油井在线含水率自动检测仪的研究
《气液分离式原油含水率测量系统研究》范文
《气液分离式原油含水率测量系统研究》篇一一、引言随着全球能源需求的增长，原油的开采和利用成为全球重要的经济活动。
然而，原油中的含水率问题一直是一个挑战，含水率的准确测量对油田开发过程中的管理和优化具有重要意义。
本文以“气液分离式原油含水率测量系统”为研究对象，分析该系统的组成和工作原理，深入探讨其实用性及其测量准确度。
二、气液分离式原油含水率测量系统的组成与工作原理1. 系统组成气液分离式原油含水率测量系统主要由气液分离器、传感器、数据采集与处理模块等部分组成。
其中，气液分离器用于将原油中的气体和液体进行分离；传感器则用于检测和测量原油的含水率；数据采集与处理模块则负责收集和处理传感器的数据，最终输出含水率结果。
2. 工作原理气液分离式原油含水率测量系统的工作原理主要是基于气液两相分离和电学、物理等原理。
首先，通过气液分离器将原油中的气体和液体进行分离；然后，利用传感器对分离后的液体进行含水率检测；最后，数据采集与处理模块对传感器数据进行处理，得出最终的含水率结果。
三、系统实用性与测量准确度分析1. 实用性分析气液分离式原油含水率测量系统具有较高的实用性。
首先，该系统能够有效地将原油中的气体和液体进行分离，为后续的含水率检测提供了可靠的样本。
其次，该系统采用的传感器具有较高的灵敏度和稳定性，能够准确地检测和测量原油的含水率。
此外，该系统的数据采集与处理模块具有友好的人机交互界面，方便操作人员进行操作和维护。
2. 测量准确度分析气液分离式原油含水率测量系统的测量准确度较高。
首先，该系统采用的气液分离技术能够将原油中的气体和液体进行有效分离，减少了测量过程中的干扰因素。
其次，该系统采用的传感器具有较高的灵敏度和稳定性，能够准确地检测和测量原油的含水率。
此外，该系统的数据采集与处理模块具有强大的数据处理能力，能够对传感器数据进行精确的处理和分析，从而得出准确的含水率结果。
四、结论气液分离式原油含水率测量系统是一种有效的原油含水率检测方法。
井下原油含水率监测仪的制作技术
本技术涉及一种井下原油含水率监测仪，其结构特征含水率监测仪内管与含水率监测仪接头之间；含水率监测仪接头与含水率监测仪壳体之间均置有O型密封圈；监测仪两端垂直轴线方向均布设圆柱销柱，圆柱销柱嵌在密封圈与销柱卡环之间，由销柱卡环卡锁，最后由压螺与含水率监测仪壳体通过螺纹紧固；压螺外侧；接头上设置卡槽，卡槽装有挡环，防止压螺松动，γ射线源，散、透射探测器，电路组件及电池组件安装在支架组件上，支架组件居于含水率监测仪壳体与含水率监测仪内管组成的环形空间中。
本技术结构简单、体积小、安全性好，对井下原油含水率的测量，完全实现含水率0100%全量程计量而不影响精度。
权利要求书1.一种井下原油含水率监测仪，包括含水率监测仪接头（1）、压螺（2）、销柱卡环（3）、γ射线源（4）、散、透射探测器（5）、支架组件（6）、含水率监测仪壳体（7）、电路组件（8）、电池组件（9）、含水率监测仪内管（10）、圆柱销柱（11）、挡环（12）及密封圈（13）组成，其特征是含水率监测仪内管（10）与含水率监测仪接头（1）之间设置O型密封圈，含水率监测仪接头（1）与含水率监测仪壳体（7）之间置有O型密封圈；在含水率监测仪两端垂直轴线方向均布设圆柱销柱（11），圆柱销柱（11）嵌在密封圈（13）与销柱卡环（3）之间，由销柱卡环（3）卡锁，尔后由压螺（2）与含水率监测仪壳体（7）通过螺纹紧固；压螺（2）外侧，含水率监测仪接头（1）上设置卡槽，卡槽装有挡环（12），防止压螺（2）松扣；γ射线源（4），散、透射探测器（5），电路组件（8）及电池组件（9）被安装在支架组件（6）上，支架组件（6）居于含水率监测仪壳体（7）与含水率监测仪内管（10）组成的环形空间中。
技术说明书井下原油含水率监测仪技术领域本技术涉及一种井下原油含水率监测仪，尤其是用于油井原油含水率检测的仪器。
背景技术在原油的开采、脱水、集输、计量和销售工作中，原油含水率和原油的产量是油田生产的重要指标。
油井含水率在线监测仪器
油井含水率在线监测摘要：油井采出液原油含水率测量是油田开发一项十分重要的工作，通过分析油井原油含水率的变化趋势，及时掌握油井生产动态，科学实施油藏开发措施，实现提高油井的采收率。
油田多年来采用的人工取样、蒸馏化验方法，存在劳动强度大、耗时较长等情况。
本文介绍一款由杭州飞科电气有限公司研制生产的模拟人工在线取样，自动分析测量的在线原油含水分析仪。
该设备能够适应含气、含泥沙等极端工况，即使气液间歇流的情况，也能精确测量出油水混合物的含水率，解决了长期困扰油田的不能在井口前端有效在线测量采出液含水率的技术难题。
结构介绍：FK-ALC05井口原油含水分析仪内部工艺流程上由两段互为旁通的管段组成，通过测量管段和旁通管段自动切换的方式，对截留液体精准快速的测量分析，以获取精确的含水分析结果。
测量过程由以下几个步骤组成：切换取样，初步测量分析，加热分层，含水率分层扫描测量，计算综合含水。
除了输出含水率测量结果，仪表同时可以测量工况条件下的气液比。
针对泡沫油和油水乳化严重的工况，可以选配在线加药装置，定时定量注入破乳剂、消泡剂等助剂。
图1：产品外观结构图工作方式：1）原油流经测量管段，在设定时间切换旁通管段，并关闭测量管段；2）测量管段内被截留的原油，经过静置加热、分层扫描，计算含水；3）设定时间过后，切换测量管段，继续通过原油，循环测量。
（1）（2）（3）图2：工作方式示意图技术参数：数据采集及上传:FK-ALC05井口原油含水测定仪通过RS485/ModbusRTU信号接口，将测量结果上传井场RTU或站控PLC系统；站控系统将测量数据上传至油田生产管理平台；FK-ALC05井口原油含水分析仪也支持直接通过无线公网与油田服务器实现数据传输和个人终端管理也能执行上位机下发的控制操作指令，比如启动停止测量，切换井号，修改参数等。
油气生产指挥管理系统站控系统个人设备APP图3：数据上传示意图技术特点:1）实现了相对静态的测量过程，结合多探头（40 个）测量技术，为高精度测量提供了保证;2）根据参数可设静置时间和加热温度，确保很好的气液、杂质等分离效果，为分层扫描测量提供了精度保证；3）具有温度控制功能，能够设定目标温度，内置温度传感器，仪器无需外接温度变送器便可进行温度测量显示和对含水率测量结果进行温度补偿；4）针对井口含水率测量的要求，可设置每天测量的时间、次数，分别得到每次测量的含水率并计算一天的综合含水；5）支持中英文界面显示和不开盖触控操作；具有历史数据存储功能，对在线测量的结果进行历史数据存储；6）内置智能通信和编程接口，软件可远程/现场升级，设备远程APP管理。
射频型含水率自动监测仪在油田的应用
59原油的含水率在油田开采、脱水、运输和销售等环节都具有极其重要的影响。
水的存在会导致油液乳化浑浊，黏度增加，对设备腐蚀加重，同时也加大了管道的运输功耗，造成管道运输不稳定。
所有说原油含水率是油田生产的一项重要指标，其检测方法主要分为离线测量和在线测量，而在线测量是原油含水率测试目前发展的 主要方向。
FDH-D 射频型原油含水率自动监测仪是根据电磁波辐射到介质时，油、水对微波吸收能力的不同，同时结合科庆公司多年来在原油含水率仪表领域积累的技术经验的基础上研发而成，主要用于石化行业原油含水率在线监测，测量范围宽、精度高，能适合不同的现场状况。
一、结构与工作原理1.结构说明。
FDH-D射频型含水率自动监测仪主要由机械主体、测量传感器、场强罩、馈线、信号处理电路、温度传感器、信号处理电路防爆盒和HGS-B-DC原油智能计量仪等组成。
2.工作原理。
根据电磁波的物理特性：不同频率的电磁波在通过同一介质或同一频率的电磁波通过不同介质时，介质所吸收的能量是不同的，且服从郎伯—贝尔定律：0c L I I e µ−××=× （1）上式中：I——穿透能量；I0——入射能量；μ——吸收系数； c——介质浓度； L——介质厚度；对于混合介质，则有：()1112220c L c L I I e µµ−××+××+⋅⋅⋅=× （2）式中μ1、c 1、L 1、和 μ2、c 2、L 2——两种不同介质的吸收系数、介质浓度和厚度。
当用于测定油中水的含量时，介质为水和油。
当探测器发射一定频率的电磁波时，油对该频率的电磁波的能量吸收系数μ2很小，可以近似为零，则上式可简化为:0c L I I e µ××=× （3）从上式中可知对于频率一定的电磁波，水的吸收系数保持不变，传感器尺寸一定即L 值确定，当探测器安装到输油管线上以后，电磁波的透射能量I被管线吸收，吸收系数μ随介质的变化很小，近似为恒定值。
原油含水率自动监测仪在油田的应用
原油含水率自动监测仪在油田的应用【摘要】原油在生产过程中，从油井中采出的原油是油、水、气和含有其它杂质成分的三相流体。
因原油含水率、含气率的波动等因素所造成原油交接计量误差大的问题，经常造成原油交接计量纠纷及人财物的浪费。
射线型原油含气、含水率自动监测仪和射频含水分析仪在油田联合站的使用，解决了无法连续计量的问题，避免人了工误差。
使用这两种仪表在中原油田的原油计量中发挥了明显的优势。
【关键词】含水率射频γ射线含水分析仪1 引言中原油田目前主要采用注水采油工艺，采出原油的含水率普遍偏高，各采油队将混合液汇输到联合站经过分离处理，随后进行油、气、水的计量，以前对原油的计量主要有人工蒸馏化验法、振动密度计法等，但这些技术都有一定的局限性，可靠性差，尤其是这些方法都无法消除含气对含水率测量带来的影响，因而使原油计量始终处于一个低水平，给油田开发管理带来诸多不便。
中原油田文一联合站主要接收由采油一厂七个采油区管线输送和油罐车拉来的原油，这两种来油方式给原油计量外输带来了很大不便。
用人工进行化验要求取样频繁工作量大，测出的含水率不是连续值，误差较大，无法准确计量。
2 在油田的应用2.1 射线型原油含气、含水率自动监测仪的应用在对七个采油区管线输送的来油，中原油田采油一厂文一联合站在集油岗的来油管线上安装了七台YSQF-I射线型型原油含水含气分析仪外加计数流量计，使各个采油区经过管线输送进站的原油产量计算得到了很好的解决。
这套系统的配置是：给每个采油区输送来的原油，在管线上配有台射线型含水仪，附加计数流量计，数据传到微机系统，系统将采集到的原始数据进行后台整理，并处理计算，对各采油区的油、气、含水率进行实时监测，以报表和趋势图的形式显示在微机大屏幕上，直观明白易于操作。
射线型含水仪的测量管道安装在原油分离器的进口，来油经过管道，每个放射源所发出的强度不太高的γ射线穿过油、水混合介质，通过探测器计数，然后进行分析计算总结，从而得到含水率，这样的结果准确客观。
原油含水率在线测量仪的实验研究
1 2012年第26卷第6期0引言原油含水率的测量在原油的开采、储运、加工等环节中起着至关重要的作用。
目前测量原油含水率的方法主要可分为取样型和连续型。
由于取样型测量的时间间隔较长，且随机性较大，因此不能满足于实时准确测量的工程需求。
连续型含水率仪主要有密度法，短波法，微波法，阻抗法，电容法。
国外在测量含水率较低时，主要采用电容法和阻抗法。
如英国Sondex公司推出了CAT（电容阵列多相持率测井仪Capacitance Array Tool）和斯伦贝谢公司研制的流体扫描仪（Flow Scanner）。
这两类仪表分辨率较高，价格也较贵，仅实用于中低含水率油井的测量，这与国外油田的低含水率现状是相适应的。
而目前国内油田大部分进入开发后期，综合含水率都已经达到了80%以上，因此，国外含水率测量仪表及技术不适于在国内油田应用。
国内具有代表的研究是王进旗等人研制的同轴线相位法含水率仪；黄正华等人研制的短波法原油含水率测定仪；刘兴斌等人研制的阻抗式两相含水率仪。
目前一般认为在高含水率的条件下检测含水率比较有效的方法是同轴线相位检测法。
本文从电路和信号的角度对同轴传输线上电磁波的幅度和相位特性进行了理论分析，并在此基础上进行实验研究，给出了在含水率全范围变化条件下，电磁波在不同尺寸结构的传感器上信号幅度和相位特性的实验结果。
实验结论与理论分析基本一致，同时否定了相关文献中利用电磁波幅度测量持水率的可行性。
实验表明按照一定结构要求设计的传感器能够实现含水率全范围高分辨率连续测量，相关的实验数据和结论为电磁波含水率测量仪的结构设计提供了依据。
1电磁波含水率的测量方法电磁波在介质中的传播特性是由介质的介电常数和电导率决定，因此通过测量电磁波在油水混合介质中的传播特性可以提取介质的介电常数和电导率参数信息，进而计算油水混合物的含水率。
基于上述思路，采用同轴传输线的结构，电磁波含水率的测量方案如图1所示。
图1电磁波含水率的检测方案示意图开发设计魏勇1余厚全1陈强1汤天知2刘国权2屈凡2（1.长江大学电子信息学院湖北荆州）（2.中国石油集团测井有限公司陕西西安）摘要：原油含水率的测量在原油的开采、储运、加工等环节中起着至关重要的作用。
管段式在线原油含水分析仪
管段式在线原油含水分析仪
摘要：油井采出液一般在经过气液分离器处理后，才能达到集输计量的工况条件。
市场上大多数含水率分析仪表（称为：在线原油含水分析仪），可以测量油水两相液体中原油的含水率。
本文介绍一款杭州飞科电气有限公司生产的普遍应用于联合站、计转站等站点的计量交接和集输管线场所的在线原油含水分析仪。
该仪表采用双射频的原理，有效减小了不同矿化度和油水密度偏差造成的测量误差，无任何辐射及放射性元素；具有测量精度高、产品性能稳定、操作简便易维护等特点。
结构介绍：管段式在线原油含水分析仪由智能表头和管段式传感器组成，可直接替换油田早期安装的放射性含水率仪表。
图1-产品外观图图2-产品尺寸图
技术参数：
兰或定制
图3-安装示意图
产品特点：
·采用双频电容式原理，既保证了很高的测量分辨率，又具有很强的油品适应性；
·仪器探头采用316不锈钢加F4的组合，可适应酸、碱性液体和包括甲苯等有机溶剂在内的绝大多数被测介质；
·内置温度传感器，仪器无需外接温度变送器便可进行温度测量显示和对含水率测量结果进行温度补偿；
·中文文字+数字就地显示，独创3键非接触式按键，极大方便了用户对隔爆类防爆表头仪表的操作；
·智能通信，软件可现场升级。
·产品无机械活动部件，加上防粘油的表面处理工艺，确保仪器长期工作可靠和免维护运行。
·安装方便快捷，无前后直管段的要求，对流态流速不敏感。
·具有抗干扰能力，遇浪涌电压、电流后能自动复位重新开始工作。
原油含水分析仪在线检定装置的研发及理论研究
原油含水分析仪在线检定装置的研发及理论研究发布时间：2021-07-08T07:58:49.975Z 来源：《中国科技人才》2021年第11期作者：史金珠[导读] 原油含水率是采油生产的重要参数之一，及时掌握原油含水率变化，对油井的动态分析、工作状况及生产管理至关重要。
原油含水率在原油交接计量过程中是较为重要的参数之一，随着石油行业科学管理水平和自动化程度的提高，在线测量原油含水率的仪表得到了广泛的应用，因而检测原油含水率仪表的准确度显得十分迫切。
北京燕山玉龙石化工程股份有限公司天津 300000摘要：原油含水分析仪是原油计量中一种重要的计量仪表，能直接测出油水混合液中的含水率，可有效监测原油脱水的质量。
关键词：原油；含水分析仪；在线检定原油含水率是采油生产的重要参数之一，及时掌握原油含水率变化，对油井的动态分析、工作状况及生产管理至关重要。
原油含水率在原油交接计量过程中是较为重要的参数之一，随着石油行业科学管理水平和自动化程度的提高，在线测量原油含水率的仪表得到了广泛的应用，因而检测原油含水率仪表的准确度显得十分迫切。
一、原油含水分析仪介绍原油含水分析仪是采用短波吸收原理，根据油、水对短波信号功率吸收的不同而反映油、水混合比例的大小反映出电流值的变化，达到监测管线中原油含水率变化的目的。
智能化的数字处理不仅提高了监测精度，而且方便了操作，以及与其他数字设备的通讯。
主要功能：①连续在线监测原油含水体积比，实时显示，输出4～20mA标准信号；②以曲线形式显示含水体积比变化趋势，方便现场直观地观察含水走势。
二、FDH型原油含水仪工作原理及结构特点1、工作原理。
FDH型X射线含水分析仪是采用238Pu作为放射源进行原油在线检测的仪表，是基于油、水两种不同介质对同一放射源发出的一定能量的X射线的吸收不同而设计的一种工业同位素仪表。
当具有一定能量的X射线穿过油水混合介质后，射线能量会被部分吸收，在混合液厚度一定的条件下，其透射强度的衰减随油、水两种介质体积比的改变呈指数变化规律。
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油井在线含水率自动检测仪的研究
随着我国现阶段原油含水量的逐渐升高,原有的含水率检测技术将不再适用于高含水原油的检测。
本论文通过对多种含水率检测技术的优缺点进行比较分析,最终选用非接触式电磁电导测量原理,研究并设计适用于油井井口的在线智能原油含水率检测仪。
本论文基于电磁电导测量原理基础,利用ANSYS Maxwell有限元仿真软件分别对传感器的线圈、距离、激励等进行设计与仿真分析,最终建立了三线圈系电磁电导传感器模型。
在理论研究的基础上,设计了基于电磁电导测量法的非接触式油井在线含水率检测仪,其中包括STM32微控制器模块、电磁电导传感器检测模块、温度控制模块、液位检测模块、无线通讯模块、电机驱动模块以及电源模块。
在测量系统中,采用温度控制模块使被测原油温度稳定在一定范围内,消除温度对电导率的影响;通过测量原油液位,不仅能判断被测原油含量是否达到测量标准,且能在一定程度上体现油井工况;采用电机搅拌装置使被测原油混合均匀且排出残余气体,减小气体对测量结果的影响。
同时,为实现油井在线智能检测,经滤波放大处理后输送到STM32微控制器中的含水率信息经过Zigbee无线通讯模块实时传送到采油基站,以供油田专业人士使用。
通过对本系统的传感器及硬件电路进行实验调试,针对不同原油含水率进行室内实验,分析实验数据可知,本系统可以有效地测量原油含水率,满足油井在线含水率检测系统的设计要求,为实现油田智能化开发和管理奠定了基础。