一种基于螺旋形光纤探针的原油含水率检测方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于螺旋形光纤探针的原油含水率检测方法及系统；该方法包括：将原油置入一容器中；该容器中分散地放置有一个或多个采用单模光纤制成的螺旋形光纤探针；探针垂直于容器的底面并与该底面相接触；探针的高度不低于容器的高度；容器的内壁以及螺旋形光纤探针的表面均喷涂有超疏水超疏油材料，以促使原油实现油水上下分离；在实现油水上下分离后，利用激光光源向螺旋形光纤探针中输入光波；利用光谱仪检测从螺旋形光纤探针中反射或透射出的光波，得到检测光谱数据；基于检测光谱数据确定容器中当前的液位高度和油水分界面的高度；基于液位高度和油水分界面的高度计算原油含水率。本发明专利技术可提高原油含水率的检测效率。效率。效率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于螺旋形光纤探针的原油含水率检测方法及系统


[0001]本专利技术属于原油含水率检测领域，具体涉及一种基于螺旋形光纤探针的原油含水率检测方法及系统。

技术介绍

[0002]原油的含水率直接影响到原油的开采、脱水、销售、精炼等工作，在油田发掘开采，原油运输储存等过程中，都要求检测原油的含水率。原油含水率对于确定油井出水位置、出油层位置、提前估算油田大小、原油产量以及预测油井的开发寿命等等都具有极其重要的意义。因此，及时准确地检测原油含水率，能够反映出油井的工作状态，帮助相关部门减少能耗、降低成本，并且出现问题迅速做出反应，避免安全事故的发生，实现油田自动化管理。
[0003]现有技术中，基于光纤来检测原油含水率的方法，一般采用油水混合物光谱分析方法。该方法通过主成分分析、连续投影算法等降维技术实现光谱特征的提取，从而根据提取的特征确定原油含水率。
[0004]然而，上述方法执行一次原油含水率检测，便需要提取数十条光谱数据，且所运用的主成分分析和连续投影算法都比较复杂，因此使得现有的原油含水率检测的检测效率较为低下。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术中所存在的上述问题，本专利技术提供了一种基于螺旋形光纤探针的原油含水率检测方法及系统。
[0006]本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
[0007]一种基于螺旋形光纤探针的原油含水率检测方法，包括：
[0008]将待检测含水率的原油置入一容器中；所述容器中分散地放置有一个或多个采用单模光纤制成的螺旋形光纤探针；所述螺旋形光纤探针垂直于所述容器的底面并与所述底面相接触；所述螺旋形光纤探针的高度不低于所述容器的高度；所述容器的内壁以及所述螺旋形光纤探针的表面均喷涂有超疏水超疏油材料，以促使原油实现油水上下分离；
[0009]在实现油水上下分离后，利用激光光源向所述螺旋形光纤探针中输入光波；
[0010]利用光谱仪检测从所述螺旋形光纤探针中反射或透射出的光波，得到检测光谱数据；
[0011]基于所述检测光谱数据确定所述容器中当前的液位高度和油水分界面的高度；
[0012]基于所述液位高度和所述油水分界面的高度计算原油含水率。
[0013]优选地，所述基于所述液位高度和所述油水分界面的高度计算原油含水率，包括：
[0014]利用所述液位高度确定所述原油的总体积；
[0015]利用所述油水分界面的高度确定所述原油中的水体积，并用所述总体积减去所述水体积，得到所述原油中的纯石油体积；
[0016]利用所述水体积、所述纯石油体积、水密度以及纯石油密度计算原油含水率。
[0017]优选地，所述方法还包括检测环境温度的步骤；
[0018]所述利用所述水体积、所述纯石油体积、水密度以及纯石油密度计算原油含水率，包括：
[0019]利用所述水体积、所述纯石油体积、所述环境温度对应的水密度以及纯石油密度，计算原油含水率。
[0020]优选地，所述超疏水超疏油材料包括：特氟龙、纳米氧化锌或海藻酸钙。
[0021]优选地，所述基于所述检测光谱数据确定所述容器中当前的液位高度和油水分界面的高度，包括：
[0022]从预先进行定标测试得到的多个实验光谱数据中，找出与所述检测光谱数据最为接近的一个目标光谱数据；
[0023]确定测得所述目标光谱数据时对应设置的液位高度和油水分界面的高度，作为所述容器中当前的液位高度和油水分界面的高度。
[0024]优选地，所述螺旋形光纤探针满足以下条件：
[0025]所述螺旋形光纤探针在空气中的衰减系数小于预设的上限，且在空气中的衰减系数与在液体中的衰减系数之差大于预设的下限；
[0026]其中，所述上限根据光谱仪的检测灵敏度确定，所述下限根据所述光谱仪的检测精度确定。
[0027]优选地，所述螺旋形光纤探针还满足以下条件：
[0028]所述螺旋形光纤探针的轴半径与螺距之比不超过1。
[0029]优选地，所述激光光源包括多个；所述光谱仪包括多个检测通道；
[0030]所述激光光源的数量以及所述检测通道的数量，均与所述螺旋形光纤探针的数量匹配。
[0031]本专利技术还提供了一种基于螺旋形光纤探针的原油含水率检测系统，包括：
[0032]用于盛放原油的容器；所述容器中分散地放置有一段或多段采用单模光纤制成的螺旋形光纤探针；所述螺旋形光纤探针垂直于所述容器的底面并与所述底面相接触；所述螺旋形光纤探针的高度不低于所述容器的高度；所述容器的内壁以及所述螺旋形光纤探针的表面均喷涂有超疏水超疏油材料，以促使所述原油实现油水上下分离；
[0033]激光光源；所述激光光源用于在实现油水上下分离后，向所述螺旋形光纤探针中输入光波；
[0034]光谱仪；所述光谱仪用于检测从所述螺旋形光纤探针中反射或透射出的光波，得到检测光谱数据；
[0035]数据处理模块；所述数据处理模块用于基于所述检测光谱数据确定所述容器中当前的液位高度和油水分界面的高度，还用于基于所述液位高度和所述油水分界面的高度计算原油含水率。
[0036]优选地，放置有所述螺旋形光纤探针的所述容器包括多个。
[0037]本专利技术提供的基于螺旋形光纤探针的原油含水率检测方法中，在盛放原油的容器内壁喷涂了超疏水超疏油材料，利用纯石油和水两者密度不同且完全不溶的特性，原油放置到容器中可以自然地实现油水上下分离。该容器中分散地放置有一个或多个采用单模光纤制成的螺旋形光纤探针；该螺旋形光纤探针的表面也喷涂有超疏水超疏油材料，不会使
液体挂壁，同样利于油水上下分离。由于单模光纤的有效折射率取决于周围介质的折射率，故而螺旋形光纤探针浸入到油水上下分离的液体中时，位于水中的分段的折射率受水的影响发生一定程度的偏移，而位于纯石油中的分段的折射率受纯石油的影响发生不同程度的偏移，此时这两部分的分段可以视为螺旋形光纤探针所具有的两个独立的光栅。整个螺旋形光纤探针的折射率取决于这两个光栅的长度配比，当原油具有不同水油配比时，这两个光栅的长度配比不相同。因此，基于从螺旋形光纤探针中反射或透射出的光波的检测光谱数据，便可以确定容器中的液位高度和油水分界面的高度。相应的，知晓了液位高度和油水分界面的高度，便可以容易地推算纯石油、水的体积，从而计算原油含水率。
[0038]综上可见，相较于现有技术而言，本专利技术的检测方法执行一次原油含水率检测仅需要提取一条光谱数据，耗时较短；并且，本专利技术根据液位高度和油水分界面的高度推算原油含水率的计算方法比较简单，因此检测速度更快。在检测速度快的基础上，本专利技术可以持续进行检测，从而达到对容器中的原油含水率进行实时监测的效果。
[0039]此外，若容器的体积较大时，本专利技术可在容器中布设多个螺旋形光纤探针，这些探针可以分别进行检测；通过对比各个探针的检测结果，可以得到更为准确、可信的原油含水率。
[0040]以下将结合附图及对本专利技术做进一步详本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于螺旋形光纤探针的原油含水率检测方法，其特征在于，包括：将待检测含水率的原油置入一容器中；所述容器中分散地放置有一个或多个采用单模光纤制成的螺旋形光纤探针；所述螺旋形光纤探针垂直于所述容器的底面并与所述底面相接触；所述螺旋形光纤探针的高度不低于所述容器的高度；所述容器的内壁以及所述螺旋形光纤探针的表面均喷涂有超疏水超疏油材料，以促使原油实现油水上下分离；在实现油水上下分离后，利用激光光源向所述螺旋形光纤探针中输入光波；利用光谱仪检测从所述螺旋形光纤探针中反射或透射出的光波，得到检测光谱数据；基于所述检测光谱数据确定所述容器中当前的液位高度和油水分界面的高度；基于所述液位高度和所述油水分界面的高度计算原油含水率。2.根据权利要求1所述的原油含水率检测方法，其特征在于，所述基于所述液位高度和所述油水分界面的高度计算原油含水率，包括：利用所述液位高度确定所述原油的总体积；利用所述油水分界面的高度确定所述原油中的水体积，并用所述总体积减去所述水体积，得到所述原油中的纯石油体积；利用所述水体积、所述纯石油体积、水密度以及纯石油密度计算原油含水率。3.根据权利要求2所述的原油含水率检测方法，其特征在于，还包括检测环境温度的步骤；所述利用所述水体积、所述纯石油体积、水密度以及纯石油密度计算原油含水率，包括：利用所述水体积、所述纯石油体积、所述环境温度对应的水密度以及纯石油密度，计算原油含水率。4.根据权利要求1所述的原油含水率检测方法，其特征在于，所述超疏水超疏油材料包括：特氟龙、纳米氧化锌或海藻酸钙。5.根据权利要求1所述的原油含水率检测方法，其特征在于，所述基于所述检测光谱数据确定所述容器中当前的液位高度和油水分界面的高度，包括：从预先进行定标测试得到的多个实验光谱数据中，找出与所述检测光谱数据最为接近的一个目...

【专利技术属性】
技术研发人员：李想，邓理，席佳伟，梁磊，刘欣，李金泽，孙浩，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：