[发明专利]一种电极式原油含水率实时检测仪

说明书

本发明公开了一种电极式原油含水率实时检测仪，包括：信号采集部分、信号处理部分和信号传输部分三部分组成。信号采集部分包括电导率信号采集模块和质量信号采集模块以及温度信号采集模块以及加热模块。信号处理部分包括恒流源激励模块、信号放大模块、自适应档位切换模块、真有效值转换模块。测量中在激励电极一端施加恒流正弦激励信号，恒流正弦激励信号通过被测溶液连接至地形成回路，从而在接收电极中产生压降，接收电极产生的压降与溶液电导率成线性关系，通过温度传感器和加热装置测量在两个不同温度下原油的电导率，结合两次测量中的质量和温度所对应的原油馏分汽化率，利用微处理器的程序公式可计算出原油的含水率。通过通讯电缆传送至井上控制台，从而实现对原油矿化度的实时检测。

技术领域

本发明涉及传感器及检测技术领域，具体涉及一种电极式原油含水率实时检测仪，主要针对于检测油井下原油的含水率。

背景技术

目前市场上常见的电极式原油含水率实时检测仪，均需要标定所测样品中纯水相的电导率值，而所测样品中纯水相的电导率值往往无法准确得到，这导致电导法原油含水率测量准确性无法保障。随着原油含水率测量技术的不断发展，越来越多的科技工作者开始研究原油含水率实时检测仪，这对电极式原油含水率实时检测仪在测量的准确性提出了较高的要求。

现有的电极式原油含水率实时检测仪主要基于Maxwell模型的原理，实际测量中需要测量样品中纯水相的电导率值。现有的方法都是通过提前标定来解决，这导致了测量的准确性无法保证，极大的限制了电导法原油含水率测量方法向大规模化应用方向的发展。

因此，本发明提出了一种电极式原油含水率实时检测仪，通过温度传感器和加热装置测量两个不同温度下原油的电导率，结合两次测量中的质量和温度所对应的原油馏分汽化率，利用微处理器的程序公式可计算出原油的含水率。避免事先标定样品中纯水相电导率值，极大的提高了测量含水率的准确性。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是设计一种电极式原油含水率实时检测仪，能够解决目前电极式原油含水率实时检测仪需要提前标定样品中纯水相的电导率值，导致测量的准确性无法保证的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：设计一种电极式原油含水率实时检测仪，包括如下内容：

(1)含水率传感器的设计方面，该传感器由两个电极、支持体和温度传感器以及质量传感器和加热装置组成。电极的形状为一个带引线的圆环，支持体由三个空心圆柱采用插接结构组合而成，两个电极圆环平行且等间距排列于支持体内侧，引线一侧通过支持体的小孔连接外部电路。同时，温度传感器和质量传感器以及加热装置镶嵌于引线另一侧的支持体底部直接与外部电路相连。

(2)传感器测量原理：该传感器的两个电极中，一侧电极为激励电极，连接至硬件电路中的激励模块，另一侧侧直接接地，在支持体内部形成回路。当有恒流激励源激励激励电极时，两个电极便会产生压降，该压降与溶液电导率成线性关系，从而通过测量传感器输出的压降来测量原油的电导率。通过温度传感器和加热装置测量在两个不同温度下原油的电导率，结合两次测量中的质量和温度所对应的原油馏分汽化率，利用微处理器的程序公式可计算出原油的含水率。其中计算含水率的公式为：

式中T₁和T₂为第一次测量和第二次测量所测得的温度，Z₁和Z₂是T₁和T₂温度下所对应的原油馏分汽化率，σ_m1和σ_m2为第一次测量和第二次测量的电导率，E₁和E₂是为第一次测量和第二次测量所测得的质量，B为原油含水率。