本申请属于仪表仪器技术领域，特别是涉及一种含水率监测装置及方法。现有的在线原油含水测量方法普遍为局部含水率测量，无法代表管道内部整体含水率情况。本申请提供了一种含水率监测装置，包括管体，所述管体内设置有电学层析成像传感器和微波传感器，所述电学层析成像传感器与信号采集处理单元连接，所述微波传感器与所述信号采集处理单元连接。电学层析成像传感器加上微波传感器的组合，实现了管道内部气液流形流态的识别，传输线测量结果足以代表管道内部整体含水率情况。
【技术实现步骤摘要】
一种含水率监测装置及方法
本申请属于仪表仪器
，特别是涉及一种含水率监测装置及方法。
技术介绍
原油含水率是石油开采、石油化工行业中的一个重要参数，是油田生产和油品交易中的关键数据，对原油的开采、脱水、储运销售及原油炼制加工等都具有重要的意义。若原油含水量监测不准，则对于确定油井出水、出油层位，估计原油产量，预测油井的开发寿命等将直接造成影响。早期的原油含水率测量主要通过取样送至实验室进行蒸馏分离或者离心分离的方法来分析原油的含水率。但是由于取样化验的方法，操作复杂，数据信息获取滞后等因素，不能实时反映正在生产的油井的含水率变化。因此实时在线含水率装置需求日益迫切，诸多科研机构和企业针对原油含水率监测做了多方面的探索，分别采用电导率法、电容法、红外线法、射线法、射频衰减法、微波谐振法、微波传输线法等多种方法来实现原油含水率的测量。但是现有的在线原油含水测量方法普遍为局部含水率测量，无法代表管道内部整体含水率情况。
技术实现思路
1.要解决的技术问题基于现有的在线原油含水测量方法普遍为局部含水率测量，无法代表管道内部整体含水率情况问题，本申请提供了一种含水率监测装置及方法。2.技术方案为了达到上述的目的，本申请提供了一种含水率监测装置，包括管体，所述管体内设置有电学层析成像传感器和微波传感器，所述电学层析成像传感器与信号采集处理单元连接，所述微波传感器与所述信号采集处理单元连接。本申请提供的另一种实施方式为：所述电学层析成像传感器包括若干接头，所述接头沿着管体截面均匀分布。本申请提供的另一种实施方式为：所述接头包括第一传输线、第一绝缘介质和第一密封圈，所述第一密封圈设置于所述第一传输线上，所述第一绝缘介质设置于所述管体内，所述第一密封圈设置于所述第一绝缘介质内；所述第一传输线上设置有信号输入输出端，所述信号输入输出端与所述信号采集处理单元连接。本申请提供的另一种实施方式为：所述微波传感器包括若干第二密封圈、若干第二传输线和若干第二绝缘介质，所述第二密封圈设置于所述第二传输线上，所述第二密封圈设置于所述第二绝缘介质内，所述第二绝缘介质设置于所述管体内，所述第二传输线与射频连接线一端连接，所述射频连接线另一端与所述信号采集处理单元连接。本申请提供的另一种实施方式为：所述信号采集处理单元包括第一电路、第二电路、第三电路、控制电路、人机交互界面和远程通信模块，所述第一电路用于电学层析成像传感器的激励产生和检测，所述第二电路用于微波传感器的驱动和检测，所述第三电路用于温度传感器的驱动和检测，所述控制电路用于控制所述第一电路、所述第二电路和所述第三电路，所述控制电路用于实现多传感器融合算法，所述人机交互界面用于显示含水结果，所述远程通信模块用于将含水结果进行远端传输。本申请提供的另一种实施方式为：所述电学层析成像传感器通过计算扰动引起的电容变化，同时结合深度学习算法得到介电常数，通过判断介电常数分布情况判断液相处于油连续相或者水连续相。本申请提供的另一种实施方式为：所述管体为金属管体，所述金属管体被限定流体流动路径；所述金属管体为空心圆管段，所述金属管体通过法兰或者卡箍与外部管体连接。本申请提供的另一种实施方式为：还包括温度传感器，所述温度传感器、所述电学层析成像传感器和微波传感器依次设置，所述温度传感器与信号采集处理单元连接。本申请提供的另一种实施方式为：所述温度传感器包括温度探头，所述温度探头伸入管体内部，所述温度传感器、通过螺纹或者焊接的方式与管体连接；所述温度传感器用于在不同液体温度下实现水的介电常数的补偿。本申请还提供一种含水率监测方法，将所述含水率监测装置应用于原油在线含水率监测。3.有益效果与现有技术相比，本申请提供的含水率监测装置的有益效果在于：本申请提供的含水率监测装置，涉及原油开采输送环节的监测计量装置器仪表领域，采用多传感器融合技术，是一种高精度的原油含水率在线监测装置。本申请提供的含水率监测装置，为一种多传感器融合的原油在线含水率监测装置。本申请提供的含水率监测装置，组合了电学层析成像、微波传输线传感器、温度传感器等多传感器融合方案的原油在线含水率监测装置。其中电学层析成像传感器用于监测管道内部流体的流变特性，尤其时油水转相点特性、识别管道内部流形流态，得出截面含气率。本申请提供的含水率监测装置，微波传感器根据电学层析成像传感器监测结果和温度传感器结果来对微波传感器测量的含水率进行数据补偿，从而得到最终的含水率。本申请提供的含水率监测装置，实现了含水率的全量程测量。本申请提供的含水率监测装置，低功率微波传感器和电学层析成像传感器无辐射危险，对人体无危害，不存在安全管理问题。本申请提供的含水率监测装置，电学层析成像传感器加上微波传感器的组合，结合管道前端的混流器，保证了油水混合均匀的前提下，实现了管道内部气液流形流态的识别，传输线测量结果足以代表管道内部整体含水率情况。本申请提供的含水率监测装置，电学层析成像传感器的引入使得管道内部流体的流变特性，主要是油水转相特性变得已知，通过判断管道内瞬时满液时刻，从而实现微波传感器仅测量油水两相流，排除了气体的影响。附图说明图1是本申请的含水率监测装置结构示意图；图2是本申请的微波传感器结构示意图；图3为本申请的电学层析成像传感器结构示意图；图4为本申请的信号采集处理单元原理示意图；图5为本申请的微波驱动检测电路结构示意图；图中：1-管体；2-电学层析成像传感器；3-微波传感器；4-第一传输线；5-第一绝缘介质；6-第一密封圈；7-信号输入输出端；8-第二密封圈；9-第二传输线；10-第二绝缘介质；11-第二信号输入输出端。具体实施方式在下文中，将参考附图对本申请的具体实施例进行详细地描述，依照这些详细的描述，所属领域技术人员能够清楚地理解本申请，并能够实施本申请。在不违背本申请原理的情况下，各个不同的实施例中的特征可以进行组合以获得新的实施方式，或者替代某些实施例中的某些特征，获得其它优选的实施方式。电导率法主要是通过阻抗测量来实现含水率的测量，因此对于低含水的测量，由于阻抗较大，信号衰减严重，难以获得准确的测量信号，仅能测量水连续相情况下的原油；电容法通过测量传感器两电极片之间的电容来监测介电常数的方法进行含水率的监测，主要用来进行低含水的测量，当含水率较高时，油水介电常数差异较大，导致灵敏度大大降低，常用在油连续相的情况下；红外线含水率测量是基于油水对红外线光谱吸收能力的差异来进行含水率的测量，只要提取被水吸收的特定波长，通过分析被测介质的透光率的变化即可得到相应的含水率，因此精度较高，可以实现全量程的测量，但是被测流体中如果水油混合不均匀，将带来较大误差，结垢结蜡等影响会大幅度影响测量精度，同时红外线法的设备价格相对较高，且安装和维护的成本也相对较大；射线法是采用低能射线透射散本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种含水率监测装置，其特征在于：包括管体，所述管体内设置有电学层析成像传感器和微波传感器，所述电学层析成像传感器与信号采集处理单元连接，所述微波传感器与所述信号采集处理单元连接。/n
【技术特征摘要】
1.一种含水率监测装置，其特征在于：包括管体，所述管体内设置有电学层析成像传感器和微波传感器，所述电学层析成像传感器与信号采集处理单元连接，所述微波传感器与所述信号采集处理单元连接。
2.如权利要求1所述的含水率监测装置，其特征在于：所述电学层析成像传感器包括若干接头，所述接头沿着管体截面均匀分布。
3.如权利要求2所述的含水率监测装置，其特征在于：所述接头包括第一传输线、第一绝缘介质和第一密封圈，所述第一密封圈设置于所述第一传输线上，所述第一绝缘介质设置于所述管体内，所述第一密封圈设置于所述第一绝缘介质内；
所述第一传输线上设置有信号输入输出端，所述信号输入输出端与所述信号采集处理单元连接。
4.如权利要求1所述的含水率监测装置，其特征在于：所述微波传感器包括若干第二密封圈、若干第二传输线和若干第二绝缘介质，所述第二密封圈设置于所述第二传输线上，所述第二密封圈设置于所述第二绝缘介质内，所述第二绝缘介质设置于所述管体内，所述第二传输线与射频连接线一端连接，所述射频连接线另一端与所述信号采集处理单元连接。
5.如权利要求1所述的含水率监测装置，其特征在于：所述信号采集处理单元包括第一电路、第二电路、第三电路、控制电路、人机交互界面和远程通信模块，所述第一电路用于电学层析成像传感器的激励产生和检测，所...
【专利技术属性】
技术研发人员：张茂懋，伍国柱，任峰，
申请(专利权)人：深圳市联恒星科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44
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