一種原油含水率在線監測系統的製作方法
2023-09-13 07:51:35 2
本發明涉及原油檢測的技術領域，尤其是涉及一種原油含水率在線監測系統以及監測方法。
背景技術：
原油含水率是石油化工行業一個重要的參數，檢測原油含水率是原油開採、脫水、處理、集輸計量、儲運銷售及石油煉製等過程被普遍關注的問題。從油田開採的原油一般都含有較高的水分，開採後要求對原油進行含水率的檢測，才好進行提煉。並且運輸過程中如果含水率過高，就會造成能源浪費。在石油公司銷售的過程中也要求對石油進行含水率測量。所以含水率測量準確對於確定石油的品質和明確石油交易時買賣雙方的利益有重要的意義。
想要真實的反映出原油的含水率，就必須保證原油含水檢測的準確性，這也對石油開發、運輸、煉製、銷售過程中的各項工作有著一定的指示作用。目前，國內外石油行業原油的生產、儲運、加工等環節的原油含水率測量方法主要有人工取樣和在線測量兩大類。
傳統的人工取樣方法是由操作人員取一定數量的油樣，使用蒸餾法、離心法、電脫法等方法，使原油中的水分離出來，測定油樣的含水率。隨著我國石油行業的技術發展，原油含水率在線測量技術在油田得到了越來越廣泛的應用，許多單位先後開發出了各種形式的在線檢測儀表。在線檢測儀表投入使用後，大大降低了勞動強度，提高了測量精度和測量速度，使油田自動化水平邁上了一個新的臺階。目前常用的在線檢測方法有：密度計法、射線法、短波法、微波法及電容法等。
原油在石油管路的運輸過程中，含水率的提高會給原油的集輸造成很大的浪費，例如在長距離運輸中，每輸送1％的水分，就需要消耗大量的能量，同時高含水率的原油可能對輸送管路造成腐蝕，在冬季還有被凍住的危險。因此，輸油管路的含水率在線檢測具有十分重要的應用價值和意義。
輸油管路在線檢測的含水率探頭，通常設置在輸油管路內，但是其存在安裝、維修不便，表面積蠟無法及時清理影響檢測性能等缺陷。因此，現有技術中提出了在輸油管路設置導油口，將原油導出到檢測管路測量的技術方案，解決了探頭安裝維修的問題，如CN201532391U,CN102830219A，CN203535042U這些發明所示。但是，由於原油與水的比重不一致，原油管路內不同高度的含水率是不同的，僅通過導出的原油測量其含水率，與原油管路中的實際含水率之間存在誤差。
在先發明2016112661358提出了一種原油含水率在線監測系統，通過將原油管路中不同高度的原油通過出液通道導出到檢測管路檢測，從而根據檢測到的原油含水率確定管路中原油實際含水率。但是，該方法需要同時獲取同一截面不同高度的原油，因此需要多個緩衝容器以及泵抽取以及存儲不同高度的原油，然後依次通過檢測管路進行檢測。
技術實現要素：
本發明提供了一種原油含水率在線監測系統，能夠在不需要緩衝容器的情況下，也能夠確定原油管路同一截面不同高度的原油含水率。
作為本發明的一個方面，提供一種原油含水率在線監測系統,包括: 設置於原油管路低段的第一出液通道,設置於原油管路中段的第二出液通道以及設置於原油管路高段的第三出液通道；檢測管路,其通過設置於其中的含水率分析探頭測量通過其管路的原油含水率；回液通道,用於將監測系統中的原油導出至原油管路；還包括多通道選向閥，其入口分別與第一出液通道、第二出液通道以及第三出液通道相通，其出口通過輸送泵與檢測管路相通；設置第一出液通道、第二出液通道以及第三出液通道在原油管路的軸向距離，使位於原油管路同一橫截面段的不同高度的原油，通過第一出液通道、第二出液通道以及第三出液通道依次到達檢測管路進行檢測。
優選的，還包括控制器，所述控制器控制所述多通道選向閥各個通道的開閉，並且所述控制器根據所述原油管路的原油流速、第一出液通道、第二出液通道以及第三出液通道在原油管路的軸向距離、第一檢測通道、第二檢測通道以及第三檢測通道的長度，確定輸送泵的參數從而調節第一檢測通道、第二檢測通道以及第三檢測通道的原油流速。
優選的，所述第一檢測通道包括第一出液通道、多通道選向閥管路以及檢測管路；所述第二檢測通道包括第二出液通道、多通道選向閥管路以及檢測管路；所述第三檢測通道包括第三出液通道、多通道選向閥管路以及檢測管路。
優選的，所述第一檢測通道，第二檢測通道以及第三檢測通道中原油流速高於所述原油管路中原油流速。
優選的，所述含水率分析探頭為射頻含水分析探頭、壓差含水分析探頭或者電容含水分析探頭。
優選的，還包括溫度傳感器，其設置於檢測管路，用於檢測原油的實時溫度。
優選的，還包括壓強傳感器，其設置於檢測管路，用於檢測原油的實時壓強。
優選的，還包括存儲器，其存儲溫度壓強修正參數，所述控制器根據所述溫度壓強修正參數修正所測量的含水率。
可選的，所述原油實際含水率為依次檢測的含水率的平均值。
附圖說明
圖1是本發明實施例的系統結構示意圖。
圖2是本發明實施例的檢測流程圖。
具體實施方式
下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用於解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。而且，應當理解，在此描述的各種各樣的實施例的特徵不互斥，並且能在各種各樣的組合和換變過程中存在。
參見圖1，本發明實施例的用於原油管路100的原油含水率在線監測系統，包括：第一出液通道10,第二出液通道20，第三出液通道30，檢測管路40，控制器50，回液通道60，多通道選向閥70以及輸送泵80。
第一出液通道10設置於原油管路100低段,該低段位置為低於原油管路直徑1/4的高度；例如原油管路100的1/6高度處，第二出液通道20設置於原油管路100中段,該中段位置為原油管路直徑1/4到3/4的高度，例如原油管路100的1/2高度處，第三出液通道30設置於原油管路100高段,該高段位置為高於原油管路直徑3/4的高度，例如原油管路100的5/6高度處。
多通道選向閥70至少具有三個入口以及一個出口。第一出液通道10、第二出液通道20、第三出液通道30分別與多通道選向閥70的不同入口相通。多通道選向閥70的出口通過輸送泵80與檢測管路40相通。
檢測管路40內設含水率分析探頭41，可以使用射頻含水分析探頭、壓差含水分析探頭或者電容含水分析探頭檢測通過檢測管路40的原油含水率。通過含水率分析探頭41能夠測量通過檢測管路40的原油的含水率。
第一出液通道10、第二出液通道20以及第三出液通道30在原油管路的軸向間隔分別間隔特定的距離，使位於原油管路同一橫截面段的不同高度的原油，通過第一出液通道10、第二出液通道20以及第三出液通道30依次到達檢測管路40進行檢測。該特定距離可以是足夠長的距離，如2m，2.5m，3m等，相鄰的出液通道之間的間隔可以不同。
控制器50，用於多通道選向閥70各個入口以及出口的開閉。同時，控制器50還根據原油管路的原油流速、第一出液通道10、第二出液通道20以及第三出液通道30在原油管路的軸向距離、第一檢測通道、第二檢測通道以及第三檢測通道的長度，調節輸送泵的參數從而調節第一檢測通道、第二檢測通道以及第三檢測通道的原油流速。其中，第一檢測通道包括第一出液通道10、多通道選向閥管路以及檢測管路40；第二檢測通道包括第二出液通道20、多通道選向閥管路以及檢測管路40；第三檢測通道包括第三出液通道30、多通道選向閥管路以及檢測管路40。例如，原油管路的原油流速為2m/s，第一出液10、第二出液通道20以及第三出液通道30在原油管路的軸向距離分別為2m，第一檢測通道長度為2m,第二檢測通道長度為2.5m，第三檢測通道長度為3m，控制器50調節輸送泵的參數，使抽取的原油在第一檢測通道的速度大於2m/s，在第二檢測通道的速度大於2.5m/s，從而使同一截面段的低段原油通過第一出液通道10原油檢測完畢後， 中段原油能夠通過第二出液通道20獲取，在中段原油通過第二出液通道20檢測完畢後，高段原油能夠通過第三出液通道30獲取。
在檢測時，控制器50確定第一檢測通道的速度，調節調節輸送泵的參數，開啟第一出液通道10與多通道選向閥70的入口，使低段原油通過第一出液通道10以及多通道選向閥70到達檢測管路40，確定低段原油含水率ρ1；然後，控制器確定第二檢測通道的速度，調節調節輸送泵的參數，開啟第二出液通道20與多通道選向閥70的入口，使中段原油通過第二出液通道10以及多通道選向閥70到達檢測管路40，確定中段原油含水率ρ2；然後，控制器開啟第三出液通道30與多通道選向閥70的入口，使中段原油通過第三出液通道30以及多通道選向閥70到達檢測管路40，確定高段原油含水率ρ3。在檢測原油含水率ρ1，ρ2，ρ3，同時通過檢測管路40中的溫度傳感器以及壓強傳感器分別檢測其溫度和壓強（P1，T1），（P2，T2），（P3，T3）。控制器50通過存儲器存儲溫度壓強修正參數，修正參數可以是表或者曲線數據，控制器50通過修正參數修正確定各個出液通道位置測量的含水率ρl，ρm，ρh。
控制器50根據各個出液通道的含水率ρl，ρm，ρh，確定原油實際含水率ρ，可以將ρ值確定為各個出液通道的含水率ρl，ρm，ρh平均值，其與僅通過單個出液通道導出的原油含水率相比，能夠更加精確的反應原油管路100的實際含水率。優選的，由於原油管路為圓形管路，不同高度對應的面積不同，為了更精確反應原油管路100的實際含水率，可以將原油實際含水率根據面積比例，通過下式計算ρ＝（Slρl＋Shρh+Smρm）/S；其中S為原油管路截面積S＝πr2, Sl為第一出液通道對應的面積 ，Sh為第三出液通道對應的面積；Sm為第二出液通道對應的面積Sm＝S－Sl－Sh；其中r為原油管路半徑，h為第一出液通道位置高度，hh為第三出液通道位置高度。可以設置報警裝置，其在原油實際含水率超過閾值時，進行報警。
需要說明的是，在本發明中，諸如第一和第二等之類的關係術語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關係或者順序。而且，術語「包括」、「包含」或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設備所固有的要素。
以上僅是本發明的優選實施方式，本發明的保護範圍並不僅局限於上述實施例，凡屬於本發明思路下的技術方案均屬於本發明的保護範圍。對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理前提下的若干改進和潤飾，應視為落入本發明的保護範圍。