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基于密度法测量原油含水率的检测仪设计

发布时间:2020-07-21 17:46:28 阅读: 来源:接头厂家

摘要:针对长庆油田油井的实际工况,根据密度法测量石油含水率原理,设计了一种检测井口外输原油混合液密度的检测仪,并对该测量方法进行了误差分析,评估了该测量仪所适用的范围。实践证明,该测量仪既能动态地实时测量,又能静态地实现取样测量外输原油含水率。关键词:密度法测量;石油含水率;检测仪;误差分析 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。及时准确地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。但由于现场工况复杂,这些测量仪器开发时缺乏针对性,开发过程与用户现场没有很好地结合,现场服务也不会及时,使得这些检测仪器距离实际应用还存在着不少差距。本文根据密度法测量原理,针对长庆油田油井的实际工况,研发了一种能够符合三级计量标准的原油含水率检测装置。该装置主要用于在线测量油井口外输石油的含水率,可以极大地提高测量效率,有效地减轻劳动强度。1 石油含水率的数学模型 通过采油树从井口出来的原油,属油、水、气三相混合液体。当原油通过井口降回压装置、过滤罐进入油槽内时,由于经过两次除砂、除气过滤,油槽内的混合液就可以忽略气体的存在而成为油、水两相混合液,据此即可建立石油含水率的数学模型。 设含水原油的体积为V,密度为ρ,含水原油中纯油的体积为Vo,密度为ρo,质量为Mo,水的体积为Vw,密度为ρw,质量为Mw。于是有: 由上两式可见,由于纯油和纯水的密度ρo和ρw一般为常数,原油含水率与其密度ρ呈线性关系。因此,只要测得含水原油密度ρ,即可求出原油体积含水率和质量含水率。2 测量仪硬件设计2.1 测量仪系统原理图 根据密度法测量石油含水率原理,该测量仪系统原理图如图1所示。

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图1中,AT89S52单片机是一种低功耗、高性能8位COMS微控器,具有8 KB的FLASH存贮器,256 B RAM,32位I/O口线,1个看门狗定时器等;ICL7135是一种4位半高精度双积分A/D转换器,转换结果采用动态字位扫描BCD码输出,其在单极性下,最高时钟频率为1 MHz时,转换速率为25次/s,对三个传感器的主要技术指标要求如下:压力传感器的精度等级为1‰,量程为0~5 kPa;液位传感器的精度等级为1‰,量程为0~500 mm;温度传感器精确度为1℃。 整个系统通过单片机实现对数据的采集、运算处理,三个传感器分别对原油的压力、液位、温度检测,并经A/D转换器转换为相应的BCD码输入到单片机,单片机按照程序设定好的数学模型计量出原油体积含水率和质量含水率后送液晶屏显示或打印机打印。另外通过键盘可输入系统参数和显示画面切换。2.2 测量方法的实现 根据油田油井上的实际应用情况,该测量装置安装在井口降回压装置上,即将压力传感器和液位传感器分别安装在降回压装置上一个500 mm×800 mm×500 mm的长方体槽内底部,如图2所示。

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