[发明专利]一种原油含水率检测装置及方法

说明书

所属技术领域

本发明属于石油化工仪表领域，具体涉及一种原油含水率检测装置及方法。

背景技术

石油在开采、集输、计量、炼化等过程中，都要求检测石油的含水率。石油含水率的检测，对于确定油井出水、出油层位、估计原油产量、预测油井的开发寿命等，都具有很重要的意义。及时准确的原油含水率检测数据，不仅能够反映出油井的工作状态，而且对管理部门减少能耗，降低成本，实现油田自动化管理也起着重要的作用。

近几年，国内外已先后采用电容、超声波、微波、短波等方式，开发出了各种各样的石油含水率检测仪器。但由于这些测量方法都依赖测量原油的介电常数，而原油混合液的介电常数和原油质量含水率之间没有线性的比例关系，标定过程复杂，准确性差，这些检测仪器距离实际应用还存在着不少差距。

发明内容

针对现有方法存在的不足，本发明提出一种原油含水率检测装置及方法。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种原油含水率检测装置，包括：恒温缸、换热油、恒温缸温度传感器、样品换热缸、样品温度传感器、真空绝热缸、换热油温度传感器和主控单元；其中：

恒温缸：用于容纳换热油，并保证换热油保持在设定温度附近；

恒温缸温度传感器：安装在恒温缸上，用于测量恒温缸内换热油的实时温度；

样品换热缸：置于真空绝热缸内，用于容纳原油样品；

样品温度传感器：安装在样品换热缸上，用于测量原油样品温度；

真空绝热缸：包围样品换热缸，用于从恒温缸中获得换热油进行贮存或者将其所贮存的换热油排出到恒温缸中；

换热油温度传感器：安装在真空绝热缸上，用于测量真空绝热缸内换热油的温度；

主控单元：用于控制原油样品进入样品换热缸中、原油样品从样品换热缸中排出、换热油从恒温缸中进入真空绝热缸中及换热油从真空绝热缸中排出进入恒温缸中；同时，采集换热油温度传感器反馈的恒温缸内换热油的实时温度数据、样品温度传感器反馈的原油样品温度数据和换热油温度传感器反馈的绝热缸内换热油的温度数据；根据换热油从恒温缸中进入真空绝热缸中与样品换热缸中的原油样品换热后的温度上升所需的热量约等于原油样品与真空绝热缸中的换热油换热后的温度下降而失去的热量，计算出原油样品的热容值，进而计算出样品的含水率。

根据所述的原油含水率检测装置，所述恒温缸和所述真空绝热缸均为不锈钢制成的真空缸体，缸体外包裹纳米微孔隔热材料，外表面再使用铝箔包裹。

根据所述的原油含水率检测装置，所述样品换热缸的缸体容积为1000ml。

根据所述的原油含水率检测装置，所述换热油为导热油。

采用所述的原油含水率检测装置检测原油含水率的方法，包括如下步骤：

步骤1：控制原油样品进入样品换热缸，贮存在样品换热缸内；

步骤2：使用样品温度传感器测量原油样品温度；

步骤3：根据原油样品温度，在恒温缸中对换热油进行调温处理，使得恒温缸中换热油的温度达到预设的换热油初始温度T_s，T_s应远小于原油样品温度；

步骤4：控制换热油从恒温缸中进入真空绝热缸中；

步骤5：在真空绝热缸内的换热油与样品换热缸内的原油样品进行换热的过程中，实时监控样品温度传感器的温度读数，待其温度下降至T_d时，读取换热油温度传感器读数T_o；

步骤6：根据换热油由温度上升而得到的热量约等于原油样品由温度下降而失去的热量，通过式(7)计算出原油样品的热容值，进而根据式(5)计算出原油样品的含水率；

C_m＝(T_o-T_s)M_hC_h/T_dM(7)

C_m＝C_o+(C_w-C_o)X(5)

其中C_m为原油混合液的比热容，C_o、C_w分别为原油混合液中油的比热容、水的比热容；X为原油混合液的质量含水率；M_h为换热油质量；C_h为换热油比热容；T_s为换热油初始温度；T_o为换热油结束温度；T_d为原油样品下降的温度；