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一种用于电特性法含水分析仪含水曲线标定的实验系统

阅读：61发布：2021-11-03

专利汇可以提供一种用于电特性法含水分析仪含水曲线标定的实验系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型属于石油行业测量仪表技术领域，具体涉及一种用于电特性法含水分析仪含水曲线标定的实验系统，包括油水分离器、气泵、油泵、水泵、混输泵、油流量计、水流量计、气流量计、混相器、试压泵、加药段和电加热管、温度传感器、压力传感器、PLC模块、计算机和含水分析仪，解决了现有测定过程中实验样本所处环境为常温、常压，且样本为纯油与纯水混合液，未考虑到井口复杂工况，测定后的含水曲线不适用于现场井口原油测量，致使含水分析仪测量精度降低，不能满足现场生产需求问题，通过调整含水分析仪被测样本的温度、压力、矿化度、含气率等条件，模拟现场环境，对含水分析仪含水曲线进行标定的实验系统，降低系统误差，提高测量精度。，下面是一种用于电特性法含水分析仪含水曲线标定的实验系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种用于电特性法含水分析仪含水曲线标定的实验系统，其特征在于：包括油水分离器(1)、气泵(2)、油泵(4)、水泵(5)、混输泵(6)、油流量计(7)、水流量计(8)、气流量计(9)、混相器(10)、试压泵(11)、加药段(12)和电加热管(13)、温度传感器(15)、压力传感器(16)、PLC模块(17)、计算机(18)和含水分析仪(19)，所述的油水分离器(1)分别连接油泵(4)一端、水泵(5)一端、混输泵(6)一端和压力传感器(16)一端，油泵(4)另一端依次串联连接油流量计(7)和混相器(10)一端，水泵(5)另一端依次串联连接水流量计(8)和混相器(10)一端，混输泵(6)另一端串联连接混相器(10)一端，压力传感器(16)另一端依次串连连接温度传感器(15)、含水分析仪(19)、电加热管(13)、加药段(12)、试压泵(11)和混相器(10)另一端，气泵(2)依次串连连接气流量计(9)和混相器(10)一端，PLC模块(17)分别连接油流量计(7)、水流量计(8)、气流量计(9)、计算机(18)、含水分析仪(19)、温度传感器(15)和压力传感器(16)。
2.如权利要求1所述的用于电特性法含水分析仪含水曲线标定的实验系统，其特征在于：所述的用于电特性法含水分析仪含水曲线标定的实验系统还包括过滤器(3)，过滤器(3)包括第一过滤器(31)、第二过滤器(32)和第三过滤器(33)，第一过滤器(31)连接在油水分离器(1)和油泵(4)之间，第二过滤器(32)连接在油水分离器(1)和水泵(5)之间，第三过滤器(33)连接在油水分离器(1)和混输泵(6)之间。
3.如权利要求2所述的用于电特性法含水分析仪含水曲线标定的实验系统，其特征在于：所述的用于电特性法含水分析仪含水曲线标定的实验系统还包括一阀(21)、二阀(22)、三阀(23)、四阀(24)、五阀(25)、六阀(26)、七阀(27)和排气阀(14)，一阀(21)连接在油泵(4)和油流量计(7)之间，二阀(22)连接在水泵(5)和水流量计(8)之间，三阀(23)连接在气泵(2)和气流量计(9)之间，四阀(24)连接在混输泵(6)和混相器(10)之间，五阀(25)连接在气流量计(9)和混相器(10)之间，六阀(26)连接在第三过滤器(33)和压力传感器(16)之间，七阀(27)一端连接油水分离器(1)，另一端连接于六阀(26)和压力传感器(16)之间，排气阀(14)连接在含水分析仪(19)和电加热管(13)之间。
4.如权利要求3所述的用于电特性法含水分析仪含水曲线标定的实验系统，其特征在于：所述的加药段(12)包括搅拌器。
5.如权利要求4所述的用于电特性法含水分析仪含水曲线标定的实验系统，其特征在于：所述的油水分离器(1)采用重力式油水分离器；气泵(2)、油泵(4)和水泵(5)采用涡轮泵、叶片泵、活塞泵、柱塞泵、薄膜泵、螺杆泵中的一种；过滤器(3)采用Y型过滤器；混输泵(6)采用螺杆泵；油流量计(7)、水流量计(8)和气体流量计(9)为体积流量计且采用差压流量计、转子流量计、电磁流量计、涡轮流量计、超声流量计中的一种；混相器(10)采用管式静态混相器；试压泵(11)采用电动试压泵；温度传感器(15)采用热敏电阻型温度传感器；压力传感器(16)采用4-20mA模拟信号输出压力传感器；PLC模块(17)采用S7-200系列PLC。

说明书全文

一种用于电特性法含水分析仪含水曲线标定的实验系统

技术领域

[0001] 本实用新型属于石油行业测量仪表技术领域，具体涉及一种用于电特性法含水分析仪含水曲线标定的实验系统。

背景技术

[0002] 含水分析仪是一种能够实现实时在线测量原油含水率的自动化仪表，相较于人工取样化验的方法，其因实时性强、工作效率高等优势，已得到广泛应用，其中基于电容法、射频法、电磁波法等电特性方法的含水分析仪因其价格优势在油井井口应用最为普遍。如附图1所示，电特性法含水分析仪的含水曲线为含水分析仪输出电流信号值(4-20毫安)与其测量含水率结果(0-100％)一一对应的关系曲线，在出厂前，需要配比含水率已知且不同的多个油水混合液样本来测定。但是，存在如下问题：测定过程中实验样本所处环境为常温、常压，且样本为纯油与纯水混合液，未考虑到井口复杂工况，如温度、压力、矿化度、含气量等因素的影响，测定后的含水曲线不适用于现场井口原油测量，致使含水分析仪测量精度降低，不能满足现场生产需求。目前缺少一种可以模拟油井井口现场工况，能够对电特性法含水分析仪的含水曲线进行校准、标定的实验装置或系统。实用新型内容

[0003] 本实用新型的目的是克服现有技术中测定过程中实验样本所处环境为常温、常压，且样本为纯油与纯水混合液，未考虑到井口复杂工况，如温度、压力、矿化度、含气量等因素的影响，测定后的含水曲线不适用于现场井口原油测量，致使含水分析仪测量精度降低，不能满足现场生产需求问题。

[0004] 为此，本实用新型提供了一种用于电特性法含水分析仪含水曲线标定的实验系统，包括油水分离器、气泵、油泵、水泵、混输泵、油流量计、水流量计、气流量计、混相器、试压泵、加药段和电加热管、温度传感器、压力传感器、PLC模块、计算机和含水分析仪，所述的油水分离器分别连接油泵一端、水泵一端、混输泵一端和压力传感器一端，油泵另一端依次串联连接油流量计和混相器一端，水泵另一端依次串联连接水流量计和混相器一端，混输泵另一端串联连接混相器一端，压力传感器另一端依次串连连接温度传感器、含水分析仪、电加热管、加药段、试压泵和混相器另一端，气泵依次串连连接气流量计和混相器一端，PLC模块分别连接油流量计、水流量计、气流量计、计算机、含水分析仪、温度传感器和压力传感器。

[0005] 所述的用于电特性法含水分析仪含水曲线标定的实验系统还包括过滤器，过滤器包括第一过滤器、第二过滤器和第三过滤器，第一过滤器连接在油水分离器和油泵之间，第二过滤器连接在油水分离器和水泵之间，第三过滤器连接在油水分离器和混输泵之间。

[0006] 所述的用于电特性法含水分析仪含水曲线标定的实验系统还包括一阀、二阀、三阀、四阀、五阀、六阀、七阀和排气阀，一阀连接在油泵和油流量计之间，二阀连接在水泵和水流量计之间，三阀连接在气泵和气流量计之间，四阀连接在混输泵和混相器之间，五阀连接在气流量计和混相器之间，六阀连接在第三过滤器和压力传感器之间，七阀一端连接油水分离器，另一端连接于六阀和压力传感器之间，排气阀连接在含水分析仪和电加热管之间。

[0007] 所述的加药段包括搅拌器。

[0008] 所述的油水分离器采用重力式油水分离器；气泵、油泵和水泵采用涡轮泵、叶片泵、活塞泵、柱塞泵、薄膜泵、螺杆泵中的一种；过滤器采用Y型过滤器；混输泵采用螺杆泵；油流量计、水流量计和气体流量计为体积流量计且采用差压流量计、转子流量计、电磁流量计、涡轮流量计、超声流量计中的一种；混相器采用管式静态混相器；试压泵采用电动试压泵；温度传感器采用热敏电阻型温度传感器；压力传感器采用4-20mA模拟信号输出压力传感器；PLC模块采用S7-200系列PLC。

[0009] 本实用新型的有益效果：本实用新型提供的这种用于电特性法含水分析仪含水曲线标定的实验系统，油水分离器、过滤器、油泵、水泵、混输泵、混相器和各阀门构成系统的动力循环部分，该部分作用是配比不同含水率的油水混合液样本输送到内管道，并在内管道进行循环；气泵、试压泵、加药段和电加热管构成系统的参数模拟控制部分，其作用是调整循环管道中混合液样本的含气量、温度、压力和矿化度；油流量计、水流量计、气流量计、温度传感器、压力传感器、PLC模块和计算机构成系统的数据采集部分，其作用是采集、显示并记录混合液样本各参数值及含水分析仪输出信号值；通过调整含水分析仪被测样本的温度、压力、矿化度、含气率等条件，模拟现场使用环境，来对电特性法含水分析仪含水曲线进行标定的实验系统，降低了系统误差，进而提高其测量精度。

附图说明

[0010] 以下将结合附图对本实用新型做进一步详细说明。

[0011] 图1是用于电特性法含水分析仪含水曲线标定的实验系统的组成示意图。

[0012] 附图标记说明：1、油水分离器；2、气泵；3、过滤器；4、油泵；5、水泵；6、混输泵；7、油流量计；8、水流量计；9、气流量计；10、混相器；11、试压泵；12、加药段；13、电加热管；14、排气阀；15、温度传感器；16、压力传感器；17、PLC模块；18、计算机；19、含水分析仪；21、一阀；22、二阀；23、三阀；24、四阀；25、五阀；26、六阀；27、七阀；31、第一过滤器；32、第二过滤器；
33、第三过滤器；Ⅰ、内循环管道、Ⅱ-气管道、Ⅲ-水管道、Ⅳ-油管道。

具体实施方式

[0013] 实施例1：

[0014] 如图1所示，一种用于电特性法含水分析仪含水曲线标定的实验系统，包括油水分离器1、气泵2、油泵4、水泵5、混输泵6、油流量计7、水流量计8、气流量计9、混相器10、试压泵11、加药段12和电加热管13、温度传感器15、压力传感器16、PLC模块17、计算机18和含水分析仪19，所述的油水分离器1分别连接油泵4一端、水泵5一端、混输泵6一端和压力传感器16一端，油泵4另一端依次串联连接油流量计7和混相器10一端，水泵5另一端依次串联连接水流量计8和混相器10一端，混输泵6另一端串联连接混相器10一端，压力传感器16另一端依次串连连接温度传感器15、含水分析仪19、电加热管13、加药段12、试压泵11和混相器10另一端，气泵2依次串连连接气流量计9和混相器10一端，PLC模块17分别连接油流量计7、水流量计8、气流量计9、计算机18、含水分析仪19、温度传感器15和压力传感器16；本实用新型提供的这种用于电特性法含水分析仪含水曲线标定的实验系统，油水分离器1、过滤器3、油泵
4、水泵5、混输泵6、混相器10构成系统的动力循环部分，该部分作用是配比不同含水率的油水混合液样本输送到内管道，并在内管道进行循环；气泵2、试压泵11、加药段12和电加热管
13构成系统的参数模拟控制部分，其作用是调整循环管道中混合液样本的含气量、温度、压力和矿化度；油流量计7、水流量计8、气流量计9、温度传感器15、压力传感器16、PLC模块17和计算机18构成系统的数据采集部分，其作用是采集、显示并记录混合液样本各参数值及含水分析仪输出信号值；通过调整含水分析仪被测样本的温度、压力、矿化度、含气率等条件，模拟现场使用环境，来对电特性法含水分析仪含水曲线进行标定的实验系统，降低了系统误差，进而提高其测量精度。

[0015] 进一步的，所述的用于电特性法含水分析仪含水曲线标定的实验系统还包括过滤器3，过滤器3包括第一过滤器31、第二过滤器32和第三过滤器33，第一过滤器31连接在油水分离器1和油泵4之间，第二过滤器32连接在油水分离器1和水泵5之间，第三过滤器33连接在油水分离器1和混输泵6之间；用于过滤内循环管道Ⅰ、水管道Ⅲ、油管道Ⅳ内的杂质，提高测量精度。

[0016] 进一步的，所述的用于电特性法含水分析仪含水曲线标定的实验系统还包括一阀21、二阀22、三阀23、四阀24、五阀25、六阀26、七阀27和排气阀14，一阀21连接在油泵4和油流量计7之间，二阀22连接在水泵5和水流量计8之间，三阀23连接在气泵2和气流量计9之间，四阀24连接在混输泵6和混相器10之间，五阀25连接在气流量计9和混相器10之间，六阀
26连接在第三过滤器33和压力传感器16之间，七阀27一端连接油水分离器1，另一端连接于六阀26和压力传感器16之间，排气阀14连接在含水分析仪19和电加热管13之间；各阀门和油水分离器1、过滤器3、油泵4、水泵5、混输泵6、混相器10共同构成系统的动力循环部分，确保将配比不同含水率的油水混合液样本输送到内管道，并在内管道进行循环。

[0017] 进一步的，所述的加药段12包括搅拌器，称取一定量的食盐，从加药段12加入混合液样本，利用搅拌器充分搅拌均匀，保证混合液样本矿化度达到标准，提高实验精度。

[0018] 进一步的，所述的油水分离器1采用重力式油水分离器；气泵2、油泵4和水泵5采用涡轮泵、叶片泵、活塞泵、柱塞泵、薄膜泵、螺杆泵中的一种；过滤器3采用Y型过滤器；混输泵6采用螺杆泵；油流量计7、水流量计8和气体流量计9为体积流量计且采用差压流量计、转子流量计、电磁流量计、涡轮流量计、超声流量计中的一种；混相器10采用管式静态混相器；试压泵11采用电动试压泵；温度传感器15采用热敏电阻型温度传感器；压力传感器16采用4-
20mA模拟信号输出压力传感器；PLC模块17采用S7-200系列PLC；系统各装置间连接管线使用外径1英寸，承压4MPa的不锈钢管段；本实验所采用的各装置仪器经济实用，降低了生产成本。

[0019] 实施例2

[0020] 所述实验系统标定含水分析仪含水曲线前，需已知安装井井口压力、温度，以及采出液矿化度及含气率等工况数据。下面以井口压力为0、8MPa、井口温度为15℃、采出液矿化度约为50000mg/L、含气率约为10％的塬XX-XX井口工况为例，说明该实验系统对电特性法含水仪含水曲线的具体标定过程。

[0021] 1开启一阀21、二阀22、三阀23、四阀24、五阀25、六阀26，油、水、空气分别经油泵4、水泵5、气泵2送入内循环管道Ⅰ，由油流量计7、水流量计8及气体流量计9分别计量，达到预定流量后关闭一阀21、二阀22、三阀23、五阀25并停泵，配比含气率为10％、含水率为设定值的油、水、气三相混合液样本。

[0022] 2开启试压泵11，向内循环管道打压；电加热管13通电加热，观察压力变送器16及温度变送器15读数，保证管道内混合样本压力维持在0.8MPa，温度维持在15℃。

[0023] 3称取一定量的食盐，从加药段12加入混合液样本，利用搅拌器充分搅拌均匀，保证混合液样本矿化度达到50000mg/L。

[0024] 4混合液样本由混输泵6输送，经混相器10多次充分混合，在内循环管道循环稳定后，观察并记录含水仪输出电流信号值，得到含水曲线上的一个数据点。

[0025] 5重复步骤1至4，通过增加油或水流量，改变混合液含水率，并相应增大气体流量及投加食盐量，保证含气率为10％、矿化度为50000mg/L、温度为15℃、压力为0.8MPa。从含水率为0开始，至含水率为100％结束，以5％为步长，依次配比不同含水率混合样本21个，并记录各含水率与含水仪相应的输出电流信号值，共21组数据。

[0026] 6开启排气阀14，排出内循环管道中气体；开启阀7、关闭阀6，使油水混合液进入重力分离器分离，供下次标定实验使用。

[0027] 7根据得到的21组数据，绘制适用于塬XX-XX井的含水分析仪含水曲线。

[0028] 本实用新型的有益效果：

[0029] 所述实验系统通过模拟油井井口工况，为电特性法含水分析仪提供了针对工况不同的不同油井一对一含水曲线标定途径，降低了系统误差，提高了电特性法含水分析仪应用于油井井口的测量精度。

[0030] 以上例举仅仅是对本实用新型的举例说明，并不构成对本实用新型的保护范围的限制，凡是与本实用新型相同或相似的设计均属于本实用新型的保护范围之内。

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