基于微波分层检测的三相流原油含水率测试装置的制作方法

本实用新型涉及原油含水测设设备技术领域，尤其是一种基于微波分层检测的三相流原油含水率测试装置。

背景技术：

三相流原油含水率检测的难点：1、存在气、油、水三种形态的流体；2、混合形态不确定，有游离态的气、油或者水，也有溶解在油中的气、水包油或者油包水。3、流体形态不确定，有平流、阻塞流、段塞流、旋转流等；4、还有其它物质影响，譬如泥沙、矿物质、石蜡、硫化氢等。

技术实现要素：

本实用新型针对现有技术的不足，提出一种基于微波分层检测的三相流原油含水率测试装置，结构巧妙，测试结果准确。

为了实现上述实用新型目的，本实用新型提供以下技术方案：一种基于微波分层检测的三相流原油含水率测试装置，包括测试管、分隔板、上层天线、下层天线和测试电路，分隔板沿测试管的轴向固定在测试管内，上层天线和下层天线均设在测试管内，分别架设在分隔板的两侧；上层天线和下层天线分别与测试电路连接。

进一步地，测试电路包括微处理器电路、微波信号发生器、功率放大器、高频功分器、信号放大器和鉴幅鉴相器，微处理器电路与微波信号发生器、功率放大器和鉴幅鉴相器连接，微波信号发生器、功率放大器与高频功分器依次连接，高频功分器和信号放大器均与鉴幅鉴相器连接；上层天线或下层天线连接在高频功分器和信号放大器之间。

进一步地，上层天线和下层天线均沿测试管的轴向延伸设置。

进一步地，上层天线和下层天线均沿垂直于测试管的轴向延伸设置。

进一步地，测试电路还包括与微处理器电路连接的显示电路和通讯电路。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：采用在测试管内设置多层高频天线结构，并自动实时采用和计算，得到各层的含水率，判断原油管内的流动情况；结构简单，操作简便。

附图说明

图1为本实用新型基于微波分层检测的三相流原油含水率测试装置的一种结构示意图；

图2为本实用新型基于微波分层检测的三相流原油含水率测试装置的另一种结构示意图；

图3为本实用新型基于微波分层检测的三相流原油含水率测试装置的测试电路结构示意图；

图4-图6为测试管内原油三种流动状态。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本实用新型的保护范围有任何的限制作用。

如图1-3所示，一种基于微波分层检测的三相流原油含水率测试装置，包括测试管1、分隔板2、上层天线3、下层天线4和测试电路，分隔板2沿测试管1的轴向固定在测试管1内，上层天线3和下层天线4均设在测试管1内，分别架设在分隔板2的两侧；上层天线3和下层天线4分别与测试电路连接。

测试电路包括微处理器电路、微波信号发生器、功率放大器、高频功分器、信号放大器和鉴幅鉴相器，微处理器电路与微波信号发生器、功率放大器和鉴幅鉴相器连接，微波信号发生器、功率放大器与高频功分器依次连接，高频功分器和信号放大器均与鉴幅鉴相器连接；上层天线3或下层天线4连接在高频功分器和信号放大器之间。

三相流在水平流动时，气体轻，会处于管道上层，游离态的油比水轻，在水上面，气体下面。然后往下依次是乳化层和水。在流速较高或者管道有曲折的情况下，油和水一般都混合在一起，混合液体与游离气呈段塞状流动，因此，采用分层测量含水率的方法可以了解管道内流体的流动形态。

流量小的情况下，可以采用天线纵列的结构，如图1所示。流量大的情况下，可以采用天线横列的结构，如图2所示。

采用了多个天线多个高频电路同时测量，统一由微处理器电路控制、采样和处理，上下层高频电路相互独立而且可以互换。微处理器电路可以控制各层的微波信号发生器，输出300MHz~2.4GHz的高频微波信号。微处理器电路还控制功率放大器，从而改变输出微波的功率。高频电路中的鉴幅鉴相器比较本振信号和天线返回信号，输出鉴幅电压信号和鉴相电压信号到微处理器电路进行采样。微处理器通过实时采样和计算，得到各层的实时含水率值。

通过上下层的含水率采样，可以判断出管道内有四种流体形态：

1、如图4所示的上下层液体都满管，当上下层测量出来的含水率相差不大时，可以认为上下层管都充满液体，基本没有气体。这个情况下上下层测量含水率都认为是有效的。

2、如图5所示的上层不满管，下层满管，当上层含水值大大低于下层值时，可以判断为上层有一部分气体，但是下层肯定是充满液体，所以上层测量值无效，下层测量值有效。

3、如图6所示的上层空，下层不满管，当上层含水测量值为0，下层测量值大于0时，可以判断为上层完全为空气，没有液体，下层有液体，但是混入了空气。这时的上下层含水测量值均无效，但是可以了解目前的流体形态。

4、第四种状态为上下层都空，当上下层含水测量值都为0时，可以判断出目前只有气体通过，或者没有任何液体。

根据这四种不同形态，可以在A和B状态下将有效的含水测量值参与平均计算，而C和D的情况不参与平均值计算，但可以将其作为流体形态变化的参考，从而判断出目前气体和液体的比例情况，做定性分析。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。