近红外光测原油含水率的装置

技术领域

本发明涉及对原油中含水率进行测量的技术领域，具体涉及一种近红外光测原油含水率的装置。

背景技术

含水率是石油开采、输送和油品交易中的一个关键数据。含水率在线计量对油井出水、估算原油产量、预测油井的开发寿命、油井状态检测、注水作业等数字化油田建设具有重要意义。国内油田含水率测量大部分采用的是人工取样测量法。该方法严重依赖取样点的代表性和人工操作的可靠性，测量结果精度低，且费时费力，不能满足油田数字化转型的需求。虽然市场上也有不少原油含水仪检测的自动化仪表，大概有20种，包括射线法，电阻率法、电容法，微波法、射频法等，在油田实际使用过程中，由于不环保或者不良、复杂工况影响，比如乳化液、矿化度等影响，导致测量精度低，尤其是在含气情况下，测量精度大大降低，已经不能准确的测量原油含水率。

发明内容

本发明提供一种用近红外光测原油含水率的系统与方法及红外含水仪，旨在解决的技术问题之一是：提高原油中含水率测量的精度。

考虑到现有技术的上述问题，根据本发明公开的一个方面，本发明采用以下技术方案：

一种近红外光测原油含水率的装置，其包括：

A数据通道，其用于对经流型调整器调整原油流型而得到的乳化液中原油和水的红外光谱吸收量进行测量，得到两路光电信号，两路光电信号转后的数据传输给普通型含水率求解模块；

B数据通道，用于对原油乳化液中的气体进行识别和检测,得到一路光电信号，该一路光电信号转后的数据传输给普通型含水率求解模块；

普通型含水率求解模块，用于根据所述A数据通道测得的原油和水的红外光谱吸收量的数据进行回归计算，得到原油中的含水率，以及通过所述B数据通道对气体进行识别和检测的数据对原油中的含水率进行修正，得到修正后的原油含水率。

进一步地，所述流型调整器为U型管、盲三通、泵或混合器。

进一步地，所述普通型含水率求解模块对含水率进行修正的方式包括：

预先设定用于比较的阈值；

将所述普通型含水率求解模块求解得到的含水率与所述阈值进行比较；

如果求解得到的含水率在阈值内，根据所述求解得到的含水率和预设的阈值生成修正因子；

如果求解得到的含水率在阈值外，则说明含气率超过仪器的工作条件。

进一步地，光学测量窗口设置加热棒。

本发明还可以是：

一种近红外光测原油含水率的装置，其包括：

C数据通道，其用于对经流型调整器调整原油流型而得到的乳化液中水的红外光谱吸收量进行测量，得到一路光电信号，该一路光电信号转后的数据传输给超低型含水率求解模块；

D数据通道，其用于对经流型调整器调整原油流型而得到的乳化液中原油的红外光谱吸收量进行测量，得到一路光电信号，该一路光电信号转后的数据传输给超低型含水率求解模块；

超低型含水率求解模块，用于根据所述C数据通道和D数据通道的原油和水的红外光谱吸收量数据进行回归计算，得到原油中的含水率。

与现有技术相比，本发明的有益效果之一是：

本发明的一种用近红外光测原油含水率的系统与方法及红外含水仪，当输油管线中原油含气时，会对含水率测量带来不利影响，本发明中增加单独测气体通道，当通道检测到气体时将对原来计算含水率的通道的数据进行处理，计算出不受气体干扰的原油含水率，从而保证了原油含水率的准确性。

本发明利用原油乳化液在输油管道普遍存在的特征，对比泡状流、段塞流，层流等经过含水测量仪器时，由于二相或三相介质混合不均匀，导致测量的含水没有代表性，经过试验，利用油田输油管道中乳化液普遍存在的特点，实际安装时，可采用U型管方式安装，可以保证仪器在满管流的乳化液环境下具有很高的测量精度。

本发明通过在光学测量窗口内置带温度反馈的加热棒，可以对探头进行柔性加热控制方法，使得测量窗口温度保证在一个合适的区间，避开蜡的凝析点和矿物质的沉积温度。有效避免了析蜡结垢对测量精度的影响。

附图说明

为了更清楚的说明本申请文件实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术的描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是对本申请文件中一些实施例的参考，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的情况下，还可以根据这些附图得到其它的附图。

图1为根据本发明一个实施例的普通型的用近红外光测原油含水率的系统框图。

图2为根据本发明一个实施例的超低型的用近红外光测原油含水率的系统框图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

近红外光照射原油，由于原油和水对不同频率近红外光的选择性吸收，通过试样后的近红外光线在某些波长范围内会变弱，透射出来的红外光线就携带有机物组分和结构的信息，通过检测器分析不同波长透射光的信号强度，就可以确定该原油水分的含量，乳化液分布均匀会大大提高原油中含水率的测量精度，本发明更适合实时原油乳化液测量。其具体采用的方案是：

参见图1所示，图1示出了一种普通型的含水仪系统框图，具体地：

一种近红外光测原油含水率的装置，其包括：

A数据通道，其用于对经流型调整器调整原油流型而得到的乳化液中原油和水的红外光谱吸收量进行测量，得到两路光电信号，两路光电信号转后的数据传输给普通型含水率求解模块；

B数据通道，用于对原油乳化液中的气体进行识别和检测,得到一路光电信号，该一路光电信号转后的数据传输给普通型含水率求解模块；

普通型含水率求解模块，用于根据所述A数据通道测得的原油和水的红外光谱吸收量的数据进行回归计算，得到原油中的含水率，以及通过所述B数据通道对气体进行识别和检测的数据对原油中的含水率进行修正，得到修正后的原油含水率。

其中，所述普通型含水率求解模块对含水率进行修正的方式包括：

预先设定用于比较的阈值；

将所述普通型含水率求解模块求解得到的含水率与所述阈值进行比较；

如果求解得到的含水率在阈值内，根据所述求解得到的含水率和预设的阈值生成修正因子；

如果求解得到的含水率在阈值外，则说明含气率超过仪器的工作条件。

参见图2所示，图2示出了一种超低型的含水仪系统框图，具体地：

一种近红外光测原油含水率的装置，其包括：

C数据通道，其用于对经流型调整器调整原油流型而得到的乳化液中水的红外光谱吸收量进行测量，得到一路光电信号，该一路光电信号转后的数据传输给超低型含水率求解模块；

D数据通道，其用于对经流型调整器调整原油流型而得到的乳化液中原油的红外光谱吸收量进行测量，得到一路光电信号，该一路光电信号转后的数据传输给超低型含水率求解模块；

超低型含水率求解模块，用于根据所述C数据通道和D数据通道的原油和水的红外光谱吸收量数据进行回归计算，得到原油中的含水率。

上述流型调整器为U型管、盲三通、泵或混合器，其用于保证原油满管流、使得测量探头处于均匀的原油乳化液中。

另外，在现场测量，由于原油中矿化物和蜡质的影响，很容易导致测量窗口析蜡结垢，我们在光学窗口内置带温度反馈的加热棒，可以对探头进行柔性加热控制方法，使得窗口温度保证在一个合适的区间，避开蜡的凝析点和矿物质的沉积温度。

上述实施例中用于采集的数据通道，具体硬件用模拟采集电路，利用现有采集电路结构，即可实现相应数据的采集，因此，本发明不再对其具体的电路结构予以详细说明。

实际应用中，由于含水率很低的原油中含气率很低，不需要额外的含气影响的消除和修正，即可实现应用所需要的精度，即采用图2所示的超低型含水率。

验证数据，证明普通型含水仪在含气率高情况下，进行含气影响的消除和修正后，具有很高的测量精度。具体试验数据如下表：

验证数据证明超低型含水仪具有很高的测量精度，具体试验数据如下表：

对于上述实施例中的超低含水仪和普通含水仪，如果将两种规格的仪器做成一体，就会显得特别复杂，影响操作和检测测精度，因此上述实施例的方案可优选做成2个型号的含水测量仪，其中超低含水仪量程1-3%，精度小于±0.2%，普通含水仪量程0-100%，精度小于±3%。两种含水仪用来适应不同的安装环境。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分相互参见即可。

在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、 “实施例”、等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本发明的范围内。

尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。