原油含水量检测量筒、检测系统和检测方法与流程

1.本发明涉及原油检测领域，特别涉及一种原油含水量检测量筒、检测系统和检测方法。


背景技术：

2.原油含水检测是油田企业重要的工作项目之一，原油含水检测数据的准确关乎到油藏分析、油藏开发、原油上产等重要工作项目与工艺措施的应用。
3.现有技术使用离心法、蒸馏法等方法，但这些方法存在人为因素影响多，化验时间长等诸多弊端。还有的检测方法需要使用传感器频繁拔插于检测容器，极易发生与检测量筒内壁及工作台台面之间的频繁磕碰，造成传感器损坏，进而发生含水检测失真、不准等情况。


技术实现要素：

4.(一)发明目的
5.本发明目的是提供一种检测速度快，并且能够减少传感器损坏的原油含水量检测量筒、检测系统和检测方法。
6.(二)技术方案
7.为实现上述目的，本发明的第一方面提供了一种原油含水量检测量筒，包括：多个串联的射频传感器；每个所述射频传感器包括一个环形电极，多个所述环形电极并列排布，且相邻两个所述环形电极之间设置有环形绝缘垫块；多个所述环形电极和多个所述环形绝缘垫块共同组成量筒的内壁；所述内壁的一端设置有封头，所述封头和所述内壁形成容置样品的容置空间。
8.可选的，上述原油含水量检测量筒还包括液位检测装置，用于检测所述样品的液位高度。
9.可选的，所述液位检测装置包括超声波测距仪，用于通过超声波检测所述样品的液位高度。
10.可选的，上述原油含水量检测量筒还包括信号管；所述检测量筒的底部形成有凹槽；所述信号管的一端固定于所述凹槽内；所述信号管为金属材质，用于增强所述射频传感器的信号强度。
11.可选的，所述信号管的另一端通过超声波隔离套与所述超声波测距仪连接。
12.可选的，上述原油含水量检测量筒还包括擦除套；所述擦除套固定于所述内壁的另一端，并沿所述内壁的长度方向上设置有通孔；所述通孔的尺寸与所述信号管相匹配，以使所述信号管插入所述内壁内时固定住所述信号管，也在所述信号管拔出时擦除所述信号管外侧的样品。
13.可选的，所述擦除套包括擦除外套、油封锁帽和外露骨架油封；所述擦除外套设置于所述通孔外侧，且所述擦除外套靠近所述容置空间设置；所述油封锁帽设置于所述通孔
外侧，且所述油封锁帽设置于所述擦除外套远离所述容置空间一侧，用于防止样品从所述通孔中流出；所述外露骨架油封设置于所述擦除外套和所述油封锁帽的外侧，与所述擦除外套和所述油封锁帽固定连接，且所述外露骨架油封与所述内壁卡接，用于防止所述样品沿所述内壁流出。
14.可选的，上述原油含水量检测量筒还包括外壁和自恒温防爆加热带；所述自恒温防爆加热带设置于所述外壁和所述内壁之间，且所述自恒温防爆加热带包裹在所述内壁上，以保证检测过程中所述样品处于恒温状态，不发生冷凝情况。
15.可选的，所述外壁和所述加热带之间设置有接线板；所述加热带上设置有多个连接孔；所述加热带缠绕在所述内壁外侧，预设匝之间留有间隙；所述接线板与多个所述环形电极通过所述间隙连接。
16.本发明的第二方面提供了一种原油含水量检测系统，包括如本发明的第一方面提供的原油含水量检测量筒，还包括：一次表和二次表；所述一次表与所述原油含水量检测量筒连接，用于控制电极导通与检测动作；所述二次表与所述原油含水量检测量筒连接，用于设置运行参数及显示含水数值。
17.本发明的第三方面提供了一种原油含水量检测方法，使用如本发明的第二方面提供的原油含水量检测系统进行检测；所述检测方法包括：获取每个传感器反馈的电流，并通过电流与含水对应换算的曲线，得到多个过程含水量；获取样品的液位高度，以得到所述样品覆盖的环形电极的覆盖数量；通过所述多个过程含水量和所述覆盖数量得到样品含水量。
18.可选的，所述通过所述多个过程含水量和所述覆盖数量得到样品含水量，包括：将所述多个过程含水量的和除以所述覆盖数量，得到样品含水量。
19.可选的，上述原油含水量检测方法还包括：通过二次表控制传感器自上而下顺次导通，得到每个传感器反馈的电流信号；通过二次表控制液位检测装置检测样品的液位高度。
20.(三)有益效果
21.本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果：
22.(1)本发明通过将多级传感器的环形电极作为检测量筒的内壁，将传感器和普通量筒做整合一体式设计，消除频繁插拔传感器而易发生的磕碰现象，最大限度的避免的传感器的损坏，并且检测时无需添加外来试剂，能够简单，快速、准确的得出原油的含水率。
23.(2)本发明通过将超声波测距仪的信号值引入二次表，实现“液面”判定的精度达到
±
0.1mm。保证原油样品高度判定的准确型，实现准确、客观的进行含水分析。
附图说明
24.图1是本发明第一实施方式一实施例提供的量筒主体的结构示意图；
25.图2是本发明第一实施方式一实施例提供的超声波总承的结构示意图；
26.图3是本发明第一实施方式一实施例提供的擦除套的结构示意图；
27.图4是本发明第一实施方式一实施例提供的检测量筒的结构示意图；
28.图5是本发明第二实施方式一实施例提供的原油含水量检测系统的结构示意图；
29.图6是一实施例提供的原油含水量检测的流程示意图；
30.图7是本发明第三实施方式一实施例提供的原油含水量检测方法的流程图。
31.附图标记：
32.100：量筒主体110：环形绝缘垫块；120：环形电极；130：封头；131：凹槽；140：超声波总承；141：超声波测距仪；142：超声波隔离套；143：超声波护套；144：锁帽；150：信号管；160：擦除套；161：擦除外套；162：油封锁帽；163：外露骨架油封；170：外壁；171：外罩锁片；180：加热带； 190：接线板；200：阀门；210：金属护线套；
33.20：一次表；
34.30：二次表。
具体实施方式
35.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
36.在附图中示出了根据本发明实施例的层结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状以及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
37.显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
38.此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
39.第一实施方式
40.参见图1，本实施方式提供了一种原油含水量检测量筒，包括：多个串联的射频传感器；每个射频传感器包括一个环形电极120，多个环形电极120 并列排布，且相邻两个环形电极120之间设置有环形绝缘垫块110；多个环形电极120和多个环形绝缘垫块110共同组成量筒的内壁；内壁的一端设置有封头130，封头130和内壁共同形成容置样品的容置空间。
41.本实施方式通过将多级传感器的环形电极120作为检测量筒的内壁，将传感器和普通量筒做整合一体式设计，消除频繁插拔传感器而易发生的磕碰现象，最大限度的避免的传感器的损坏，并且检测时无需添加外来试剂，能够简单，快速、准确的得出原油的含水率。
42.参见图2，在一个实施例中，上述原油含水量检测量筒还包括信号管150；检测量筒的底部形成有凹槽131；信号管150的一端固定于凹槽131内；信号管150为金属材质，用于增强射频传感器的信号强度。信号管150优选为不锈钢材质，以防止生锈。
43.参见图2，在一个实施例中，上述原油含水量检测量筒还包括液位检测装置，用于检测样品的液位高度。液位检测装置包括超声波测距仪141，用于通过超声波检测样品的液位高度。信号管150的另一端通过超声波隔离套 142与超声波测距仪141连接。超声波测距
仪141外侧还套设有超声波护套，以对超声波测距仪141进行保护。通过将超声波测距仪141的信号值引入二次表30，实现“液面”判定的精度达到
±
0.1mm。保证原油样品高度判定的准确型，实现准确、客观的进行含水分析。
44.参见图3，上述原油含水量检测量筒还包括擦除套160；擦除套160固定于内壁的另一端，并沿内壁的长度方向上设置有通孔；通孔的尺寸与信号管 150相匹配，以使信号管150插入内壁内时固定住信号管150，也在信号管 150拔出时擦除信号管150外侧的样品。具体来说，擦除套160包括擦除外套161、油封锁帽162和外露骨架油封163；擦除外套161设置于通孔外侧，且擦除外套161靠近容置空间设置；油封锁帽162设置于通孔外侧，且油封锁帽162设置于擦除外套161远离容置空间一侧，用于防止样品从通孔中流出；外露骨架油封163设置于擦除外套161和油封锁帽162的外侧，与擦除外套161和油封锁帽162固定连接，且外露骨架油封163与内壁卡接，用于防止样品沿内壁流出。此外，擦除外套161和油封锁帽162之间卡接，以减少相对移动。
45.在一个实施例中，上述原油含水量检测量筒还包括外壁170和加热带 180；加热带180设置于外壁170和内壁之间，且加热带180包裹在内壁上，以保证检测过程中样品处于恒温状态，不发生冷凝情况。外壁170与内壁之间的空间通过外罩锁片171封闭。其中，加热带180一般为自恒温防爆加热带，
46.在一个实施例中，外壁170和加热带180设置有接线板190；加热带180 上防爆伴热带再做缠绕时，匝数之间留有间隙；接线板190与多个环形电极 120通过间隙，或者加热带将各电极的信号线缠绕覆盖连接。一般来说，接线板190可设置为矩形条状，沿检测量筒的长度方向设置。
47.在一个实施例中，上述原油含水量检测量筒还包括阀门200，用于将样品流出，阀门200可选为一寸迷你球阀。封头130上设置有流出孔，阀门200 与流出孔连通。
48.参见图4，在一个具体实施例中，检测量筒包括量筒主体100，超声波总承140和擦除套160。安装时，擦除套160与量筒主体100平稳配合，安装于量筒主体100的顶部，超声波总承140通过擦除套160上的通孔插进量筒主体100内，抵达量筒主体100底部，并固定在凹槽131内。举例来说，信号管150的尺寸为φ25.5，与凹槽131相适配，凹槽131的尺寸也可为φ25.5，擦除套160插入量筒主体100的部分尺寸可约为φ45，擦除套160插入量筒主体100的部分与量筒主体100顶部开口的尺寸相配合，量筒主体100顶部开口的尺寸也可约为φ45
49.在一个实施例中，封头130直接封住量筒内壁的底部，封头130直接上形成有凹槽131，可参见图5。
50.在一个实施例中，量筒主体100插在工作台上，工作台上设置有凹槽131，可参见图4。
51.第二实施方式
52.参见图5，本实施方式提供了一种原油含水量检测系统，包括如本发明的第一方面提供的原油含水量检测量筒，还包括：一次表20和二次表30；一次表20与原油含水量检测量筒连接，用于控制电极导通与检测动作；二次表30与原油含水量检测量筒连接，用于设置运行参数及显示含水数值。
53.其中，液位检测装置包括超声波测距仪141，通过将超声波测距仪141 的信号值引入二次表30，实现“液面”判定的精度达到
±
0.1mm。保证原油样品高度判定的准确型，实现
准确、客观的进行含水分析。
54.传感器由多个独立的传感器串联而成，串联而成的传感器整体设计成检测量筒内壁。由二次表30发出可中断指令控制传感器自上而下顺次导通，依据各单点发射极传感器反馈的电流信号来判定含水值。超声波在收到“二次表30”的检测指令后，输送信号给二次表30，用以判定油样“液面”位置，每得到一次检测指令，超声波对二次表30输入一次“液面”位置信号，其中“液面”位置信号即为样品在检测量筒内的高度。
55.二次表30得到传感器反馈的多个电流信号，依据二次表30中设置的电流与含水对应换算的曲线，将多个电流信号转换为含水数值，通过结合超声波的“液面”信号，确定传感器有多少mm浸没在样品中。多个含水数值相加并加权平均，最终得到被检测油样的含水数值。
56.本系统检测一个油样只需50秒，较人工方式的蒸馏法与离心法而言，同样样品数量的情况下，含水分析化验工作的效率提高了60倍，极大幅度提高了工作效率。其次，本仪表操作过程无人为因素影响，消除离心、蒸馏法操作过程中二次取样造成的误差，根据大量实验数据得出因二次取样误差造成的原油含水检测误差可达到10-30％，本系统误差在
±
2％之间。
57.在一实施例中，原油含水量检测系统包括液位检测装置，液位检测装置格兰头出线，液位检测装置与二次表30的db9p接插件连接。一次表20与二次表30db15p接插件连接。
58.第三实施方式
59.在一实施例中，国内外油田公司原油含水化验工作一般采油蒸馏法、离心法两种技术。由于蒸馏法太慢，主要应用在含水较低(5％以下)的原油交接等精细含水分析上，不适合大批量的单井原油分析化验工作；离心法是采油厂化验室采用的含水率常用测试方法，其工艺流程是：首先人工把油样摇匀，从中取10g油样放入离心管中称重，加汽油、破乳剂，然后把离心管放入告诉旋转的离心机旋转30min，取出后人工看油水刻度线，计算出含水率，然后人工录入数据。其操作过程如图6。
60.(1)将样品水浴加热，保持一个稳定的温度；
61.(2)手写井号,以进行记录；
62.(3)称取样品总重；
63.(4)取出游离水；
64.(5)将剩下的样品混合均匀；
65.(6)加入破乳剂；
66.(7)称取加入破乳剂后的样品总量；
67.(8)称取空瓶重量；
68.(9)加入汽油稀释；
69.(10)再次水浴加热；
70.(11)放入低速离心机将油水分离；
71.(12)读取刻度，得到水量。
72.其中，先将游离水析出，剩余的乳化油样进行有摇匀，之后取5-10g进行离心化验，计算含水时要将之前析出的游离水添加进去统一计算。
73.由上述步骤可知：
74.1.整个化验过程较复杂，测定时间较长，受原油和水的乳化程度及分离精度影响较大。
75.2.由于中、高含水样不易混合均匀，二次抽取10g样时会产生较大误差。
76.3.化验过程中使用了汽油等添加剂(如某采油厂每年需轻质油约 9000kg，破乳剂100kg(每次检测用2～3滴)等才能完成全厂的化验工作)，浪费油料的同时，也造成了环境污染，带来了不安全因素、并且破乳剂可致癌，不利于员工身心健康。
77.4.化验结果要人工登记到纸质表格中，在逐井录入化验数据库。
78.针对上述原油含水化验工作中存在的劳动强度大、自动化程度低、数据误差受人为因素影响巨大、安全隐患高等问题，油田企业急需研制一种产品能实现原油样品的快速检测，且检测数据客观准确，不添加任何添加剂，并且节能环保。
79.目前市场上所有的测量原油含水率的仪器、仪表均为“单点”传感器检测，要想将原油含水值测量准确必须达到以下两点要求：a、每次检测的油样定量，目前一般为二次取样油样量为5～20ml；b、油样的油水混合必须均匀；但实际情况是各油田的取样量要求不同，单井油样要求为30～1000ml，要想同时满足上述“a”与“b”的要求则需要将30～1000ml油样充分摇匀。而因油、水各自物理特性的不同所以极易分离，且油样的含水率越高，油水分离的越快，上述的“摇匀”在实际工作中是不可能完成的任务。
80.基于上述实际问题，在不改变各油田取样习惯的前提下，又同时满足“a”、“b”两个条件，需要实现多个“单点”传感器能做成一只传感器，可以实现传感器“自上而下”垂直分层检测，传感器整体上物理上是一体，但各点“传感器”工作各自独立，即保证传感器信号的正常采集，又保证各“单点”传感器“排序”运行以及反馈数据的有效对应，同时兼顾防爆安全性能成为了解决目前含水分析化验的主要问题。
81.在另一个实施例中，使用测量含水量的传感器插在量筒中进行测量，传感器在含水检测过程中需要频繁插拔于检测量筒，在操作过程中极易发生与检测量筒内壁及工作台台面之间的频繁磕碰，长此以往极易造成传感器损坏，进而发生含水检测失真、不准等情况。
82.此外，传感器判定被检测原油样品的体积时，依靠的是传感器自身反馈的电流信号，因产品为防爆产品，工作电流极小，电流有一微弱变化则会对“液面”位置的判定出现误差，尤其在测量高含水原油样品时，对原油样品的“液面高度”偏差3mm，则含水会变差3～5。
83.比如两台仪表同时检测同样体积、同样含水的配制油样时，配制油样含水为80％，实际淹没传感器应为“10节”，但有可能一台仪表判定为“10.5 节”，一台仪表判定为“9.5节”，发生这种情况时，两台仪表的平行误差极大。
84.参见图7，本实施方式提供了一种原油含水量检测方法，使用如本发明的第二实施方式提供的原油含水量检测系统进行检测；检测方法包括：获取每个传感器反馈的电流，并通过电流与含水对应换算的曲线，得到多个过程含水量；获取样品的液位高度，以得到样品覆盖的环形电极120的覆盖数量；通过多个过程含水量和覆盖数量得到样品含水量。
85.在一实施例中，通过多个过程含水量和覆盖数量得到样品含水量，包括：将多个过程含水量的和除以覆盖数量，得到样品含水量。
86.在一实施例中，上述原油含水量检测方法还包括：通过二次表30控制传感器自上而下顺次导通，得到每个传感器反馈的电流信号，上一个导通并完成检测后，需要关闭，关
闭之后下一个再导通。；通过二次表30控制液位检测装置检测样品的液位高度。
87.在一具体实施例中，1.通过二次表30控制传感器各“发射极”顺次导通，接收各“发射极传感器”反馈的电流信号，并依据二次表30中输入的曲线电流与模拟量的对应关系来换算为含水值，最后将各“发射极”对应的含水值加权平均得到被检测油样的含水值。其中，发射极即为上述环形电极。
88.2.液位传感器可采用超声波检测仪，超声波检测仪在收到“二次表30”的检测指令后，输送信号给二次表30，用以判定油样“液面”位置，每得到一次检测指令，超声波对二次表30输入一次“液面”位置信号。
89.3.检测量筒安装固定于确定位置，盛装原油样品。检测量筒内壁外测缠有自恒温防爆加热带180，保证检测过程中油样处于恒温状态，不放生冷凝情况。
90.可选的，液位传感器的工作参数为：
91.测量范围30-300mm：
92.测量盲区0-30mm：
93.防护等级ip67：
94.工作电压dc10-30v。
95.在一具体实施例中，手动按二次表30“检测”键，一次表控制多层传感器逐一导通/检测，传感器检测完成后，二次表30吸收“超声波”液位信号，超声波信号参与二次表30内关于油样“液面”位置的判定，之后二次表30 依据二次表30内事先输入的“含水曲线”与“液面”位置综合计算出油样含水值。
96.按二次表30“检测”键，之后传感器导通发射、回收信号，之后超声波信号进入二次表30，之后二次表30统筹传感器反馈信号与超声波信号，依据事先设置的“含水曲线”计算出原油样品含水值。
97.本发明旨在保护一种原油含水量检测量筒、检测系统和检测方法，检测量筒包括：多个串联的射频传感器；每个射频传感器包括一个环形电极120，多个环形电极120并列排布，且相邻两个环形电极120之间设置有环形绝缘垫块110；多个环形电极120和多个环形绝缘垫块110共同组成量筒的内壁；内壁的一端设置有封头130，封头130和内壁共同形成容置样品的容置空间。检测系统包括检测量筒；检测方法使用检测系统进行检测。本发明通过将多级传感器的环形电极120作为检测量筒的内壁，将传感器和普通量筒做整合一体式设计，消除频繁插拔传感器而易发生的磕碰现象，最大限度的避免的传感器的损坏，并且检测时无需添加外来试剂，能够简单，快速、准确的得出原油的含水率。
98.应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。