 1753386 и RU 2065603), или двух блоков обработки сигналов отдельно для прямой и обратной эмульсии, переключение между которыми может осуществляться автоматически по показаниям специального блока определения типа водонефтяной эмульсии (SU 1753386 и RU 2024862) и т.п. Однако, даже в случае применения указанных выше технических решений погрешность измерений при обращении эмульсии возрастает в 1,5-2 раза вследствие неконтролируемых изменений электролитических свойств эмульсии, в результате чего ни один из влагомеров емкостного типа не обеспечивает в зоне прямой эмульсии погрешность меньше ±4,5 абс.%, что составляет от 15 до 90% относительной погрешности по определению объемной доли нефти при содержании воды от 70 до 95%. При этом следует отметить, что высокая обводненность характерна для почти 80% добываемой в РФ нефти.element of the flow of water-oil mixture, which is a direct emulsion) there is an abrupt decrease in the accuracy of measurements. In order to solve this problem, the described analogues resort to using different calibration dependences for direct and reverse emulsions, which determine the numerical value of the water content in the controlled mixture (SU 1753386 and RU 2065603), or two signal processing units separately for direct and reverse emulsions switching between which can be carried out automatically according to the testimony of a special unit for determining the type of oil-water emulsion (SU 1753386 and RU 2024862), etc. However, even in the case of applying the above technical solutions, the measurement error during emulsion circulation increases by 1.5-2 times due to uncontrolled changes in the electrolytic properties of the emulsion, as a result of which none of the capacitive type hygrometer provides an error of less than ± 4 in the direct emulsion zone, 5 abs.%, Which is from 15 to 90% of the relative error in determining the volume fraction of oil with a water content of from 70 to 95%. It should be noted that high water cut is typical for almost 80% of oil produced in the Russian Federation.
Известен поточный влагомер сырой нефти, выпускаемый под торговой маркой Red Eye (см. патенты US 6076049 А, 13.06.2000 и US 6292756 B1, 18.09.2001), включающий в себя корпус, выполненный в виде в виде трубы с фланцами для подключения влагомера в трубопровод, инфракрасный датчик, средства обработки сигналов датчика и средства представления результатов A known flow meter of crude oil is available under the trademark Red Eye (see patents US 6076049 A, 06/13/2000 and US 6292756 B1, 09/18/2001), which includes a housing made in the form of a pipe with flanges for connecting a moisture meter to piping, infrared sensor, sensor signal processing means and result presentation means
измерений. В этом приборе для определения объемной концентрации компонентов водонефтяной смеси используют эффект различного оптического поглощения для нефти и воды. Инфракрасный датчик включает в себя излучатель и три приемника инфракрасного излучения, размещенные в корпусе в зоне протекания водонефтяной смеси. Приемники инфракрасного излучения электрически связаны со средствами обработки сигналов и предназначены для определения проходящего светового потока, а также светового потока отраженного и рассеянного каплями нефти, находящимися в водонефтяной эмульсии, что необходимо при измерении влажности нефти с низкой и средней обводненностью (до 50-60% воды).measurements. In this device, the effect of various optical absorption for oil and water is used to determine the volume concentration of the components of the oil-water mixture. The infrared sensor includes an emitter and three infrared radiation receivers located in the housing in the zone of the oil-water mixture. Infrared radiation receivers are electrically connected to signal processing means and are designed to determine the transmitted light flux, as well as the light flux reflected and scattered by oil droplets located in the oil-water emulsion, which is necessary when measuring oil moisture with low and medium water cut (up to 50-60% water )
Описанный влагомер обеспечивает достаточную точность измерений при больших значениях обводненности (на прямой эмульсии), однако не позволяет учитывать с необходимой точностью рассеянный и отраженный световой поток после инверсии водонефтяной эмульсии из прямой в обратную, в результате чего использовать описанный влагомер для измерения влажности нефти с низкой и средней обводненностью (на обратной эмульсии) практически невозможно, что подтверждается изучением серийных образцов устройства Red Eye.The described hygrometer provides sufficient measurement accuracy at high water cut values (on the direct emulsion), but it does not allow to take into account the necessary accuracy of the diffused and reflected light flux after inversion of the oil-water emulsion from direct to reverse, as a result of which the described hydrometer can be used to measure oil moisture with low and average water cut (inverse emulsion) is almost impossible, as evidenced by the study of serial samples of the Red Eye device.
Таким образом, все приборы, использующие либо емкостной (диэлько-метрический), либо оптический способ измерения влажности не обеспечивают высокую точность измерения во всем диапазоне значений обводненности нефти.Thus, all instruments using either capacitive (dielko-metric) or optical methods for measuring moisture do not provide high accuracy in the entire range of oil water cut values.
Известен влагомер, описанный в патенте US 5086279 А, 04.02.1992, A known hydrometer is described in US Pat. No. 5,086,279 A, 04/02/1992,
содержащий как емкостной, так и инфракрасный датчик, средства обработки сигналов датчиков и средства представления результатов измерений. Влагомер предназначен для контроля влажности твердых или волокнистых материалов, перемещаемых относительно упомянутых датчиков на транспортере. В процессе измерений показания одновременно снимают с обоих датчиков, а затем усредняют их для повышения точности и достоверности результатов измерений в широком диапазоне значений влажности, а также исключения влияния на результаты измерений естественных отклонений физических свойствах исследуемых материалов.containing both capacitive and infrared sensors, means for processing sensor signals and means for presenting measurement results. The moisture meter is designed to control the moisture content of solid or fibrous materials moved relative to the sensors on the conveyor. During the measurement, the readings are simultaneously taken from both sensors, and then averaged to increase the accuracy and reliability of the measurement results in a wide range of humidity values, as well as to exclude the influence of the physical deviations of the studied materials on the natural deviations.
Использование описанного принципа построения полнодиапазонного влагомера позволяет поднять среднюю точность измерений для всего диапазона значений влажности в целом за счет снижения точности на отдельных его участках, но не решает полностью указанной выше проблемы.Using the described principle of constructing a full-range moisture meter allows you to increase the average accuracy of measurements for the entire range of humidity values as a whole by reducing the accuracy in its individual sections, but does not completely solve the above problem.
По совокупности существенных признаков в качестве наиболее близкого аналога (прототипа) обоих технических решений заявленной группы может быть принят упомянутый выше поточный влагомер сырой нефти, описанный в патенте RU 2024862 С1, 15.12.1994.In terms of the set of essential features, the aforementioned crude oil flow hygrometer described above in patent RU 2024862 C1, 12/15/1994, can be adopted as the closest analogue (prototype) of both technical solutions of the claimed group.
Таким образом, задача, на решение которой направлена заявленная группа полезных моделей, состоит в создании поточного полнодиапазонного влагомера сырой нефти, работающего в диапазоне от 0 до 100% объемного содержания воды и имеющего точность измерения параметра обводненности нефти не хуже ±1,5% во всем диапазоне.Thus, the task to which the claimed group of utility models is aimed is to create a continuous full-range crude oil moisture meter operating in the range from 0 to 100% of the volumetric water content and having an accuracy of measuring the water cut parameter of no worse than ± 1.5% throughout range.
Технический результат, достигаемый при реализации каждого технического решения из заявленной группы полезных моделей, заключается в обеспечении высокой точности измерения обводненности нефти в диапазоне от 0 до 100% объемного содержания воды, исключении падения точности измерения при изменении типа водонефтяной эмульсии, объединении преимуществ емкостного и оптического способов измерения объемной концентрации компонентов водонефтяной смеси и обеспечении автоматического выбора способа измерения, наиболее соответствующего текущим параметрам водонефтяной смеси.The technical result achieved by the implementation of each technical solution from the claimed group of utility models is to ensure high accuracy of measuring water cut in the range from 0 to 100% of the volumetric water content, eliminating the drop in measurement accuracy when changing the type of oil-water emulsion, combining the advantages of capacitive and optical methods measuring the volume concentration of the components of the oil-water mixture and ensuring the automatic selection of the measurement method that most closely matches the current the parameters of the oil-water mixture.
Первый вариант поточного влагомера сырой нефти, обеспечивающий достижение указанного выше технического результата, включает в себя емкостной датчик и оптический датчик, предназначенные для определения содержания воды в водонефтяной смеси, средства для обработки сигналов датчиков, выполненные с возможностью передачи средствам представления результатов измерений сигнала, соответствующего текущему значению сигнала емкостного датчика, или сигнала, соответствующего текущему значению сигнала оптического датчика, в зависимости от текущего значения предварительно заданного параметра, определяемого свойствами водонефтяной смеси.The first variant of a crude oil flow moisture meter, ensuring the achievement of the above technical result, includes a capacitive sensor and an optical sensor designed to determine the water content in the oil-water mixture, means for processing sensor signals, configured to transmit to the means of presenting the measurement results of the signal corresponding to the current the value of the capacitive sensor signal, or the signal corresponding to the current value of the optical sensor signal, depending on the current its values of a predetermined parameter determined by the properties of the oil-water mixture.
Кроме того, в частном случае реализации первой полезной модели из заявленной группы, средства для обработки сигналов датчиков выполнены с возможностью передачи средствам представления результатов измерений сигнала, соответствующего текущему значению сигнала емкостного датчика, если указанное значение превышает предварительно заданное пороговое In addition, in the particular case of the first utility model from the claimed group, the means for processing the sensor signals are configured to transmit to the means for presenting the measurement results of the signal corresponding to the current value of the capacitive sensor signal, if the specified value exceeds a predetermined threshold
значение, и сигнала, соответствующего текущему значению сигнала оптического датчика, если значение сигнала емкостного датчика ниже упомянутого порогового значения.value, and a signal corresponding to the current value of the optical sensor signal, if the value of the capacitive sensor signal is lower than the threshold value.
Кроме того, в частном случае реализации первой полезной модели из заявленной группы, средства для обработки сигналов датчиков выполнены с возможностью передачи средствам представления результатов измерений сигнала, соответствующего текущему значению сигнала оптического датчика, если указанное значение превышает предварительно заданное пороговое значение, и сигнала, соответствующего текущему значению сигнала емкостного датчика, если значение сигнала оптического датчика ниже упомянутого порогового значения.In addition, in the particular case of the first utility model from the claimed group, the means for processing the sensor signals are configured to transmit to the means for presenting the measurement results of the signal corresponding to the current value of the optical sensor signal, if the specified value exceeds a predetermined threshold value, and the signal corresponding to the current the signal value of the capacitive sensor, if the signal value of the optical sensor is lower than the threshold value.
Кроме того, в частном случае реализации первой полезной модели из заявленной группы, пороговое значения, по крайней мере, приближенно соответствует значению, при котором происходит обращение водонефтяной эмульсии типа "нефть в воде" в эмульсию типа "вода в нефти" или эмульсии типа "вода в нефти" в эмульсию типа "нефть в воде".In addition, in the particular case of the implementation of the first utility model from the claimed group, the threshold value at least approximately corresponds to the value at which the oil-water emulsion of the oil-in-water type is converted to the water-in-oil emulsion or the water-in-water emulsion in oil "into an oil in water emulsion.
Кроме того, в частном случае реализации первой полезной модели из заявленной группы, включает в себя средства для определения типа водонефтяной эмульсии, при этом средства для обработки сигналов датчиков выполнены с возможностью передачи средствам представления результатов измерений сигнала, соответствующего текущему значению сигнала емкостного датчика, если сигнал, формируемый средствами для определения типа водонефтяной эмульсии, соответствует эмульсии типа "вода в нефти" и передачи In addition, in the particular case of the implementation of the first utility model from the claimed group, it includes means for determining the type of oil-water emulsion, while the means for processing the sensor signals are configured to transmit to the means for presenting the measurement results of the signal corresponding to the current value of the capacitive sensor signal, if the signal formed by means for determining the type of oil-water emulsion corresponds to an emulsion of the type "water in oil" and transmission
средствам представления результатов измерений сигнала, соответствующего текущему значению сигнала оптического датчика, если сигнал, формируемый средствами для определения типа водонефтяной эмульсии, соответствует эмульсии типа "нефть в воде".means for presenting the measurement results of the signal corresponding to the current value of the optical sensor signal, if the signal generated by means for determining the type of oil-water emulsion corresponds to an oil-in-water emulsion.
Второй вариант поточного влагомера сырой нефти, обеспечивающий достижение указанного выше технического результата, включает в себя корпус из токопроводящего материала, выполненный в виде в виде трубы с фланцами для подключения в трубопровод, емкостной датчик, предназначенный для определения объемного содержания воды в водонефтяной смеси и средства для обработки сигналов датчика. Емкостной датчик включает в себя первый электрод, размещенный в полости корпуса, выполняющего функцию второго электрода емкостного датчика, при этом емкостной датчик включен в цепь автогенератора синусоидальных колебаний напряжения в качестве конденсатора, а автогенератор соединен со средствами для обработки сигналов датчиков. При этом в отличии от прототипа влагомер включает в себя оптический датчик, предназначенный для определения объемного содержания воды в водонефтяной смеси, включающий в себя излучатель оптического излучения и приемник оптического излучения, электрически связанный со средствами для обработки сигналов датчиков. Указанные средства выполнены с возможностью сравнения текущего значения частоты колебаний напряжения автогенератора с предварительно заданным пороговым значением, по крайней мере, приближенно соответствующим содержанию воды и нефти в водонефтяной смеси, при котором происходит обращение The second version of the flow meter of crude oil, ensuring the achievement of the above technical result, includes a housing of conductive material, made in the form of a pipe with flanges for connection to the pipeline, a capacitive sensor designed to determine the volumetric water content in the oil-water mixture and means for signal processing sensor. The capacitive sensor includes a first electrode located in the cavity of the casing, which serves as the second electrode of the capacitive sensor, while the capacitive sensor is included in the circuit of the oscillator of the sinusoidal voltage fluctuations as a capacitor, and the oscillator is connected to means for processing the sensor signals. In this case, unlike the prototype, the moisture meter includes an optical sensor designed to determine the volumetric water content in the oil-water mixture, including an optical emitter and an optical radiation receiver, electrically coupled to means for processing sensor signals. These funds are made with the possibility of comparing the current value of the oscillation voltage frequency of the oscillator with a predetermined threshold value, at least approximately corresponding to the content of water and oil in the oil-water mixture at which there is a circulation
водонефтяной эмульсии типа "нефть в воде" в эмульсию типа "вода в нефти" или эмульсии типа "вода в нефти" в эмульсию типа "нефть в воде", и с возможностью передачи средствам представления результатов измерений сигнала, соответствующего текущей частоте колебаний напряжения автогенератора, если указанная частота превышает пороговое значение, и сигнала, соответствующего текущей величине выходного тока приемника оптического излучения, если текущая частота колебаний напряжения автогенератора ниже порогового значения.water-in-oil emulsions of the oil-in-water type into a water-in-oil emulsion or a water-in-oil emulsion into an oil-in-water emulsion, and with the possibility of transmitting to the means for presenting the measurement results a signal corresponding to the current oscillation voltage frequency of the oscillator, if the indicated frequency exceeds the threshold value, and a signal corresponding to the current value of the output current of the optical radiation receiver, if the current oscillation voltage frequency of the oscillator is lower than the threshold value.
Кроме того, в частном случае реализации второй полезной модели из заявленной группы, излучатель оптического излучения представляет собой светодиод или полупроводниковый лазерный диод и выполнен с возможностью создания излучения в спектральном диапазоне от 300 нм до 1500 нм, а приемник оптического излучения представляет собой фотодиод.In addition, in the particular case of the second utility model from the claimed group, the optical emitter is an LED or a semiconductor laser diode and is configured to generate radiation in the spectral range from 300 nm to 1500 nm, and the optical radiation receiver is a photodiode.
Кроме того, в частном случае реализации второй полезной модели из заявленной группы, излучатель и приемник оптического датчика размещены в отдельном корпусе.In addition, in the particular case of the second utility model from the claimed group, the emitter and receiver of the optical sensor are housed in a separate housing.
Кроме того, в частном случае реализации второй полезной модели из заявленной группы, излучатель оптического излучения и приемник оптического излучения, размещены в полости корпуса с образованием зазора заданной величины между оптическим выходом источника и оптическим входом приемника излучения.In addition, in the particular case of the second utility model from the claimed group, the optical emitter and the optical radiation receiver are placed in the cavity of the housing with the formation of a gap of a predetermined value between the optical output of the source and the optical input of the radiation receiver.
Кроме того, в частном случае реализации второй полезной модели из заявленной группы, приемник оптического излучения размещен в полости In addition, in the particular case of the implementation of the second utility model from the claimed group, the optical radiation receiver is placed in the cavity
корпуса, а излучатель оптического излучения расположен вне полости корпуса, при этом оптический датчик снабжен световодом, оптический выход которого расположен в полости корпуса с образованием зазора заданной величины между оптическим выходом источника и оптическим входом световода.case, and the emitter of optical radiation is located outside the cavity of the case, while the optical sensor is equipped with a fiber, the optical output of which is located in the cavity of the body with the formation of a gap of a predetermined value between the optical output of the source and the optical input of the fiber.
Кроме того, в частном случае реализации второй полезной модели из заявленной группы, снабжен, по меньшей мере, одним дополнительным оптическим датчиком, включающим в себя излучатель и приемник оптического излучения, при этом излучатели всех оптических датчиков выполнены с возможностью создания излучения с длиной волны, отличающейся от длины волны других излучателей и соответствующей одному из возможных вариантов оптических характеристик нефтяной составляющей водонефтяной эмульсии.In addition, in the particular case of the implementation of the second utility model from the claimed group, it is equipped with at least one additional optical sensor including an emitter and a receiver of optical radiation, while the emitters of all optical sensors are configured to generate radiation with a wavelength different from the wavelength of other emitters and corresponding to one of the possible options for the optical characteristics of the oil component of the oil-water emulsion.
Кроме того, в частном случае реализации второй полезной модели из заявленной группы, оптический датчик снабжен дополнительным приемником оптического излучения, размещенном на заданном расстоянии от первого приемника.In addition, in the particular case of the implementation of the second utility model from the claimed group, the optical sensor is equipped with an additional receiver of optical radiation located at a predetermined distance from the first receiver.
Кроме того, в частном случае реализации второй полезной модели из заявленной группы, приемник оптического датчика связан со средствами для обработки сигналов датчиков через логарифмический усилитель.In addition, in the particular case of the second utility model from the claimed group, the optical sensor receiver is connected to means for processing sensor signals through a logarithmic amplifier.
Кроме того, в частном случае реализации второй полезной модели из заявленной группы, первый электрод представляет собой полый цилиндр, выполненный из токопроводящего материала, и установлен коаксиально по отношению к корпусу с помощью двух радиальных винтов, герметично In addition, in the particular case of the implementation of the second utility model from the claimed group, the first electrode is a hollow cylinder made of conductive material, and is installed coaxially with respect to the housing using two radial screws, hermetically
закрепленных в отверстии, выполненном в боковой стенке корпуса, при этом винты изолированы от корпуса и полости для прохода водонефтяной смеси с помощью втулок из диэлектрического материала, а один из винтов выполняет функцию электрического вывода, посредством которого первый электрод соединен с цепью автогенератора синусоидальных колебаний напряжения.fixed in the hole made in the side wall of the housing, while the screws are isolated from the housing and the cavity for the passage of the oil-water mixture with bushings made of dielectric material, and one of the screws performs the function of an electrical output through which the first electrode is connected to the oscillator circuit of sinusoidal voltage fluctuations.
Кроме того, в частном случае реализации второй полезной модели из заявленной группы, емкостной датчик включает в себя трубчатый элемент, выполненный из токопроводящего материала, закрепленный коаксиально по отношению к первому электроду таким образом, что между указанным трубчатым элементом и первым электродом отсутствует электрический контакт, при этом трубчатый элемент зафиксированный в осевом и радиальном направлении относительно корпуса посредством расположенных на его концах кольцевых упоров с отверстиями для прохода водонефтяной смеси, обеспечивающих электрическую связь трубчатого элемента с корпусом, при этом корпус выполняет функцию второго электрода емкостного датчика совместно с этим трубчатым элементом.In addition, in the particular case of the implementation of the second utility model from the claimed group, the capacitive sensor includes a tubular element made of a conductive material fixed coaxially with respect to the first electrode so that there is no electrical contact between the specified tubular element and the first electrode, when this tubular element is fixed in the axial and radial direction relative to the housing by means of ring stops located at its ends with openings for the passage of water-oil a mixture, providing electrical connection of the tubular element with the housing, while the housing performs the function of the second electrode of the capacitive sensor together with this tubular element.
Кроме того, в частном случае реализации второй полезной модели из заявленной группы, на поверхности первого электрода и/или корпуса и/или трубчатого элемента, выполненные с возможностью взаимодействия с потоком водонефтяной смеси, нанесен слой диэлектрического покрытияIn addition, in the particular case of the implementation of the second utility model of the claimed group, on the surface of the first electrode and / or housing and / or tubular element, made with the possibility of interaction with the flow of water-oil mixture, a layer of dielectric coating
Кроме того, в частном случае реализации второй полезной модели из заявленной группы, на поверхности первого электрода и/или корпуса и/или трубчатого элемента, выполненные с возможностью взаимодействия с In addition, in the particular case of the implementation of the second utility model of the claimed group, on the surface of the first electrode and / or housing and / or tubular element, made with the possibility of interaction with
потоком водонефтяной смеси, нанесен слой покрытия, предназначенного для предотвращения налипания компонентов водонефтяной смеси.the flow of oil-water mixture, applied a coating layer designed to prevent adhesion of the components of the oil-water mixture.
Кроме того, в частном случае реализации второй полезной модели из заявленной группы, автогенератора синусоидальных колебаний напряжения представляет собой RC-генератор.In addition, in the particular case of the implementation of the second utility model from the claimed group, the oscillator of the sinusoidal voltage fluctuations is an RC generator.
Кроме того, в частном случае реализации второй полезной модели из заявленной группы, снабжен дополнительным емкостным датчиком, первый электрод которого представляет собой полый цилиндр, выполненный из токопроводящего материала, и установлен коаксиально по отношению к корпусу влагомера, который выполняет функцию второго электрода дополнительного емкостного датчика, при этом дополнительный емкостной датчик включен в цепь дополнительного автогенератора синусоидальных колебаний напряжения в качестве конденсатора, дополнительный автогенератор соединен со средствами для обработки сигналов датчиков, которые выполнены с возможностью формирования сигнала, соответствующего сигналам двух емкостных датчиков.In addition, in the particular case of the implementation of the second utility model from the claimed group, it is equipped with an additional capacitive sensor, the first electrode of which is a hollow cylinder made of conductive material, and is installed coaxially with respect to the body of the hygrometer, which performs the function of the second electrode of the additional capacitive sensor, wherein an additional capacitive sensor is included in the circuit of an additional oscillator of sinusoidal voltage fluctuations as a capacitor, an additional circuit the generator is connected to means for processing sensor signals, which are configured to generate a signal corresponding to the signals of two capacitive sensors.
Кроме того, в частном случае реализации второй полезной модели из заявленной группы, длина и/или диаметр первого электрода дополнительного емкостного датчика отличается от, соответственно, длины и/или диаметра первого электрода первого емкостного датчика.In addition, in the particular case of the implementation of the second utility model from the claimed group, the length and / or diameter of the first electrode of the additional capacitive sensor is different from, respectively, the length and / or diameter of the first electrode of the first capacitive sensor.
Кроме того, в частном случае реализации второй полезной модели из заявленной группы, средства для обработки сигналов датчиков включают в себя логическую микросхему, которая представляет собой программируемую In addition, in the particular case of the second utility model from the claimed group, the means for processing the sensor signals include a logic chip, which is a programmable
интегральную микросхему, выполненную с возможностью введения в область перезаписываемой памяти микросхемы порогового значение частоты колебаний напряжения автогенератора, при этом логическая микросхема выполнена с возможностью сравнения частоты колебаний напряжения автогенератора с введенным пороговым значением.an integrated microcircuit configured to introduce a threshold value of the oscillator voltage oscillation frequency into the rewritable memory area of the microcircuit, while the logic microcircuit is configured to compare the oscillator voltage oscillation frequency with the entered threshold value.
Кроме того, в частном случае реализации второй полезной модели из заявленной группы, средства для обработки сигналов датчиков выполнены с возможностью формирования сигнала для средств представления результатов измерений, соответствующего мгновенному значению выходного тока приемника оптического излучения или частоты колебаний напряжения автогенератора.In addition, in the particular case of the implementation of the second utility model from the claimed group, the means for processing the sensor signals are configured to generate a signal for means of presenting the measurement results corresponding to the instantaneous value of the output current of the optical radiation receiver or the oscillation frequency of the oscillator voltage.
Кроме того, в частном случае реализации второй полезной модели из заявленной группы, средства для обработки сигналов датчиков выполнены с возможностью формирования сигнала для средств представления результатов измерений, соответствующего значению выходного тока приемника оптического излучения или частоты колебаний напряжения автогенератора, усредненного по заданному интервалу времени и/или по заданной величине расхода водонефтяной смеси через полость корпуса.In addition, in the particular case of the second utility model from the claimed group, the means for processing the sensor signals are configured to generate a signal for the means of presenting the measurement results corresponding to the value of the output current of the optical radiation receiver or the oscillation frequency of the oscillator voltage averaged over a given time interval and / or for a given value of the flow of oil-water mixture through the cavity of the housing.
Кроме того, в частном случае реализации второй полезной модели из заявленной группы, средства представления результатов измерений включают в себя цифровой индикатор, выполненный с возможностью отображения значения, соответствующего процентному содержанию в водонефтяной смеси воды и/или нефти.In addition, in the particular case of the second utility model from the claimed group, the means for presenting the measurement results include a digital indicator configured to display a value corresponding to the percentage in the oil-water mixture of water and / or oil.
Кроме того, в частном случае реализации второй полезной модели из заявленной группы, средства представления результатов измерений выполнены с возможностью представления результатов измерений для системы телемеханики.In addition, in the particular case of the implementation of the second utility model from the claimed group, the means for presenting the measurement results are configured to present measurement results for the telemechanics system.
Наличие в заявленном приборе емкостного датчика обеспечивает требуемую точность измерения (не хуже ±1,5% абс.) для нефти с низкой и средней обводненностью (до 60% воды), а наличие оптического датчика - требуемую точность измерения при больших значениях обводненности (свыше 60% воды), таким образом, обеспечивается высокая точность измерения во всем диапазоне от 0 до 100% объемного содержания воды.The presence of a capacitive sensor in the claimed device provides the required measurement accuracy (no worse than ± 1.5% abs.) For oil with low and medium water cut (up to 60% water), and the presence of an optical sensor ensures the required measurement accuracy for large water cut values (over 60 % of water), thus, high measurement accuracy is ensured over the entire range from 0 to 100% of the volumetric water content.
Возможность автоматического переключения средств представления с сигнала, соответствующего показаниям одного из датчиков, на сигнал, соответствующий показаниям другого датчика в зависимости от значения предварительно заданного параметра, определяемого свойствами водонефтяной смеси (частоты колебаний напряжения автогенератора емкостного датчика, соответствующая содержанию воды и нефти в водонефтяной смеси, при котором происходит обращение водонефтяной эмульсии, в соответствии с вторым варианта реализации полезной модели) позволяет объединить преимущества емкостного и оптического способов измерения, обеспечив автоматический выбор способа измерения, наиболее соответствующего текущим параметрам водонефтяной смеси.The ability to automatically switch the means of presentation from a signal corresponding to the readings of one of the sensors to a signal corresponding to the readings of another sensor depending on the value of a predefined parameter determined by the properties of the oil-water mixture (frequency fluctuation of the oscillator voltage of the capacitive sensor, corresponding to the water and oil content in the oil-water mixture, in which there is a circulation of oil-water emulsion, in accordance with the second embodiment of the utility model) allows It combines the advantages of capacitive and optical methods of measurement, providing automatic selection of the method of measurement that best matches the current parameters of the oil-water mixture.
Выбор оптимального способа измерения может осуществляться без использования отдельного блока определения типа водонефтяной эмульсии, The choice of the optimal measurement method can be carried out without using a separate unit for determining the type of oil-water emulsion,
что упрощает схему прибора и повышает его надежность, а наличие единого для обоих датчиков средства представления результатов измерений существенно повышает удобство пользования прибором по сравнению, например, с двумя отдельными датчиками с собственными средствами представления.which simplifies the circuitry of the device and increases its reliability, and the presence of a single means for presenting measurement results for both sensors significantly increases the usability of the device in comparison with, for example, two separate sensors with their own means of presentation.
Возможность осуществления каждого технического решения заявленной группы полезных моделей подтверждается описанием конструкции полнодиапазонного поточного влагомера сырой нефти. Описание сопровождается графическими материалами, на которых изображено следующее.The possibility of implementing each technical solution of the claimed group of utility models is confirmed by the description of the design of a full-range flow meter of crude oil. The description is accompanied by graphic materials, which depict the following.
На Фиг.1 изображена измерительная часть влагомера.Figure 1 shows the measuring part of the hygrometer.
На Фиг.2 изображен разрез А-А по Фиг.1.Figure 2 shows a section aa in Figure 1.
На Фиг.3 изображена принципиальная электрическая схема влагомера.Figure 3 shows a circuit diagram of a hygrometer.
Полнодиапазонный поточный влагомер сырой нефти входит в группу устройств оперативного контроля параметров качества сырой нефти и ориентирован на использование в составе групповых замерных установок типа «Спутник» и т.п. Кроме того, данный прибор также может использоваться в составе блока контроля качества на узлах оперативного учета нефти и в других приложениях.The full-range flow meter of crude oil is included in the group of devices for the operational control of the quality parameters of crude oil and is focused on the use of Sputnik-type metering units, etc. In addition, this device can also be used as part of a quality control unit at the nodes of operational oil metering and in other applications.
Влагомер включает в себя измерительную часть 1 с металлическим корпусом 2, выполненным в виде в виде трубы с фланцами 3а и 3b для подключения корпуса в трубопровод. В корпусе 2 размещены два датчика (две измерительные головки): емкостной (диэлькометрический) 4 и оптический 5. Датчики также могут быть размещены в отдельных корпусах, что позволяет подключать их в произвольной последовательности и на разных участках The moisture meter includes a measuring part 1 with a metal casing 2, made in the form of a pipe with flanges 3a and 3b for connecting the housing to the pipeline. Housing 2 contains two sensors (two measuring heads): capacitive (dielcometric) 4 and optical 5. The sensors can also be placed in separate housings, which allows you to connect them in random order and in different areas
трубопровода для облегчения монтажа, уменьшения гидравлических потерь и т.п.piping to facilitate installation, reduce hydraulic losses, etc.
Влагомер включает в себя также вычислительную часть 6, содержащую блок обработки сигналов датчиков 7 выполненные в едином корпусе (на чертежах не показан) с блоком представления результатов измерений 8. Однако, влагомер может включать в себя и два блока обработки сигналов, выполненные аналогично описанному ниже, но управляющие только одним датчиком каждый, с общим для емкостной и оптической частей влагомера выводом на блок представления результатов измерений.The moisture meter also includes a computing part 6, comprising a sensor signal processing unit 7 made in a single housing (not shown in the drawings) with a measurement results presentation unit 8. However, the moisture meter may include two signal processing units, similar to those described below, but controlling only one sensor each, with a common conclusion for the capacitive and optical parts of the hygrometer to the unit for presenting the measurement results.
Емкостной датчик 4 предназначен для определения влажности обратной водонефтяной эмульсии ("вода в нефти").Capacitive sensor 4 is designed to determine the moisture content of the reverse oil-water emulsion ("water in oil").
Емкостной датчик включает в себя первый электрод 9, представляющий собой полый цилиндр из токопроводящего материала, размещенный в полости корпуса 2 коаксиально по отношению к нему с помощью двух радиальных винтов 10, закрепленных в отверстии, выполненном в боковой стенке корпуса 2. Винты изолированы от корпуса, посредством изолирующих втулок 11, а крепежные отверстия герметизированы с помощью уплотнительных элементов 12, при этом винты изолированы от водонефтяной смеси с помощью втулок 19 из диэлектрического материала.The capacitive sensor includes a first electrode 9, which is a hollow cylinder of conductive material, placed in the cavity of the housing 2 coaxially with respect to it using two radial screws 10, mounted in an opening made in the side wall of the housing 2. The screws are isolated from the housing, by means of insulating sleeves 11, and the mounting holes are sealed with sealing elements 12, while the screws are isolated from the oil-water mixture by means of sleeves 19 made of dielectric material.
Емкостной датчик включает в себя трубчатый элемент 13 из токопроводящего материала, размещенный в полости первого электрода 9 коаксиально по отношению к нему. Трубчатый элемент 13 зафиксирован в осевом и радиальном направлении относительно корпуса посредством расположенных на The capacitive sensor includes a tubular element 13 of conductive material placed in the cavity of the first electrode 9 coaxially with respect to it. The tubular element 13 is fixed in the axial and radial direction relative to the housing by means of
концах трубчатого элемента кольцевых упоров 14а и 14b с отверстиями 15 для прохода водонефтяной смеси. Упоры 14 обеспечивают электрическую связь трубчатого элемента 13 с корпусом 2, таким образом корпус и трубчатый элемент выполняют функцию второго электрода емкостного датчика и совместно с первым электродом 9 образуют цилиндрический конденсатор, а наличие трубчатый элемент 13 позволяет увеличить емкость этого конденсатора без увеличения габаритов емкостного датчика. Емкость описанного конденсатора будет зависеть от диэлектрической проницаемости водонефтяной смеси, протекающей между его обкладками, а диэлектрическая проницаемость смеси зависит от соотношения содержаний в ней воды и нефти. Настройка датчика на диэлектрическую характеристику конкретного сорта нефти производится либо при калибровке прибора непосредственно на объекте эксплуатации, либо по усредненной характеристике, занесенной в память при изготовлении влагомера.the ends of the tubular element of the annular stops 14A and 14b with holes 15 for the passage of the oil-water mixture. The stops 14 provide electrical connection of the tubular element 13 with the housing 2, thus the housing and the tubular element act as the second electrode of the capacitive sensor and together with the first electrode 9 form a cylindrical capacitor, and the presence of the tubular element 13 allows you to increase the capacity of this capacitor without increasing the dimensions of the capacitive sensor. The capacitance of the described capacitor will depend on the dielectric constant of the oil-water mixture flowing between its plates, and the dielectric constant of the mixture depends on the ratio of the contents of water and oil in it. The sensor is tuned to the dielectric characteristic of a particular oil grade either when calibrating the device directly at the facility, or by the average characteristic recorded in the memory during the manufacture of the moisture meter.
Если влагомер предназначен для эксплуатации на месторождениях со сравнительно высоким уровнем обводненности нефти, то на контактирующие с водонефтяной смесью поверхности первого электрода 9 (при необходимости также на внутреннюю поверхность корпуса 2 и на поверхность трубчатого элемента 13) может быть нанесен слой диэлектрического покрытия, который предотвращает замыкание электродов, когда межэлектродное пространство заполняет пластовая вода, хорошо проводящая электрический ток. Если влагомер предназначен для эксплуатации на месторождениях с низким содержанием воды или высоким содержанием тяжелых If the hygrometer is intended for operation in fields with a relatively high level of water cut of oil, then a dielectric coating layer can be applied to the surfaces of the first electrode 9 (if necessary, also on the inner surface of the housing 2 and on the surface of the tubular element 13), which prevents shorting electrodes, when the interelectrode space is filled with formation water, which conducts electric current well. If the moisture meter is intended for use in fields with a low water content or a high heavy content
углеводородов в пластовой жидкости на контактирующие с водонефтяной смесью поверхности первого электрода 9, трубчатого элемента 13 и внутреннюю поверхность корпуса 2 может быть нанесен слой покрытия, предотвращающего налипание компонентов нефтяной эмульсии.hydrocarbons in the reservoir fluid on the surface of the first electrode 9 in contact with the oil-water mixture, the tubular element 13 and the inner surface of the housing 2 may be coated with a coating to prevent the buildup of oil emulsion components.
Один из винтов 10 выполняет функцию электрического вывода, соединяющего первый электрод с частотозадающей цепь автогенератора синусоидальных колебаний напряжения 16, соединенного с логической микросхемой блока обработки сигналов датчиков 7. Второй вывод емкостного датчика 4 через корпус 2 замкнут на "землю" (на чертеже не показано).One of the screws 10 performs the function of an electrical output connecting the first electrode to the frequency-setting circuit of the oscillator of the sine wave voltage 16, connected to the logic chip of the sensor signal processing unit 7. The second output of the capacitive sensor 4 through the housing 2 is closed to ground (not shown in the drawing) .
Автогенератор 16 размещен на плате в корпусе вычислительной части влагомера и представляет собой RC-генератор, при этом емкостной датчик включен в цепь автогенератора в качестве одного из конденсаторов. В отличие от примененного в прототипе LC-генератора, выполненного по схеме Клаппа, в RC-генераторах отсутствуют катушки индуктивности, что обеспечивает снижение рабочей частоты и повышение помехоустойчивости, а также уменьшение габаритов и массы электрической части влагомера. При этом в устройстве может быть использована одна из известных схем RC-генераторов, наиболее подходящая для конкретной реализации влагомера.The oscillator 16 is located on the board in the housing of the computing part of the moisture meter and is an RC generator, while the capacitive sensor is included in the circuit of the oscillator as one of the capacitors. In contrast to the LC generator used in the prototype of the LC generator, made according to the Clapp scheme, there are no inductors in RC generators, which ensures a decrease in the operating frequency and an increase in noise immunity, as well as a decrease in the dimensions and mass of the electric part of the moisture meter. In this case, one of the known schemes of RC generators, which is most suitable for a specific implementation of a moisture meter, can be used in the device.
Частота автоколебаний генератора, в цепи которого один из конденсаторов (емкостной датчик) имеет переменную емкость, будет зависеть от текущего значения емкости этого конденсатора и, соответственно, содержания воды в нефти. При достижении порогового (критического) значения, которое соответствует переходу от эмульсии типа "вода в нефти" к эмульсии "нефть в The oscillation frequency of the generator, in the circuit of which one of the capacitors (capacitive sensor) has a variable capacitance, will depend on the current value of the capacitance of this capacitor and, accordingly, the water content in oil. Upon reaching a threshold (critical) value, which corresponds to the transition from an oil-in-water emulsion to an oil-in-oil emulsion
воде", частота автоколебаний резко падает. Это пороговое значение для различных вариантов реализации RC-генератора может изменяться в широких пределах, однако для каждой конкретной реализации генератора пороговая частота будет постоянной и не зависящей от типа нефти. Пороговая частота определяется при калибровке датчика.water ", the frequency of self-oscillations drops sharply. This threshold value for various implementations of the RC generator can vary widely, but for each particular implementation of the generator the threshold frequency will be constant and independent of the type of oil. The threshold frequency is determined when calibrating the sensor.
Влагомер может быть снабжен дополнительным емкостным датчиком (на чертежах не показан), первый электрод которого представляет собой полый цилиндр, выполненный из токопроводящего материала, и установлен коаксиально по отношению к корпусу 2 влагомера, который выполняет функцию второго электрода дополнительного емкостного датчика, при этом дополнительный емкостной датчик включен в цепь дополнительного RC-генератора синусоидальных колебаний напряжения в качестве конденсатора, связанного с блоком обработки сигналов датчиков 7. Дополнительный датчик предназначен для исключения систематической погрешности, вызванной образованием на поверхностях датчика парафиновых, солевых и пр. отложений, путем сравнения блоком обработки сигналов 7 показаний двух емкостных датчиков. При этом для повышения точности производимого сравнения длина и/или диаметр первого электрода дополнительного емкостного датчика может отличаться от, соответственно, длины и/или диаметра электрода 9, что обеспечивает разницу первоначальных расчетных характеристик датчиков.The hygrometer can be equipped with an additional capacitive sensor (not shown in the drawings), the first electrode of which is a hollow cylinder made of conductive material, and is installed coaxially with respect to the housing 2 of the hygrometer, which performs the function of the second electrode of the additional capacitive sensor, while the additional capacitive the sensor is included in the circuit of an additional RC-generator of sinusoidal voltage fluctuations as a capacitor associated with the sensor signal processing unit 7. Additional The sensor is designed to eliminate systematic errors caused by the formation of paraffin, salt, etc. deposits on the sensor surfaces by comparing the signal processing unit with 7 readings of two capacitive sensors. In order to improve the accuracy of the comparison, the length and / or diameter of the first electrode of the additional capacitive sensor may differ from, respectively, the length and / or diameter of the electrode 9, which ensures the difference in the initial calculated characteristics of the sensors.
Оптический датчик 5 предназначен для определения влажности прямой водонефтяной эмульсии ("нефть в воде").The optical sensor 5 is designed to determine the moisture content of the direct oil-water emulsion ("oil in water").
Оптический датчик включает в себя излучатель 17 и приемник 18 The optical sensor includes an emitter 17 and a receiver 18
оптического излучения, размещенные в полости корпуса 2, предназначенной для прохода водонефтяной смеси с образованием зазора заданной величины между оптическим выходом источника и оптическим входом приемника излучения.optical radiation placed in the cavity of the housing 2, designed for the passage of the oil-water mixture with the formation of a gap of a predetermined value between the optical output of the source and the optical input of the radiation receiver.
Излучатель 17 представляет собой светодиод или полупроводниковый лазерный диод, и создает излучения в спектральном диапазоне от 300 нм до 1500 нм. Излучатель может быть расположен и вне полости корпуса, в этом случае излучение передают в полость корпуса посредством световода, введенного в указанную полость через специальное окно (на чертеже не показано). Приемник 18 датчика 5 представляет собой фотодиод и электрически связан с логической микросхемой блока обработки сигналов датчиков 7 через логарифмический усилитель 20.The emitter 17 is an LED or a semiconductor laser diode, and generates radiation in the spectral range from 300 nm to 1500 nm. The emitter can be located outside the cavity of the housing, in this case, the radiation is transmitted into the cavity of the housing by means of a fiber inserted into the specified cavity through a special window (not shown in the drawing). The receiver 18 of the sensor 5 is a photodiode and is electrically connected to the logic chip of the signal processing unit of the sensors 7 through a logarithmic amplifier 20.
Для определения обводненности нефти с помощью оптического датчика используется эффект различного оптического поглощения для нефти и воды. Для оптического излучения вода является фактически прозрачной, а нефть - сильный поглотитель (поглощает около 90% испускаемого излучения), поэтому выходной ток приемника оптического излучения, который определяется интенсивностью светового потока, попавшего на фотодиод, будет пропорционален текущему соотношению нефти и воды в зазоре между излучателем и приемником. При этом точность измерения оптического датчика практически не зависит от содержания газа, минеральных солей и мехпримесей в исследуемой водонефтяной смеси.To determine the water cut of oil using an optical sensor, the effect of various optical absorption for oil and water is used. For optical radiation, water is actually transparent, and oil is a strong absorber (absorbs about 90% of the emitted radiation), therefore, the output current of the optical radiation receiver, which is determined by the intensity of the light flux incident on the photodiode, will be proportional to the current ratio of oil and water in the gap between the emitter and receiver. Moreover, the measurement accuracy of the optical sensor is practically independent of the content of gas, mineral salts and solids in the studied oil-water mixture.
Влагомер также может быть снабжен дополнительными приемником The moisture meter can also be equipped with additional receivers.
излучения (на чертежах не показан), расположенном на заданном расстоянии от приемника 18, который предназначен для исключения систематической погрешности, вызванной образованием на поверхностях датчика парафиновых, солевых и пр. отложений алогично описанному выше для емкостного датчика.radiation (not shown in the drawings) located at a predetermined distance from the receiver 18, which is designed to eliminate the systematic error caused by the formation of paraffin, salt, etc. deposits on the sensor surfaces similarly described above for a capacitive sensor.
Кроме того, влагомер может быть снабжен одним или несколькими дополнительными оптическими датчиками, аналогичными описанному выше (на чертежах не показаны), при этом излучатели всех оптических датчиков должны создавать излучения с длиной волны, отличающейся от длины волны других излучателей и соответствующей одному из возможных вариантов оптических характеристик нефтяной составляющей водонефтяной эмульсии, при этом в блоке 7 будет проводится усреднение показаний датчиков, что в некоторых случаях может обеспечить существенное повышение точности измерений, производимых оптической частью влагомера.In addition, the hygrometer can be equipped with one or more additional optical sensors similar to that described above (not shown in the drawings), while the emitters of all optical sensors must generate radiation with a wavelength different from the wavelength of other emitters and corresponding to one of the possible optical options characteristics of the oil component of the oil-water emulsion, while in block 7 the sensors will be averaged, which in some cases can provide a significantly higher s precision measurements made of the optical part of the meter.
Блок обработки сигналов датчиков 7 содержит логическую микросхему, которая представляет собой программируемую интегральную микросхему, в область перезаписываемой памяти которой введено пороговое значения частоты колебаний напряжения автогенератора 16, которое соответствует переходу от эмульсии типа "вода в нефти" к эмульсии "нефть в воде" и определяется для каждого конкретного прибора при его калибровке. Логическая микросхема обеспечивает обработку выходных сигналов датчиков 4 и 5 (ток фотоприемника и частота автогенератора) и формирует сигнал для блока представления результатов измерений 8, соответствующего показаниям The sensor signal processing unit 7 contains a logic microcircuit, which is a programmable integrated microcircuit, in the area of rewritable memory of which a threshold value of the oscillation frequency of the oscillator 16 is entered, which corresponds to the transition from an oil-in-water emulsion to an oil-in-water emulsion and is determined for each specific device during its calibration. The logic microcircuit provides the processing of the output signals of sensors 4 and 5 (the current of the photodetector and the frequency of the oscillator) and generates a signal for the unit for representing the measurement results 8, corresponding to the readings
емкостного или оптического датчика в зависимости от результатов производимого логической микросхемой сравнения измеряемой частоты автогенератора с пороговым значением. Если измеряемое значение частоты падает ниже пороговой, то на блок представления передается обработанный сигнал оптического датчика, при повышении частоты блок представления переключается на сигнал емкостного датчика.capacitive or optical sensor, depending on the results of the logical chip produced comparing the measured frequency of the oscillator with a threshold value. If the measured value of the frequency falls below the threshold, then the processed signal of the optical sensor is transmitted to the presentation unit, with increasing frequency, the presentation unit switches to the capacitive sensor signal.
Момент обращении типа водонефтяной эмульсии также может быть зарегистрирован оптическим датчиком как скачкообразное падение значения выходного тока приемника оптического излучения ниже соответствующего порогового значения, что может быть использовано при автоматическом выборе способа измерения, вместо или параллельно с регистрацией момента обращении типа водонефтяной эмульсии с помощью емкостного датчика как описано выше.The moment of circulation of the type of oil-water emulsion can also be detected by the optical sensor as an abrupt drop in the output current value of the optical radiation receiver below the corresponding threshold value, which can be used to automatically select a measurement method, instead of or in parallel with recording the moment of treatment of the type of oil-water emulsion by means of a capacitive sensor as described above.
Так как момент обращении типа водонефтяной эмульсии регистрируют и емкостная и оптическая системы измерения, в случае необходимости, автоматический выбор оптимального способа измерения может осуществляться по показаниям обоих датчиков, то есть переключение между емкостным и инфракрасным способом измерений будет происходить только когда пороговое значение превысит величина выходного сигнала одного датчика, а величина выходного сигнала другого датчика станет меньше порогового значения или обращение эмульсии типа "нефть в воде" в эмульсию типа "вода в нефти" регистрируется одним датчиком, а обратный переход другим и т.п.Since the capacitance and optical measurement systems record the moment of circulation of the type of water-oil emulsion, if necessary, the optimal measurement method can be automatically selected according to the readings of both sensors, that is, switching between the capacitive and infrared measurement methods will occur only when the threshold value exceeds the value of the output signal one sensor, and the output signal of another sensor will become less than the threshold value or the conversion of an oil-in-water emulsion to an emu siyu type "water in oil" is recorded by one sensor and another reverse transition, etc.
Влагомер может включать в себя специальный блок определения типа The moisture meter may include a special type determination unit
водонефтяной эмульсии, который может быть выполнен по любому известному принципу, в том числе отличному от описанных выше. Указанный блок обеспечит формирование сигнала, соответствующего типу эмульсии (например "0" для эмульсии типа "вода в нефти" и "1" для эмульсии типа "нефть в воде"), который будет передан в блок обработки сигналов датчиков 7, а указанный блок сформирует сигнал для блока представления результатов измерений 8, соответствующего показаниям емкостного или оптического датчика в зависимости от результатов производимого логической микросхемой сравнения этого сигнала с заданным значением.oil-water emulsion, which can be performed according to any known principle, including different from those described above. The specified block will provide the formation of a signal corresponding to the type of emulsion (for example, “0” for an emulsion of the type “water in oil” and “1” for an emulsion of the type “oil in water”), which will be transmitted to the signal processing unit of the sensors 7, and the specified block will generate a signal for the unit for the presentation of measurement results 8, corresponding to the readings of a capacitive or optical sensor, depending on the results of a logical circuit comparing this signal with a given value.
Выходной сигнал блока 7 отображается на цифровом индикаторе блока 8 в виде процента обводненности (влажности) нефти с ценой деления 0,01%.The output signal of block 7 is displayed on the digital indicator of block 8 as a percentage of water cut (humidity) of oil with a division price of 0.01%.
Помимо мгновенного значения обводненности, блоком обработки сигналов датчиков может быть рассчитано и выведено на индикатор блока 8 значение, усредненное за по заданному интервалу времени и/или по заданной величине расхода водонефтяной смеси через полость корпуса. Для справки на индикаторе может также отображаться информация, полученная с датчика, не являющегося основным при текущем состоянии водонефтяной эмульсии и прочая информация. Кроме того, данные из блока 7 могут передаваться на телемеханику данных S 485 протокол MODBUS RTU или выводиться самописец.In addition to the instantaneous water cut value, the sensor signal processing unit can also calculate and display on the indicator of block 8 a value averaged over a given time interval and / or over a given amount of oil-water mixture flow through the body cavity. For reference, the indicator may also display information obtained from a sensor that is not basic in the current state of the oil-water emulsion and other information. In addition, data from block 7 can be transmitted to the telemechanics of data S 485 protocol MODBUS RTU or the recorder is displayed.
Как показали лабораторные и промысловые испытания опытного образца влагомера, он сохраняет работоспособность и обеспечивает требуемую точность измерения (не хуже ±1,5% абс.) во всем диапазоне обводненности As laboratory and field tests of the prototype hygrometer have shown, it maintains operability and provides the required measurement accuracy (no worse than ± 1.5% abs.) In the entire water cut range
без дополнительной сепарации свободного газа и воды, также было отмечено малое влияние на работу прибора температуры и уровня содержания солей в водонефтяной смеси.without additional separation of free gas and water, a small effect on the operation of the device of temperature and the level of salt content in the oil-water mixture was also noted.
Основные технические характеристики влагомера:The main technical characteristics of the hygrometer:
Пределы допускаемого значения относительной погрешности измерения содержания нефти в смеси:The limits of the permissible value of the relative error in measuring the oil content in the mixture:
Пределы допускаемого значения абсолютной погрешности измерения содержания воды в смеси:The limits of the permissible value of the absolute error of measuring the water content in the mixture:
Измеряемая среда - сырая нефть температура от +5 до +85°С, содержание солей 0,3÷15 массовых %, при остаточном содержании газа в водонефтяной смеси до 5%, об. долей.The measured medium is crude oil, the temperature is from +5 to + 85 ° С, the salt content is 0.3 ÷ 15 mass%, with a residual gas content in the oil-water mixture of up to 5%, vol. share.
Claims (25)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006108871/22U RU57466U1 (en) | 2006-03-21 | 2006-03-21 | RAW OIL FULL-BAND FLOW HYDROGEN (OPTIONS) |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006108871/22U RU57466U1 (en) | 2006-03-21 | 2006-03-21 | RAW OIL FULL-BAND FLOW HYDROGEN (OPTIONS) |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU57466U1 true RU57466U1 (en) | 2006-10-10 |
Family
ID=37436204
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006108871/22U RU57466U1 (en) | 2006-03-21 | 2006-03-21 | RAW OIL FULL-BAND FLOW HYDROGEN (OPTIONS) |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU57466U1 (en) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2568662C2 (en) * | 2014-03-24 | 2015-11-20 | Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Альметьевский государственный нефтяной институт" | Method of water determination in water-oil mixture in well bore and device for its implementation |
| WO2021010994A1 (en) * | 2019-07-17 | 2021-01-21 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Printing devices to control moisture |
| CN113924480A (en) * | 2019-06-07 | 2022-01-11 | 日本烟草国际股份有限公司 | Moisture meter |
| CN115290504A (en) * | 2022-08-01 | 2022-11-04 | 中国石油大学(华东) | Hybrid oil-water mixture detection sensor |
| RU2794428C1 (en) * | 2022-11-17 | 2023-04-18 | Акционерное общество "Инженерно-производственная фирма "Сибнефтеавтоматика" | Multiphase in-line moisture meter |
| CN116106373A (en) * | 2023-02-09 | 2023-05-12 | 哈尔滨理工大学 | Dual-frequency phase-sensitive demodulation crude oil physical property parameter measurement system and method |
| CN116660215A (en) * | 2023-08-02 | 2023-08-29 | 东北石油大学三亚海洋油气研究院 | Light-sensitive emulsion macroscopic generation capability testing device and testing method |
-
2006
- 2006-03-21 RU RU2006108871/22U patent/RU57466U1/en active
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2568662C2 (en) * | 2014-03-24 | 2015-11-20 | Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Альметьевский государственный нефтяной институт" | Method of water determination in water-oil mixture in well bore and device for its implementation |
| CN113924480A (en) * | 2019-06-07 | 2022-01-11 | 日本烟草国际股份有限公司 | Moisture meter |
| WO2021010994A1 (en) * | 2019-07-17 | 2021-01-21 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Printing devices to control moisture |
| CN115290504A (en) * | 2022-08-01 | 2022-11-04 | 中国石油大学(华东) | Hybrid oil-water mixture detection sensor |
| RU2794428C1 (en) * | 2022-11-17 | 2023-04-18 | Акционерное общество "Инженерно-производственная фирма "Сибнефтеавтоматика" | Multiphase in-line moisture meter |
| CN116106373A (en) * | 2023-02-09 | 2023-05-12 | 哈尔滨理工大学 | Dual-frequency phase-sensitive demodulation crude oil physical property parameter measurement system and method |
| CN116660215A (en) * | 2023-08-02 | 2023-08-29 | 东北石油大学三亚海洋油气研究院 | Light-sensitive emulsion macroscopic generation capability testing device and testing method |
| CN116660215B (en) * | 2023-08-02 | 2023-10-17 | 东北石油大学三亚海洋油气研究院 | Light-sensitive emulsion macroscopic generation capability testing device and testing method |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU57466U1 (en) | RAW OIL FULL-BAND FLOW HYDROGEN (OPTIONS) | |
| US6292756B1 (en) | Narrow band infrared water fraction apparatus for gas well and liquid hydrocarbon flow stream use | |
| RU2184353C2 (en) | Device responding to level of separation surface of materials | |
| Jones et al. | Standardizing characterization of electromagnetic water content sensors: Part 1. Methodology | |
| US6449580B1 (en) | Evaluating properties of oil using dielectric spectroscopy | |
| US9116104B2 (en) | Method and apparatus for detecting water in a fluid media | |
| US4266188A (en) | Method and apparatus for measuring a component in a flow stream | |
| US2720624A (en) | Apparatus for detecting changes in composition of a liquid hydrocarbon stream | |
| CN105387909B (en) | Voltage output mode fuel-quantity transducer | |
| US20150033830A1 (en) | Automated phase separation and fuel quality sensor | |
| US6823271B1 (en) | Multi-phase flow meter for crude oil | |
| AU3084000A (en) | Measuring multiphase flow in a pipe | |
| US5576974A (en) | Method and apparatus for determining watercut fraction and gas fraction in three phase mixtures of oil, water and gas | |
| CA2890294A1 (en) | Pulse width modulation of continuum sources for determination of chemical composition | |
| CN108801981A (en) | Trace quantity liquid refractivity measuring device based on self-mixed interference and measurement method | |
| CA3127392C (en) | Production-logging compound probe sensor | |
| RU2315987C1 (en) | Method of determining concentration of water in flow of water-oil mixture | |
| EA024819B1 (en) | Device for determining a component composition of a downhole fluid | |
| US9891427B2 (en) | Variable modulation of radiation and components | |
| GB2246866A (en) | Borehole water content logging system and method | |
| US11971380B2 (en) | Pump device and method for determining the concentration of a substance inside a liquid | |
| CH574105A5 (en) | Measurement of density and water content esp. for snow - by measuring permittivity using two different frequencies | |
| RU118757U1 (en) | RAW OIL FULL-BAND FLOW HYDROGEN | |
| WO2020231932A1 (en) | Attenuated total internal reflection optical sensor for obtaining downhole fluid properties | |
| RU94344U1 (en) | HYDROGEN FLOW |