一种原油含水率超声检测方法及使用该方法的检测仪技术

本发明专利技术公开了一种原油含水率超声检测方法及使用该方法的检测仪，检测仪包括超声发射探头、超声接收探头、连接所述超声发射探头的激发模块、连接所述超声接收探头的处理模块，所述激发模块受控于所述处理模块，所述激发模块和所述处理模块设置于表头中，所述超声发射探头和所述超声接收探头从所述表头下方两侧伸出，检测时，所述超声发射探头和所述超声接收探头浸没在原油中；所述处理模块内置线性标定单元和线性运算单元。本发明专利技术采用了不同于以往的分析路径，避开了繁多又复杂的过程分析，直接从结果入手，给出了原理简单、使用方便、检测精度高的原油含水率超声检测仪实用方案。

An ultrasonic testing method for water content of crude oil and its detector

【技术实现步骤摘要】
一种原油含水率超声检测方法及使用该方法的检测仪
本专利技术涉及原油检测
，具体是一种原油含水率超声检测方法及使用该方法的检测仪。
技术介绍
在石油工业中，原油含水率是一项重要指标，通过它可以预测油井水位、油层位置，对原油产量和开采价值进行估计，预测采出程度并制定相应的开采方案，预测油井的开发寿命有着非常重要的意义。原油含水率对于原油的开采、集输、脱水、计量、销售、炼化等也具有重大影响，油田生产中需要准确及时地了解原油含水率情况，通过原油含水率来估计油井的工作状态，提高油田的自动化管理，提高生产效率。目前常用的原油含水率测量方法大致可以分为离线测量法和在线测量法两大类。离线测量法的基本原理是将原油中的水分分离出来，即可以以体积比的形式表示出来，又可代入油水密度值，求出质量含水率；根据油水分离手段不同，主要有蒸馏法、电脱法、卡尔-费休法。在线测量法主要有电导率法、密度法、电磁波法、电容法、射线法。基于油田自动化生产的要求，在线测量法成为主流测量方法。由于原油含水率时刻发生变化，要求取样速度也足够快，保证取样的含水率情况能够代表实际原油含水率情况。根据我国油田生产过程中含水率的测量情况看，传感器是原油含水率测量仪器的主要组成部分，传感器要受到很多因素的影响较大，比如温度。目前，多传感器融合技术，即使用多个传感器同时对多个变量进行检测，主要是针对那些对原油含水率影响较大的因素，这样便可把其他影响因素对原油含水率的影响降低到最低程度；但是多传感器融合带来了设计成本的提高，使用成本的提高。国家知识产权局2019年2月1日公开的专利技术专利申请CN109298070A公开了一种基于超声波声速法的原油含水率检测方法，其中指出超声波声速法测量原油含水率具有测量范围宽、设备简单、成本低廉、易于维护等优点，但是弊病是测量精度受温度影响很大。因此，该专利技术申请设计了一种基于Urick模型的温度补偿机理模型，然后基于该机理模型和实验数据，得到原油含水率检测模型；实验数据来自于恒定温度下不同含水率样品实验和恒定含水率样品中改变温度实验。该方案一是较为复杂，二是影响含水率检测精度的不仅仅有温度，还有气泡含量、原油粘度变化等，方案中并未将温度以外的其他因素考虑到其中。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供一种原理简单、使用方便、检测精度高的原油含水率超声检测方法及使用该方法的检测仪。本专利技术保护一种原油含水率超声检测仪，先用线性函数表征原油含水率与超声时间差两个变量之间的关系，超声时间差指的是超声发射探头发出超声波信号到超声接收探头接收到超声波信号之间的时间差；然后根据原油含水率与超声时间差之间的线性函数关系和实测超声时间差，得到原油含水率。本专利技术还保护一种原油含水率超声检测仪，包括超声发射探头、超声接收探头、连接所述超声发射探头的激发模块、连接所述超声接收探头的处理模块，所述激发模块受控于所述处理模块，所述激发模块和所述处理模块设置于表头中，所述超声发射探头和所述超声接收探头从所述表头下方两侧伸出，检测时，所述超声发射探头和所述超声接收探头浸没在原油中；所述处理模块内置线性标定单元和线性运算单元；所述线性标定单元根据油田原油采样数据，对原油含水率和超声时间差进行线性标定，形成原油含水率与超声时间差之间的线性函数关系；所述线性运算单元根据原油含水率与超声时间差之间的线性函数关系和实测超声时间差，得到原油含水率。进一步的，检测仪测试段设置于恒温箱内。进一步的，所述超声发射探头由从所述表头伸出的第一壳体和设置于所述第一壳体内的超声发射器组成，所述超声接收探头由从所述表头伸出的第二壳体和设置于所述第二壳体内的超声接收器组成，所述超声发射器和所述超声接收器之间的虚拟连接线与原油流动方向呈一定角度。进一步的，所述超声发射器和所述超声接收器之间直线距离为0.2m。进一步的，所述超声发射器和所述超声接收器分别密封于所述第一壳体和所述第二壳体内。进一步的，所述表头外设有用于显示原油含水率的液晶显示屏，所述液晶显示屏与所述处理模块连接。本专利技术采用了不同于以往的分析路径，避开了繁多又复杂的过程分析，直接从结果入手，给出了原理简单、使用方便、检测精度高的原油含水率超声检测仪实用方案；恒温箱的设置减少温度变化对原油含水率测量结果的影响，也可结合温度补偿使用；超声发射器和超声接收器之间安装角度和安装距离的优化设计，提高检测结果的准确性；液晶显示器便于读数。附图说明图1为原油含水率超声检测仪内部结构框图；图2为原油含水率超声检测仪外部结构及使用状态示意图；图3为油水混合物的等效示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细的说明。本专利技术的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本专利技术限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本专利技术的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本专利技术从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。实施例1一种原油含水率超声检测仪，如图1所示，包括超声发射探头1、超声接收探头2、连接所述超声发射探头的激发模块、连接所述超声接收探头的处理模块，所述激发模块受控于所述处理模块。所述激发模块和所述处理模块设置于表头3中，所述超声发射探头1和所述超声接收探头2从所述表头3下方两侧伸出，检测时，所述超声发射探头和所述超声接收探头浸没在原油中4，如图2所示。油水混合物的等效示意图如图3所示，容易得出含水率超声波信号从发射探头到接收探头的时间推到出代入得由于发射探头和接收探头之间的距离L固定，尽管在原油中的声速受较多因素影响，但是在同一块油田的一段时间内V油、V水是保持不变的，V油、V水都是定值，因此，同一块油田一段时间内的原油含水率与超声时间差之间是呈线性关系的，可以用简单的关系式h＝at-b来表示。通过采样数据对这里的常数a和b进行标定后，就可以由超声时间差准确得到原油含水率。这里的超声时间差指的是超声发射探头发出超声波信号到超声接收探头接收到超声波信号之间的时间差。故在所述处理模块中内置线性标定单元和线性运算单元。所述线性标定单元根据油田原油采样数据，对原油含水率和超声时间差进行线性标定，即确定常数a和b的数值，形成原油含水率与超声时间差之间的线性函数关系；所述线性运算单元根据原油含水率与超声时间差之间的线性函数关系和实测超声时间差，得到原油含水率。对于常数a和b，可以每隔一段时间，比如15天，就重新标定一次。本专利技术采用了不同于以往的分析路径，避开了繁多又复杂的过程分析，直接从结果入手，给出了原理简单、使用方便、检测精度高的原油含水率超声检测仪实用方案。由于采样数据肯定是在一定的温度条件下进行测试的，为了保证原油含水率检测的准确性，检测仪测试段设置于恒温箱内。此恒温箱不是要将原油加热到一定温度，而是让测试段的原油能够稳定在一定的温度下并保证本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种原油含水率超声检测方法，其特征在于，先用线性函数表征原油含水率与超声时间差两个变量之间的关系，超声时间差指的是超声发射探头发出超声波信号到超声接收探头接收到超声波信号之间的时间差；然后根据原油含水率与超声时间差之间的线性函数关系和实测超声时间差，得到原油含水率。/n

【技术特征摘要】
1.一种原油含水率超声检测方法，其特征在于，先用线性函数表征原油含水率与超声时间差两个变量之间的关系，超声时间差指的是超声发射探头发出超声波信号到超声接收探头接收到超声波信号之间的时间差；然后根据原油含水率与超声时间差之间的线性函数关系和实测超声时间差，得到原油含水率。


2.一种原油含水率超声检测仪，其特征在于，包括超声发射探头、超声接收探头、连接所述超声发射探头的激发模块、连接所述超声接收探头的处理模块，所述激发模块受控于所述处理模块，所述激发模块和所述处理模块设置于表头中，所述超声发射探头和所述超声接收探头从所述表头下方两侧伸出，检测时，所述超声发射探头和所述超声接收探头浸没在原油中；
所述处理模块内置线性标定单元和线性运算单元；所述线性标定单元根据油田原油采样数据，对原油含水率和超声时间差进行线性标定，形成原油含水率与超声时间差之间的线性函数关系；所述线性运算单元根据原油含水率与超声时间差之间的线性函数关系和实测超声时间差，得到原油含水率。...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴叶军，刘彩艳，
申请(专利权)人：合肥精特仪表有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34