输油管道内游离水含量在线测量装置及方法与流程

本发明属于油气自动化计量技术领域，具体涉及一种带压输油管路中游离水含量的在线测量装置及方法。

背景技术：

随着工业发展，我国对于原油的需求量不断增加，相应地原油管道输送的发展也非常迅速。安全、高效地进行管道输油可以降低石油行业的运行成本、节能降耗。对于原油管道输送而言，含水率是一个重要参数，其不仅关系到石油产品运输、处理时的节能降耗问题，还是管道采取相应防腐蚀措施的重要依据。

目前，油田现场对于含水率的测量主要采取的计量方法分为：油水分相后计量和应用多相流量计两大类。采用金属罐、槽车等分相后计量的计量精度较高，但其计量条件受限、计量损耗大、操作稳定性较差；而采用多相流量计则面临价格较高、应用范围受限、缺少标定认证的标准与规范等多方面的挑战。

由此可见，一种经济高效的在线测量输油管道内游离水含量的装置，可以及时掌握管道中含水率的变化趋势，降低人员工作强度，对于保障管道的安全经济运行，具有重要的工程意义，但至今未见有此类装置的报道。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明旨在提供一种方便、经济的输油管道内游离水含量在线测量装置及其使用方法，用于实时测量原油管输过程中的含水率。

为了实现本发明的目的，本发明提供一种输油管道内游离水含量的在线测量装置，它包括恒压恒速泵、油水分离柱、储气罐、通气盘管、多点位电导率测定仪、温度/压力传感器及相应的自动阀与管线，其中，所述恒压恒速泵与输油管线相连，以保证实时在线取得样品，所述恒压恒速泵与油水分离柱相连，以控制单位时间内进入油水分离柱内的样品体积，所述通气盘管处于油水分离柱内并与所述储气罐相连，以产生气泡加速油水分层并调节所述油水分离柱内的压力，所述多点位电导率测定仪处于所述油水分离柱内，以反映分离后的油水界面位置，所述油水分离柱底部与输油管线相连，以将测试后的样品回注输油管线，所述温度/压力传感器处于所述油水分离柱内，以监测油水分离过程中温度、压力的变化。

优选地，所述油水分离柱采用“I型”结构，体积≥25升，长径比为4:1～9:1。

优选地，所述通气盘管表面均布通气孔，孔与孔之间相距约1厘米，气孔为圆形或椭圆形，圆形的直径或椭圆形的长轴小于等于0.5厘米。

优选地，所述多点位电导率测定仪有4到9个测量点位，测量点位分布于所述油水分离柱高度1/10至3/5之间。

优选地，所述储气罐内气体为空气或氮气。

本发明所提供的输油管道内游离水含量的在线测量方法，具体包括以下步骤：

1、样品进注：利用所述储气罐调节所述油水分离柱内压力与输油管线压力一致，利用所述恒压恒速泵控制进样流量，从输油管线取得样品注入所述油水分离柱内，利用所述温度/压力传感器测得的压力数据控制自动阀泄压，保证所述油水分离柱内压力恒定；

2、油水分层：样品进注的同时，利用所述储气罐通过所述通气盘管向所述油水分离柱内注气，所述通气盘管产生气泡加速油水分层，利用所述温度/压力传感器测得的压力数据控制阀泄压，保证所述油水分离柱内压力恒定；

3、电导率测量：利用所述多点位电导率测定仪测量所述油水分离柱内不同位置处的电导率参数变化，从最低测量点位测得电导率参数突增开始，检测不同点位测得电导率突变的时间差，结合所述油水分离柱尺寸及所述恒压恒速泵控泵速率，算得输油管道内游离水含量＝两测量点位间容积÷(控泵速率×两测量点位信号检测时间差)×100％；

4、分离柱排空：测试完成后，停止所述恒压恒速泵，利用所述储气罐对所述油水分离柱增压，将测试后的样品回注输油管线，之后利用所述温度/压力传感器测得的压力数据控制阀泄压，排空所述油水分离柱。

本发明的有益效果是适用于多相混输条件下，输油管道内游离水含量的在线测量。由于本发明结构简单、操作方便，能够较为准确的测量带压条件下游离水的含量，且在测量过程中计量周期短、计量损耗小，为实现输油管道内游离水含量的在线测量提供了技术手段。

附图说明

图1是本发明提供的输油管道内游离水含量的在线测量装置示意图。

图2是油水分离柱内不同点位的电导率随着进样时间的变化示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面将结合附图对本发明作进一步地说明，但应该理解，本发明的范围并不限于此。

如图1所示，本发明所提供输油管道内游离水含量的在线测量装置，包括：所述恒压恒速泵1、油水分离柱2、储气罐3、通气盘管4、多点位电导率测定仪5、温度/压力传感器6、入口阀7、进油阀8、进气阀9、泄压阀10、出口阀11。

所述恒压恒速泵1通过入口阀7与输油管线相连，通过进油阀8与油水分离柱2相连，所述通气盘管4处于油水分离柱2内，通过进气阀9与储气罐3相连，所述多点位电导率测定仪5与温度/压力传感器6的测量点处于油水分离柱2内，所述油水分离柱2通过出口阀11与输油管线相连，通过泄压阀10泄压。

含水率测试实验开始前保持所述油水分离柱2与地面垂直，保证入口阀7、进油阀8、进气阀9、泄压阀10和出口阀11均处于关闭状态，所述恒压恒速泵1控泵速率为0.1L/s，所述油水分离柱2容积为25L，所述多点位电导率测定仪5的5个点位分别处于柱体容积为2.5L、3L、3.5L、4L、4.5L处。

样品进注：进气阀9自动打开，利用所述储气罐3调节所述油水分离柱2内压力与输油管线压力一致，入口阀7、进油阀8自动打开，利用所述恒压恒速泵1将输油管线内的样品注入所述油水分离柱2内，利用所述温度/压力传感器6测得的压力数据控制泄压阀10泄压，保证所述油水分离柱2内压力恒定；

油水分层：在样品进注的同时，利用所述储气罐3通过所述通气盘管4向所述油水分离柱2内注气，所述通气盘管4在油水混合体系内产生足量小气泡加速油水分层，利用所述温度/压力传感器6测得的压力数据控制泄压阀10泄压，保证所述油水分离柱2内压力恒定；

电导率测量：利用所述多点位电导率测定仪5测量所述油水分离柱2内5处测量点位的电导率随时间变化曲线如图2，由第一点位电导率突增至第二点位电导率突增经过约20s，在此期间样品进注为2L，游离水含量改变为0.5L，算得样品含水率约为25％，利用后续点位电导率突变的时间差对算得的含水率进行验证，误差率不超过3％；

分离柱排空：测试完成后，关闭入口阀7、进油阀8、泄压阀10，所述恒压恒速泵1停止工作，打开出口阀11，利用所述储气罐3对所述油水分离柱2增压，将测试后的样品回注输油管线，关闭出口阀11和进气阀9，利用所述温度/压力传感6测得的压力数据控制泄压阀10泄压，排空所述油水分离柱2，关闭泄压阀10。

由以上实施方式可见，本发明结构简单，测试损耗小，且测试过程自动化程度高、大幅降低人员工作量，可以实现带压输油管道内游离水含量在线测量要求。