专利名称：原油在线相变含水检测方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及原油含水率的检测方法，特别是一种原油在线相变含水检测方法及装置。
背景技术：
原油含水率的实时监测是油井生产的一项重要工作，其测试误差直接影响着对油井及油层的动态分析。原油含水率的测定方法主要包括人工取样蒸馏化验法、微波法、密度法和电容法等。其中，人工取样蒸馏化验法虽然测量精度高，但费工、费时，不能实现实时检测，同时人工取样时放样原油很容易造成环境污染和稠油硫化氢中毒现象；微波法的原理是根据油、水对微波能量的吸收能力的差别，采用微波反射式结构来测量含水率，由于原油对微波的反射系数与油水混合物的实际状态(即油包水或水包油)有关，需根据实际情况加以修正，如此就很难适应多变的实际工作环境，给检测工作带来许多困难；密度法是确定含 水原油密度值后，根据纯油密度和纯水密度计算含水率，其对现场条件要求较为苛刻，因而其稳定性较差。电容法因其能实时检测、检测结果准确、工作稳定的优点应用较为普及，其基本原理是将一个金属电容器放入油井的生产层中，让油井中的油水混合物进入到该容器之中，然后测量其电容量。因为所测得的电容量与混合物的介电系数相关，而水的相对介电常数为81，油的介电常数为2-4，两者相差很大，因此可以从测得的电容量来反算油水的比例，从而计算出原油的含水率。CN2629036Y中公开的油品含水率检测电容传感器就是利用了上述电容法。但是电容法仅适用于测量较低含水率的原油，并且测量过程中通常受到温度等因素的干扰，从而使含水率测量精度受到很大影响，无法准确测量原油含水率，满足不了油井及油层动态分析的需要。

发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种彻底取代人工取样蒸馏化验法、且测量精度高、省时省力、能够实现实时检测的原油在线相变含水检测方法及装置，原油检测样品不会造成浪费，更不用外排，防止了稠油硫化氢中毒现象的发生，起到了保护环境的作用。本发明的技术方案是
该原油在线相变含水检测方法，其特殊之处是，包括如下步骤
1、在原油工艺管线上连接一立管，接取流过立管的部分原油作为检测样品；
2、将检测样品输送到一盛液容器中，并利用称重传感器对其进行称重，得到检测样品总质量，所述盛液容器外部设有壳体；
3、利用电加热器对所述盛液容器中的检测样品进行加热，从起始温度加热至水的沸点温度时，原油中的汽油成分部分挥发，利用称重传感器测量检测样品的剩余质量，并计算得到检测样品中挥发出去的汽油成分的质量；
4、保持水的沸点温度恒温加热，水在达到沸点温度时开始蒸发，当称重传感器测得的质量保持不变时，表示原油中的水已完全蒸发，称重传感器此时测得质量再加上检测样品中挥发出去的汽油成分的质量之和为原油质量；
5、根据检测样品总质量和原油质量计算得到原油的含水率；
6、称重完成后,控制盛液容器排放原油至壳体内，水蒸气和挥发的汽油气体遇壳体冷凝成液态，被壳体收集并随同原油排放到立管中，再由立管返排到原油工艺管线。上述原油在线相变含水检测方法，加热过程中，所述壳体与大气环境相通以保持气压平衡。该原油在线相变含水检测装置，包括人工智能控制系统，其特殊之处是还设有 立管，所述立管两端分别设有用于连接原油工艺管线的连接法兰；
壳体，所述壳体设有进液管和出液管，并利用所述进液管和出液管与所述立管连接，所述进液管上设有进液电磁阀，所述出液管上设有出液电磁阀； 防护支撑罩，利用支撑架支撑在所述壳体内部；
盛液容器，设于所述防护支撑罩内部，所述盛液容器上方敞口且对应所述进液管的出口，盛液容器底部设有穿过防护支撑罩且与壳体相通的排液管，所述排液管上设有排液电磁阀；
称重传感器，设于防护支撑罩内且支撑在所述盛液容器的底部位置；
电加热器，设于所述盛液容器内部。所述壳体顶部设有与大气环境相通的平衡管，所述平衡管上设有冷凝过滤器和气压平衡电磁阀，气体上升至冷凝过滤器位置时冷凝成液滴沿平衡管壁下滑至壳体内。所述人工智能控制系统包括PLC控制器，所述壳体顶部设有接线盒，所述进液电磁阀、出液电磁阀、排液电磁阀、气压平衡电磁阀、称重传感器和电加热器的接线端子分别通过接线盒和连接电缆与所述PLC控制器相连。所述立管内壁设有对应进液管入口的接液板，以便于接取立管中流过的部分原油用于检测。所述盛液容器设有遮盖防护支撑罩上方端口的外翻形边沿，以防止投放到盛液容器中的原油检测样品溅落在防护支撑罩内，污染称重传感器，影响检测效果。所述盛液容器底部设有配重，以平衡排液管的重量，使盛液容器处于平衡状态。本发明的有益效果是
I、根据原油和水由液态变成气态的相变温度差距较大，进行两种液体的分离。由于原油所含成分中只有汽油的馏程范围内包含水的沸点温度，其余成分的沸点均大于水。在I个标准大气压下，水的沸点为100°c，而汽油在100°C时馏出60%左右。所以具体检测过程是首先对原油检测样品进行称重并计值；然后采用电加热器对其加热，加热至水的沸点温度时，得到挥发出去的汽油成分的质量；电加热器保持水的沸点温度恒温加热，水在达到沸点温度时开始蒸发，当称重传感器测得的质量数据保持不变时，表示原油中的水已完全蒸发，称重传感器此时测得质量数据再加上检测样品中挥发出去的汽油成分的质量之和为原油质量；利用检测样品总质量和原油质量计算得到原油的含水率。该方法与人工取样蒸馏化验法原理相同，但其利用立管、壳体、盛液容器、称重传感器、电加热器等实现了保证测量精度情况下的在线检测过程，无需取样后再到实验室分析检测，省时省力。2、取样液体(含水原油)经检测后会经出液管回流至立管中，再由立管流入原油工艺管线，不会造成浪费，更不需要外排，保护环境的同时，也防止了稠油硫化氢中毒现象的发生。


图I是本发明的结构示意 图中立管I、连接法兰2、进液管3、进液电磁阀4、壳体5、接线盒6、冷凝过滤器7、气压平衡电磁阀8、平衡管9、PLC控制器10、盛液容器11、外翻形边沿1101、电加热器12、防护支撑罩13、支撑筋14、配重15、称重传感器16、排液管17、排液电磁阀18、出液管19、出液电磁阀20、连接电缆21、原油工艺管线22、接液板23。
具体实施方式
如图所示，该原油在线相变含水检测方法，包括如下步骤
I、在原油工艺管线22上连接一立管1，接取流过立管I的部分原油作为检测样品。2、将检测样品输送到一盛液容器11中，并利用称重传感器16对其进行称重，得到检测样品总质量，所述盛液容器16外部设有壳体5。3、利用电加热器12对所述盛液容器11中的检测样品进行加热，从起始温度加热至水的沸点温度时，原油中的汽油成分有部分挥发，本实施例中，大气压力为I个标准大气压，水的沸点温度为100°c，利用称重传感器16测量检测样品的剩余质量，并计算得到检测样品中挥发出去的汽油成分的质量，加热过程中，壳体5与大气环境相通以保持气压平衡。4、电加热器12保持水的沸点温度恒温加热，水在达到沸点温度100°C时开始蒸发，当称重传感器16测得的质量数据保持不变时，表示原油中的水已完全蒸发，称重传感器16此时测得质量数据再加上检测样品中挥发出去的汽油成分的质量之和为原油质量。5、根据检测样品总质量和原油质量计算得到原油的含水率。6、称重完成后,盛液容器11排放原油,水蒸气和挥发的汽油气体遇壳体5冷凝成液态，被壳体5收集并随同原油排放到立管I中，再由立管I返排到原油工艺管线22。该原油在线相变含水检测装置，包括立管I、壳体5、防护支撑罩13、盛液容器11、称重传感器16、电加热器12及人工智能控制系统。立管I两端分别设有用于连接原油工艺管线22的连接法兰2。壳体5设有进液管3、出液管19和与大气环境连通的平衡管9，并利用进液管3和出液管19与立管I连接，壳体顶部还设有接线盒，进液管3上设有进液电磁阀4，出液管19上设有出液电磁阀20，立管I内壁设有对应进液管3的入口的接液板23，平衡管9上设有冷凝过滤器7和气压平衡电磁阀8。防护支撑罩13利用支撑架支撑在所述壳体5内部，支撑架由均匀焊接在防护支撑罩13底部的多个支撑筋14组成。盛液容器11设于防护支撑罩13内部，盛液容器11上方敞口且对应进液管3的出口，盛液容器11底部设有穿过防护支撑罩13且与壳体5相通的排液管17，排液管17上设有排液电磁阀18，盛液容器11底部设有配重15，用以平衡排液管17的重量。称重传感器16设于防护支撑罩13内且支撑在盛液容器11的底部位置，用于称得原油检测样品相变分离前总的质量和相变完成后原油的质量。电加热器12设于盛液容器11内部，用以加热投放到盛液容器11中的原油检测样品，使水发生由液体到气体的相变，盛液容器11设有遮盖防护支撑罩13上方端口的外翻形边沿1101，以防止投放到盛液容器11中的原油检测样品溅落在防护支撑罩13内。人工智能控制系统包括PLC控制器10，进液电磁阀4、出液电磁阀20、排液电磁阀18、气压平衡电磁阀8、称重传感器16和电加热器12的接线端子分别通过接线盒6和连接电缆21与所述PLC控制器10相连。工作过程打开排液电磁阀18、出液电磁阀20、进液电磁阀4，原油检测样品通过接液板23、进液管3进入盛液容器11，并流出盛液容器11对其进行清洗；延时一定时间后，关闭排液电磁阀18，使盛液容器11内注入一定量的原油，之后关闭进液电磁阀4和出液电磁阀20，待完全关闭后，打开气压平衡电磁阀8，使壳体5内外气压平衡；称重传感器16称取盛液容器11中原油检测样品总质量，而后对其进行加热，加热至水的蒸发温度，称重传感器16称取盛液容器11中原油检测样品余量；保持100°C温度不变，直至水蒸发完成，盛液容器11中液体质量不再减少，记录下此时盛液容器11中液体的质量；停止·加热，关闭气压平衡电磁阀8 ;最后由人工智能控制系统计算出原油含水率。
权利要求
1.一种原油在线相变含水检测方法，其特征在于，包括如下步骤 1)、在原油工艺管线上连接一立管，接取流过立管的部分原油作为检测样品； 2)、将检测样品输送到一盛液容器中，并利用称重传感器对其进行称重，得到检测样品总质量，所述盛液容器外部设有壳体； 3)、利用电加热器对所述盛液容器中的检测样品进行加热，从起始温度加热至水的沸点温度时，原油中的汽油成分部分挥发，利用称重传感器测量检测样品的剩余质量，并计算得到检测样品中挥发出去的汽油成分的质量； 4)、保持水的沸点温度恒温加热，水在达到沸点温度时开始蒸发，当称重传感器测得的质量保持不变时，表示原油中的水已完全蒸发，称重传感器此时测得质量再加上检测样品中挥发出去的汽油成分的质量之和为原油质量； 5)、根据检测样品总质量和原油质量计算得到原油的含水率； 6)、称重完成后,控制盛液容器排放原油至壳体内，水蒸气和挥发的汽油气体遇壳体冷凝成液态，被壳体收集并随同原油排放到立管中，再由立管返排到原油工艺管线。
2.根据权利要求I所述的原油在线相变含水检测方法，其特征在于加热过程中，所述壳体与大气环境相通以保持气压平衡。
3.一种原油在线相变含水检测装置，包括人工智能控制系统，其特征在于还设有 立管，所述立管两端分别设有用于连接原油工艺管线的连接法兰； 壳体，所述壳体设有进液管和出液管，并利用所述进液管和出液管与所述立管连接，所述进液管上设有进液电磁阀，所述出液管上设有出液电磁阀； 防护支撑罩，利用支撑架支撑在所述壳体内部； 盛液容器，设于所述防护支撑罩内部，所述盛液容器上方敞口且对应所述进液管的出口，盛液容器底部设有穿过防护支撑罩且与壳体相通的排液管，所述排液管上设有排液电磁阀； 称重传感器，设于防护支撑罩内且支撑在所述盛液容器的底部位置； 电加热器，设于所述盛液容器内部。
4.根据权利要求3所述的原油在线相变含水检测装置，其特征在于所述壳体顶部设有与大气环境相通的平衡管，所述平衡管上设有冷凝过滤器和气压平衡电磁阀。
5.根据权利要求4所述的原油在线相变含水检测装置，其特征在于所述人工智能控制系统包括PLC控制器，所述壳体顶部设有接线盒，所述进液电磁阀、出液电磁阀、排液电磁阀、气压平衡电磁阀、称重传感器和电加热器的接线端子分别通过接线盒和连接电缆与所述PLC控制器相连。
6.根据权利要求3所述的原油在线相变含水检测装置，其特征在于所述立管内壁设有对应进液管的入口的接液板。
7.根据权利要求3所述的原油在线相变含水检测装置，其特征在于所述盛液容器设有遮盖防护支撑罩上方端口的外翻形边沿。
8.根据权利要求3或7所述的原油在线相变含水检测装置，其特征在于所述盛液容器底部设有配重。
全文摘要
一种原油在线相变含水检测方法及装置，其特殊之处是，首先对原油检测样品进行称重并计值；然后采用电加热器对其加热，加热至水的沸点温度时，得到挥发出去的汽油成分的质量；电加热器保持水的沸点温度恒温加热，水在达到沸点温度时开始蒸发，当称重传感器测得的质量数据保持不变时，表示原油中的水已完全蒸发，称重传感器此时测得质量数据再加上检测样品中挥发出去的汽油成分的质量之和为原油质量；利用检测样品总质量和原油质量计算得到原油的含水率。其彻底取代人工取样蒸馏化验法、且测量精度高、省时省力、能够实现实时检测，原油检测样品不会造成浪费，更不用外排，防止了稠油硫化氢中毒现象的发生，起到了保护环境的作用。
文档编号G01N5/04GK102778410SQ20121026807
公开日2012年11月14日 申请日期2012年7月31日 优先权日2012年7月31日
发明者张伟, 王占峰, 黄金武 申请人:张伟, 王占峰, 黄金武