一种单井原油含水分析装置的制作方法

本实用新型属于原油含水分析监测技术领域，尤其涉及一种单井原油含水分析装置。

背景技术：

单井原油含水率是采油生产的一项重要参数，及时掌握井口原油含水量的变化，对于油井的动态分析、工作状况及生产管理是非常重要的。一直以来，单井生产的自动监测与计量技术一直是个空白，所以，在建立数字化油田的今天，单井自动监测与计量问题变的越来越突出。主要表现在：(1)目前，在单井生产中计量含水率，仍然采用传统的手工测定。这种方法取样、化验时间长，劳动强度大，人力物力消耗多。(2)传统的方法对井下地质变化现象发现不及时，因而指导采油生产滞后。(3)手工三点取样化验以点代面来计算平均含水率值，不能代表整个单井生产中中全部液体中的真正的平均含水率数值，并且不能有效全面及时地被掌握和控制。(4)各地经常发生井口盗油现象，给油田造成损失，给领导层管理带来烦恼。(5)传统取样口容易造成液体外溅，造成井口环境污染，清洁无法保证。

技术实现要素：

本实用新型提供了一种单井原油含水分析装置，目的之一在于提供一种原油含水率分析数据准确、不需人工化验、无人值守的单井原油含水分析装置；目的之二在于提供一种能够实时、环保的检测井口的自然及人为状况的单井原油含水分析装置。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种单井原油含水分析装置，包括

传感器壳体，传感器壳体侧壁上开有传感器探测窗口；

传感器模块，传感器模块连接在传感器壳体内；

防爆接线盒，防爆接线盒连接在传感器壳体外一端，与传感器模块电连接；

远程控制终端，远程控制终端与防爆接线盒电信号连接。

所述的传感器模块包括原油含水分析处理单元、射频信号接收器、射频信号发生器、传感器探测探头和锥形传感器堵头；所述的原油含水分析处理单元、射频信号接收器、射频信号发生器、传感器探测探头和传感器堵头从上至下依次连接；所述的原油含水分析处理单元连接在传感器壳体内的一端，并与防爆接线盒连接；所述传感器堵头连接在传感器壳体的另一端端头并延伸至传感器壳体外；所述传感器探测探头与传感器壳体侧壁上所开传感器探测窗口位置对应。

所述的传感器堵头为圆台形且圆面积小的一端与传感器探测窗口连接。

所述的原油含水分析处理单元包括分析处理器和通讯电路、数据存储器和高精度模数转换器；所述的分析处理器和通讯电路、数据存储器和高精度模数转换器从上至下依次连接；所述分析处理器和通讯电路与防爆接线盒连接。

所述的防爆接线盒是由一圆柱体和一底面敞口的中空柱状体构成的一体结构；所述中空柱状体敞口端内侧壁开有螺纹，圆柱体与中空柱状体连接的端面与原油含水分析处理单元连接。

还包括防爆软管和防爆软管接头；所述的防爆软管通过防爆软管接头与防爆接线盒连接。

所述的远程控制终端包括远程终端控制系统、plc、路由器和人机界面触摸屏；远程终端控制系统输入接口与传感器模块输出信号端电信号连接，远程终端控制系统输出端和路由器输入端、plc输入端电信号连接，路由器输出端和光纤电信号连接，plc输出端和人机界面触摸屏输入端电信号连接。

还包括防爆软管和防爆软管接头；所述的防爆软管通过防爆软管接头与防爆接线盒连接；所述的传感器模块包括原油含水分析处理单元、射频信号接收器、射频信号发生器、传感器探测探头和锥形传感器堵头；所述的原油含水分析处理单元、射频信号接收器、射频信号发生器、传感器探测探头和传感器堵头从上至下依次连接；所述的原油含水分析处理单元连接在传感器壳体内的一端，并与防爆接线盒连接；所述传感器堵头连接在传感器壳体的另一端端头并延伸至传感器壳体外；所述传感器探测探头与传感器壳体侧壁上所开传感器探测窗口位置对应所述的传感器堵头为圆台形且圆面积小的一端与传感器探测窗口连接；所述的原油含水分析处理单元包括分析处理器和通讯电路、数据存储器和高精度模数转换器；所述的分析处理器和通讯电路、数据存储器和高精度模数转换器从上至下依次连接；所述分析处理器和通讯电路与防爆接线盒连接；所述的防爆接线盒是由一圆柱体和一底面敞口的中空柱状体构成的一体结构；所述中空柱状体敞口端内侧壁开有螺纹，圆柱体与中空柱状体连接的端面与原油含水分析处理单元连接；所述的远程控制终端包括远程终端控制系统、plc、路由器和人机界面触摸屏；远程终端控制系统输入接口与传感器模块输出信号端电信号连接，远程终端控制系统输出端和路由器输入端、plc输入端电信号连接，路由器输出端和光纤电信号连接，plc输出端和人机界面触摸屏输入端电信号连接。

有益效果：

本实用新型通过侧壁上开有传感器探测窗口的传感器壳体、与传感器壳体连接的传感器模块、连接在传感器壳体外一端并与传感器模块电信号连接的防爆接线盒以及与传感器模块电信号连接的控制终端的设置，具有如下有益效果：

(1)采用本实用新型所进行的单井原油含水分析，当含水范围在0-3％时，精度高达到±0.1％；当含水范围在3-100％时，精度高达±1％。

(2)采用本实用新型进行的单井原油含水分析,比传统化验方法快100倍，大幅度节省人力资源。

(3)采用本实用新型进行的单井原油含水分析,比传统化验方法节约汽油等化验耗材，直接降低生产成本。

(4)采用本实用新型进行的单井原油含水分析,能够实时监测井口原油含水率，化繁为简，方便快速管理采油生产。

(5)本实用新型通过远程监督井口，能够及时制止盗油事件。

目前，单井原油含水分析装置是监测井口原油含水率的最先进自动化技术，该技术已在油田行业成功地进行了推广应用，给油田用户带来巨大的经济效益和社会效益,例如预防盗油犯罪，预防环境污染等等。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚的了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型单井原油含水分析装置结构示意图。

图中：1-防爆穿线软管；2-防爆软管接头；3-防爆接线盒；4-分析处理器和通讯电路；5-数据存储器；6-高精度模数转换器；7-射频信号接收器；8-传感器模块；9-射频信号发生器；10-传感器探测探头；11-传感器探测窗口；12-传感器堵头；13-井口出油管线；14-流油管；15-量油管；16-传感器壳体。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例一：

根据图1所示的一种单井原油含水分析装置，包括

传感器壳体16，传感器壳体16侧壁上开有传感器探测窗口11；

传感器模块8，传感器模块8连接在传感器壳体16内；

防爆接线盒3，防爆接线盒3连接在传感器壳体16外一端，与传感器模块8电连接；

远程控制终端，远程控制终端与防爆接线盒3电信号连接。

在实际使用时，将本实用新型与井口出油管线13连接，连接好后，关掉抽油机油井，停留3～5分钟，关掉连接油管线1、流油管14和量油管15上的闸阀，放油压至0，将单井原油含水分析装置与井口出油管线13连接，将220v电源线，将单井原油含水分析装置外壳通过静电跨接导线与大地接地好，完成后，将井口出油管线13上闸阀打开，流油管14上闸阀关闭，量油管15上闸阀打开，给单井原油含水分析装置通入220v电压；传感器模块获取单井原油含水率数据并传输给控制终端，控制终端进行单井原油含水率数据的记录、分析处理；然后单井原油含水分析装置停止工作，将井口出油管线13上闸阀打开，流油管14上闸阀打开，量油管15上闸阀关闭，完成整个过程。

本实用新型适应原油介质含水率在0～100％范围分析，能快速准确地实时监测井口原油含水率，化繁为简，方便快速管理采油生产，本实用新型能够远程监督井口盗油。具有体积小、精度高、免维护等特点。

采用本实用新型的技术方案进行单井原油含水分析,比传统化验方法快100倍，大幅度节省人力资源；采用本实用新型进行的单井原油含水分析,比传统化验方法节约汽油等化验耗材，直接降低生产成本；采用本实用新型进行的单井原油含水分析,能够实时监测井口原油含水率，化繁为简，方便快速管理采油生产；本实用新型通过远程监督井口，能够及时制止盗油事件。

实施例二：

根据图1所示的一种单井原油含水分析装置，与实施例一不同之处在于：所述的传感器模块8包括原油含水分析处理单元、射频信号接收器7、射频信号发生器9、传感器探测探头10和锥形传感器堵头12；所述的原油含水分析处理单元、射频信号接收器7、射频信号发生器9、传感器探测探头10和传感器堵头12从上至下依次连接；所述的原油含水分析处理单元连接在传感器壳体16内的一端，并与防爆接线盒3连接；所述传感器堵头12连接在传感器壳体16的另一端端头并延伸至传感器壳体16外；所述传感器探测探头10与传感器壳体16侧壁上所开传感器探测窗口11位置对应。

在实际使用时，传感器探测探头10电连接射频信号发生器9，射频信号发生器9光电耦合连接射频信号接收器7，射频信号接收器7电连接原油含水分析处理单元。传感器探测探头10用于感知被测原油介质信号的，射频信号发生器9将采集信号发送给射频信号接收器7，射频信号接收器7经过原油含水分析处理单元，进行分析处理后将含水率变成标准电信号4-20ma信号和rs-485信号输出，快速准确地实时监测井口原油含水率。本实用新型技术方案化繁为简，方便快速管理采油生产，提高采收率。

本实用新型安装位置与方向不限，只要保证原油流过时充满装置传感器探头10即可，可以对单井原油的含水率进行测量分析，能够实时监测井口原油含水率的变化状态，当含水范围在0-3％时，精度高达到±0.1％；当含水范围在3-100％时，精度高达±1％。比传统化验方法快100倍，大幅度节省人力资源，比传统化验方法节约汽油等化验耗材，直接降低生产成本。

本实用新型发射短波频率是稳频恒幅的低频信号，对人体和环境没有任何影响，属于安全、环保、节能型产品，符合安全环保要求。

实施例三：

根据图1所示的一种单井原油含水分析装置，与实施例二不同之处在于：所述的传感器堵头12为圆台形且圆面积小的一端与传感器探测窗口11连接。

在实际使用时，采用本技术方案的传感器堵头12，一方面能方便地安装传感器单元上一端防止原油进入传感器内部单元，损坏内部电气元器件，另一方面能减少来油管线原油的压力损坏传感器探测窗口11。

实施例四：

根据图1所示的一种单井原油含水分析装置，与实施例二不同之处在于：所述的原油含水分析处理单元包括分析处理器和通讯电路4、数据存储器5和高精度模数转换器6；所述的分析处理器和通讯电路4、数据存储器5和高精度模数转换器6从上至下依次连接；所述通讯电路4与防爆接线盒3连接。

在实际使用时，射频信号接收器7经过高精度模数转换器6、数据存储器5、分析处理器和通讯电路4，进行分析处理后将含水率变成标准信号4-20ma和rs485输出。采用本实用新型的技术方案，能够快速准确地实时监测单井原油含水率。

本实施例中分析处理器采用的型号是80c196kc，高精度模数转换器采用的型号是a/d-yjbh。

实施例五：

根据图1所示的一种单井原油含水分析装置，与实施例二不同之处在于：所述的防爆接线盒3是由一圆柱体和一底面敞口的中空柱状体构成的一体结构；所述中空柱状体敞口端内侧壁开有螺纹，圆柱体与中空柱状体连接的端面与原油含水分析处理单元连接。

在实际使用时，中空柱状体敞口端内侧壁所开螺纹，用于本实用新型与井口出油管线13连接，使用螺纹连接，能够方便的将本实用新型与井口出油管线13进行安装和拆卸。

实施例六：

根据图1所示的一种单井原油含水分析装置，与实施例一不同之处在于：还包括防爆软管1和防爆软管接头2；所述的防爆软管1通过防爆软管接头2与防爆接线盒3连接。

在实际使用时，安装时先将电源线和信号线穿入防爆软管1，再把防爆软管1与防爆软管接头2连接，然后将电源线和信号线穿入防爆接线盒3。能够保证本实用新型能够安全、持续的进行单井原油含水数据的获取、传递和分析。

实施例七：

根据图1所示的一种单井原油含水分析装置，与实施例一不同之处在于：所述的远程控制终端包括远程终端控制系统、plc、路由器和人机界面触摸屏；远程终端控制系统输入接口与传感器模块8输出信号端电信号连接，远程终端控制系统输出端和路由器输入端、plc输入端电信号连接，路由器输出端和光纤电信号连接，plc输出端和人机界面触摸屏输入端电信号连接。

在实际使用时，单井原油含水分析装置将标准的电信号4～20ma和rs485送入远程终端控制系统输入接口后，经过plc处理、分析后，一方面原油含水分析信号送入路由器，由路由器送入光纤上传到远程监控scada系统中，实现数字化远程原油含水分析；另一方面将含水分析信号送入人机界面触摸屏，实现就地原油含水分析。

本实施例中人机界面触摸屏通讯采用modbusrtu485协议，波特率9600bps，8个数据位，1个停止位，无校验位。plc采用的是西门子s7-300plc，远程终端控制系统采用的是自主研发的cq-ycjk型控制系统，具有通讯距离较长、适用于各种恶劣的工业现场、模块结构化设计便于扩展的特点。

实施例八：

根据图1所示的一种单井原油含水分析装置，与实施例一不同之处在于：还包括防爆软管1和防爆软管接头2；所述的防爆软管1通过防爆软管接头2与防爆接线盒3连接；所述的传感器模块8包括原油含水分析处理单元、射频信号接收器7、射频信号发生器9、传感器探测探头10和锥形传感器堵头12；所述的原油含水分析处理单元、射频信号接收器7、射频信号发生器9、传感器探测探头10和传感器堵头12从上至下依次连接；所述的原油含水分析处理单元连接在传感器壳体16内的一端，并与防爆接线盒3连接；所述传感器堵头12连接在传感器壳体16的另一端端头并延伸至传感器壳体16外；所述传感器探测探头10与传感器壳体16侧壁上所开传感器探测窗口11位置对应所述的传感器堵头12为圆台形且圆面积小的一端与传感器探测窗口11连接；所述的原油含水分析处理单元包括分析处理器和通讯电路4、数据存储器5、高精度模数转换器6；所述的分析处理器和通讯电路4、数据存储器5和高精度模数转换器6从上至下依次连接；所述分析处理器和通讯电路4与防爆接线盒3连接；所述的防爆接线盒3是由一圆柱体和一底面敞口的中空柱状体构成的一体结构；所述中空柱状体敞口端内侧壁开有螺纹，圆柱体与中空柱状体连接的端面与原油含水分析处理单元连接；所述的远程控制终端包括远程终端控制系统、plc、路由器和人机界面触摸屏；远程终端控制系统输入接口与传感器模块8输出信号端电信号连接，远程终端控制系统输出端和路由器输入端、plc输入端电信号连接，路由器输出端和光纤电信号连接，plc输出端和人机界面触摸屏输入端电信号连接。

在实际使用时，采用本实用新型所进行的单井原油含水分析，当含水范围在0-3％时，精度高达到±0.1％；当含水范围在3-100％时，精度高达±1％。采用本实用新型进行的单井原油含水分析,比传统化验方法快100倍，大幅度节省人力资源。采用本实用新型进行的单井原油含水分析,比传统化验方法节约汽油等化验耗材，直接降低生产成本。采用本实用新型进行的单井原油含水分析,能够实时监测井口原油含水率，化繁为简，方便快速管理采油生产。本实用新型通过远程监督井口，能够及时制止盗油事件。本实施例中的传感器壳体16为不锈钢材质，能够保证本实用新型长期在恶劣环境中进行准确测量。

实施例九：

一种单井原油含水分析方法，包括如下步骤

步骤一：安装单井原油含水分析装置

关掉抽油机油井，停留3～5分钟，关掉连接油管线13、流油管14和量油管15上的闸阀，放油压至0，将单井原油含水分析装置与井口出油管线13连接，将220v电源线和信号线从防爆软管1穿入，经过防爆接头2，在防爆接线盒3连接，将传感器壳体16通过静电跨接导线与大地接地，金属护管地埋深度450mm-550mm至远程控制终端；

步骤二：单井原油含水分析装置开始工作

当步骤一完成后，将井口出油管线13上闸阀打开后，油井里原油进入出油管线13里，流油管14上闸阀关闭，量油管15上闸阀打开，给单井原油含水分析装置通入220v电压；

步骤三：单井原油含水率数据获取

当步骤二完成后，打开和单井原油含水分析装置连接的油管线13、流油管14和量油管15上闸阀，单井原油含水分析装置开始工作，原油含水分析传感器探头10对原油里的含水开始进行检测，启动抽油机工作，待油井出油平稳后，进行校零点和校满点后，通过人机界面触摸屏通过plc就地显示单井原油含水率，监测井口单井原油含水率变化情况；

步骤四：单井原油含水率数据的记录和传输

每隔20-30秒，远程控制终端自动采集检测原油含水率并记录存储数据，将一天记录单井原油含水率平均数作为该井的原油含水率，控制终端对原油含水率进行分析处理；

步骤五：单井原油含水分析装置工作停止

当步骤四完成后，单井原油含水分析装置停止工作，将井口出油管线13上闸阀打开，流油管14上闸阀打开，量油管15上闸阀关闭。

在实际使用时，首先关掉抽油机油井，停留3～5分钟，关掉连接油管线13、流油管14和量油管15的上的闸阀，放油压为0，将单井原油含水分析装置与井口出油管线13连接，将220v电源线和信号线从防爆软管1穿入，经过防爆接头2，在防爆接线盒3按要求接好线。为保证测试结果的稳定性和可靠性，单井原油含水分析装置外壳必须通过静电跨接导线与大地接地好。金属护管地埋深度500mm至plc终端。单井原油含水分析装置工作时：将井口出油管线13上闸阀打开，流油管14上闸阀关闭，量油管15上闸阀打开。单井原油含水分析装置不工作时：将井口出油管线13上闸阀打开，流油管14上闸阀打开，量油管15上闸阀关闭。

当给单井原油含水分析装置通入220v电压,单井原油含水分析装置和远程控制终端开始工作。plc开始显示单井原油含水率。打开和单井原油含水分析装置连接的油管线13、流油管14和量油管15上闸阀，启动抽油机工作，等8-12分钟后，待油井出油平稳，进行plc采集系统工作，进行校零点和校满点后，通过人机界面触摸屏来监测井口单井原油含水率变化情况，通过路由器和光纤实现远程原油含水分析。

由于单井原油含水率受油井的出油率、地下地质情况变化的影响，时刻变化者，每隔20-30秒，远程控制终端自动采集检测原油含水率并记录存储数据，将一天记录单井原油含水率平均数作为该井的原油含水率，控制终端对原油含水率进行分析处理。本实用新型具有监测井口原油含水率数据准确，不需人工化验，无人值守，远程监督井口盗油等特点，可实现油田井口原油含水率数字化自动化，大幅度提高采油效率，预防盗油犯罪，预防环境污染。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

在不冲突的情况下，本领域的技术人员可以根据实际情况将上述各示例中相关的技术特征相互组合，以达到相应的技术效果，具体对于各种组合情况在此不一一赘述。

以上所述，只是本实用新型的较佳实施例而已，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖性特点相一致的最宽的范围。依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。