原油计量设备、离心装置和原油含水率计量方法、设备与流程

本发明涉及油田开发技术领域，特别涉及一种原油计量设备、离心装置和原油含水率计量方法、设备。

背景技术：

在油田开发过程中，原油含水率是一项重要的生产和经济指标，及时掌握原油含水率，对于油井的动态分析、工作状况的控制和掌握外输原油的质量是很重要的。现有的原油含水率测定方法分为两类：实验室取样化验和现场目测含水。其中，实验室取样化验测定原油含水率的工艺流程复杂、耗时长、实时性差，使用实验室取样化验测定原油含水率的方法不能一次性完成所有现场取样油井的化验实验。因此大多数生产井原油含水率的测定需要采用现场目测含水的方法。

目前常用的现场目测原油含水率工艺流程主要包括以下几个步骤：①使用油井取样袋或者取样桶进行取样；②确定取样原油的总质量；③摇晃取样袋或者取样桶，观察含水情况，给出目测含水值。现有的现场目测原油含水率方法存在较大误差，得到的原油含水率没有科学依据，无法保证油田稳产。

目前常用的现场目测原油含水率方法中采用取样袋或者取样桶盛装原油样品，使用的取样袋和取样桶上没有刻度，无法准确计量取样袋或者取样桶中液体的体积，并且取样袋和取样桶在现场不便清洗，不能重复使用，后期环保处理难度较大。

针对上述问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现要素：

本发明实施例提供了一种原油计量设备、离心装置和原油含水率计量方法、设备，以解决现有技术中目测原油含水率方法存在较大误差、无法保证油田稳产的问题。

本发明实施例提供了一种原油计量设备，包括：容器、排液孔、底座，其中：所述容器，侧壁设置有刻度，用于计量所述容器中原油的体积；所述排液孔，设置在所述容器侧壁的底部，用于排放所述容器中的原油；所述底座，用于加热所述容器内的原油，以分离所述原油内的泥沙。

在一个实施例中，所述容器的内壁设置有不沾油的内涂层。

在一个实施例中，所述排液孔处设置有丝扣孔帽，用于控制所述排液孔的开闭。

在一个实施例中，所述容器侧壁外侧设置有加热按钮，所述按钮与所述底座相连，用于控制所述底座的加热功能是否开启。

在一个实施例中，还包括信息码，其中所述信息码设置在所述容器侧壁外侧的顶部。

在一个实施例中，所述容器的顶部设有可旋转式密封盖。

本发明还提供一种离心装置，包括：旋转部件，用于进行旋转，为离心运动提供动力；固定部件，与所述旋转部件相连，用于固定所述原油计量设备；连接部件，用于连接所述旋转部件和所述固定部件。

在一个实施例中，所述旋转部件在旋转过程中，带动所述固定部件旋转。

在一个实施例中，靠近所述固定部件边缘处设置有与所述原油计量设备形状匹配的孔洞，用于固定所述原油计量设备。

本发明还提供一种通过所述的原油计量设备进行原油含水率计量的方法，包括：将原油样品放置在所述原油计量设备中，并获取所述原油样品的总体积；将原油样品静置预定时间后，得到乳化油和游离水；获取所述原油计量设备中游离水的体积；打开排液孔，排出所述原油计量设备中的游离水；对所述原油计量设备中的乳化油进行离心操作，得到乳化水和原油，并获取所述乳化水的体积；根据所述游离水的体积和所述乳化水的体积，得到所述原油样品的含水率。

在一个实施例中，按照以下公式，根据所述游离水的体积和所述乳化水的体积，得到所述原油样品的含水率：

上式中，v1表示原油样品总体积；v2表示游离水体积；v3表示乳化水体积；n为预设的修正系数。

在一个实施例中，n取值为5％。

本发明还提供一种原油含水率计量设备，包括处理器以及用于存储处理器可执行指令的存储器，所述处理器执行所述指令时实现所述原油含水率计量方法的步骤。

本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，所述指令被执行时实现所述原油含水率计量方法的步骤。

在本发明实施例中，提供了一种原油计量设备，包括：容器、排液孔和底座，其中，容器的侧壁上设置有刻度，可以准确计量容器中液体的体积；同时在对容器进行清洗时，如果原油中含有砂、泥，通过具有加热功能的底座对容器内的原油和杂质的混合物进行加热，将死油融化，从而使得原油和杂质分离开来，达到清洗容器并重复使用的效果。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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描述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申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明实施例提供的原油计量设备的示意图；

图2是根据本发明实施例提供的离心装置的示意图；

图3是根据本发明实施例提供的原油含水率计量方法的步骤示意图；

图4是根据本发明实施例提供的原油含水率计量设备的示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

需要说明的是，当元件被称为“设置在”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

考虑到在油田现场通过人为肉眼对取样袋或者取样桶中的原油样品进行观察判断含水的方式，存在较大误差，得到的原油含水率数据没有科学依据，无法保证油田稳产。

基于以上问题，本发明实施例提供了一种原油计量设备，如图1所示，可以包括：容器1、排液孔2和底座3。下面对该原油计量设备的上述三个组成部分分别进行相应的描述。

1)容器1，用于盛装待测原油样品。

上述容器1为上敞口中空式容器，容器1的侧壁上可以设置有刻度标尺，用于准确计量容器1中原油样品的体积，其中刻度标尺可以设置在容器1侧壁内侧也可以设置在侧壁外侧。如果刻度标尺设置在侧壁内侧，那么容器1可以使用透明材质使得从容器1的外侧可以清晰地看到刻度标尺，也可以从容器1上敞口处对原油样品的体积进行读数，本申请对此不作限定。

考虑到原油样品中含有乳化油和游离水，其中乳化油又包括原油和乳化水，所以要计量原油样品的含水率就需要将游离水和乳化水与原油分离开来，基于以上考虑，容器1的内涂层可以采用不沾油工艺，保证容器1中油水的充分分离，同时便于容器的清洗和重复使用。

进一步的，考虑到在对原油样品的含水率进行计量时，需要将容器1中乳化油进行离心，分离出乳化油中的乳化水，在离心过程中需要保证容器1处于密封状态，使得容器1中的液体在离心过程中不会溢出容器1。基于以上考虑，可以在容器1的上敞口处设置与其形状相符的可旋转式密封盖，其中上述可旋转式密封盖内侧可以设置不沾油涂层，从而使得对离心得到的乳化水的体积占比进行计量时得到的结果更加准确。当然地，也可以使用其它部件如堵塞等能够使容器1处于密封状态的部件，本申请对此不作限定。

为了将计量的原油样品含水率数据进行实时的传送、高效快速地完成油井的动态调整，可以在容器1的侧壁外侧上设置信息扫描码，通过手机、扫码器等具有扫描、信息传输功能的终端设备对上述的信息扫描码进行扫描，扫描后上述终端设备可以连接到远程生产运行指挥系统，出现信息填写界面，在信息填写界面上选择所测井的井号后输入测量的含水率，点击发送，即可将数据进行实时的传送。

其中，上述信息扫描码可以设置在容器1侧壁外侧的顶部，由于人手握杯的习惯通常不会碰及杯子的顶部，在一定程度上避免了信息扫描码被弄脏或划损，保证了信息扫描码的正常使用。上述信息扫描码也可以设置在容器1侧壁外侧的任意位置处，使用薄膜或者其他透明材料对其进行覆盖，保证信息扫描码的正常使用，本申请对此不作限定。

2)排液孔2，用于排放上述容器1中的液体。

上述排液孔2可以设置在上述容器1侧壁的底部，使得容器1中液体可以通过排液孔2排放完全。其中，上述排液孔2处可以设置有与排液孔2形状吻合的丝扣孔帽，用于在不需要排放容器1中液体是使排液孔2处处于密封状态；上述排液孔2处也可以设置与排液孔处形状吻合的堵塞，或者阀门等可以控制排液孔开闭的部件，本申请对此不作限定。

3)底座3，用于加热所述容器1内的原油。

上述底座3可以设置在容器1的底部，在不需要对容器1中的原油进行加热时，底座3与容器1可以分离为两部分。其中，上述容器1的侧壁外侧可以设置加热按钮，用于控制底座3的加热功能是否开启。

在原油含水率计量完成后对容器1进行清洗以便重复使用时，如果原油中含有砂、泥等杂质，由于原油对温度十分敏感，通过开启底座3的加热功能对容器内原油和杂质的混合物进行加热，可以将死油融化，使得原油和杂质分离开来，从而达到清洗容器的效果。

上述的底座3可以包括：发热盘、电源线和插头，其中，上述电源线的一端与发热盘相连，用于向发热盘传递电流；上述电源线的另一端与插头相连。使用底座3的加热功能时需要将底座3置于容器1的底部、将插头插入通有电的插座中，并按下上述容器1的侧壁外侧的加热按钮，启动上述底座3的加热功能，对容器1中物体进行加热。

本发明还提供一种离心装置，如图2所示，可以包括：旋转部件、固定部件和连接部件，下面对该离心装置的上述三个组成部分分别进行相应的描述。

1)旋转部件，用于进行旋转，为离心运动提供动力。

上述旋转部件在旋转过程中，其旋转部位的边缘与固定部件的边缘始终接触，其中旋转部件中旋转部位的边缘表面可以采用较为粗糙的材质，用于增大与固定部件边缘的摩擦力，或者可以采用齿轮等，为固定部件中的原油计量设备作离心运动提供动力，本申请在此不作限定。

上述旋转部件中的旋转部位以及固定部件可以较好的选用圆形的，以便旋转部件在旋转时可以持续地带动固定部件进行旋转。其中，上述旋转部件以及固定部件的边缘一周可以采用较为粗糙的材质以便旋转部件可以利用产生的摩擦力带动固定部件旋转，也可以在旋转部件和固定部件边缘一周设置齿轮，本申请在此不作限定。

2)固定部件，与上述旋转部件相连，用于固定上述的原油计量设备。

上述的固定部件可以较好的选用圆形的，以便固定部件的边缘在旋转部件旋转一周的过程中始终与旋转部件中旋转部位的边缘相接触，固定部件可以在旋转部件的带动下持续旋转。

进一步的，可以在上述的固定部件靠近边缘的一周设置与上述原油计量设备形状相匹配的孔洞，用于固定上述的原油计量设备，上述孔洞的个数可以按照实际需要进行离心的原油计量设备决定，本申请对此不作限定。为了在旋转过程中保证原油计量设备不从固定部件的孔洞中滑落，可以使用胶带等具有固定作用并方便清理的物件对原油计量设备进行加固，本申请对此不作限定。

3)连接部件，用于连接上述旋转部件和连接部件。

上述连接部件可以采用连接轴和轴承的组合，上述固定部件的中心设置有一个与轴承形状相同的孔洞用于固定轴承，连接轴包括第一端和第二端，其中，连接轴的第一端通过轴承与固定部件相连；连接轴的第二端与上述旋转部件相连，其中，连接轴的第二端可以与旋转部件中的旋转部位相连，也可以与其它部位相连，本申请在此不作限定。

进一步的，上述连接轴的长度的设置需要保证上述固定部件的边缘与上述旋转部件的边缘相接触，具体的可以根据现场组装的情况进行长度上的增减。

可以理解的是，上述的连接部件的设置仅为一个优选的实施例，其它的组成结构也是可以被构想的，本申请对此不作限定。

在油田开采现场，上述的旋转部件可以采用自行车，将自行车的轮胎视为旋转部件中的旋转部位，相应的固定部件也采用圆形，并在固定部件边缘一周设置胶皮用于增加轮胎边缘与固定部件边缘接触时的摩擦力。在轮胎进行旋转时，轮胎正向旋转时会在与固定部件边缘的接触部位产生摩擦力，并带动固定部件进行反向旋转，从而使得固定于固定部件上的原油计量设备进行离心运动。

进一步的，连接部件可以采用上述的连接轴和轴承的组合，其中连接轴的第二端可以固定在自行车车后座与后部轮胎竖直方向对齐处，也可以固定在后部轮胎的某一位置处，本申请对此不作限定。其中，连接轴位置的设置需要保证其所连接的固定部件和旋转部件中的旋转部位在同一平面内。

其中，轮胎的旋转可以是人为手动的，也可以是在骑行过程中利用轮胎的旋转实现上述旋转部件的旋转效果，本申请在此不作限定。

基于图1所示的原油计量设备，可以采用如图3所示的方法步骤进行原油含水率计量，如图3所示，可以包括：

步骤301：将原油样品放置在所述原油计量设备中，并获取所述原油样品的总体积。

在油田开采现场的采油井口处安装不放空式截断式取样工艺流程，其中上述不放空式截断式取样装置内部可以设置取样和生产两个通道，避免了在取样前进行放空的操作，提高了取样效率并降低了对环境的污染，并且可以实现一次性成功完成取样。

在进行原油取样时，将上述原油计量设备顶部的盖子打开，将原油计量设备的上敞口对准取样口，取样人员站在上风处，换向打开上述不放空截断式取样装置中取样通道处的取样阀门，此时取样阀门空间内将截取部分液体而不影响生产。左旋打开取样阀门手轮，使取样流程中的液体流入原油计量设备中，同时取样人员需要密切关注原油计量设备中液面上升情况，在接近预计采样体积时，采样人员可以慢慢地右旋关闭阀门，其中，原油计量设备中原油样品的液面不得超过最大刻度，取样完成后水平放置装有原油样品的原油计量设备，获取原油样品的总体积。

考虑到取样质量的多少对含水率的计量有着很大的影响，所以取样的质量一般遵循以下原则：含水在90％以上者，取混合液1000g以上；含水在60.1％-90％者，取混合液500g-600g；含水在20％-60％者，取混合液300g；含水在20％以下者取混合液100g。

步骤302：将原油样品静置预定时间后，得到乳化油和游离水，并获取原油计量设备中游离水的体积。

在油田现场温度条件下，将上述的原油计量设备中的原油样品水平放置，静置预定的时间后，原油计量设备中的原油样品会分离成油水界面清晰地两层液体，其中分离出的两层液体中上层为油层，下层为游离水，上述油层不是纯原油而是原油与乳化水的混合物，这种自然分离出来的油层可以称为乳化油。将上述原油计量设备水平放置，并根据原油计量设备上的刻度标尺获取分离出来的游离水的体积。

步骤303：打开排液孔，排出原油计量设备中的游离水。

考虑到如果将原油计量设备中的游离水保留，会影响对乳化油中乳化水的计量，所以在记录好游离水的体积后。打开原油计量设备侧壁底部的排液孔，将原油计量设备中的游离水排放完全，操作的人员应密切关注原油计量设备中液面下降的情况，确保不将上层的乳化油排放出来。

其中，上述排液孔处可以设置与排液孔处形状吻合的丝扣孔帽，也可以设置与排液孔处形状吻合的堵塞、阀门等可以控制排液孔开闭的部件，本申请对此不作限定。

步骤304：对原油计量设备中的乳化油进行离心操作，得到乳化水和原油，并获取乳化水的体积。

为将乳化油中的乳化水分离出来，可以对原油计量设备中的乳化油进行离心操作。在进行离心操作前可以将原油计量设备的底座取下，并将原油计量设备顶部的盖子右旋盖紧。将原油计量设备固定在上述的离心装置中后，启动离心装置，使原油计量设备中的液体作离心运动，在经过预定时间后，停止离心装置的运作，取下原油计量设备，将其水平放置，并静置预定时间，记录原油计量设备中分离出来的乳化水的体积。

其中，在油田开采现场，上述离心装置一般采用自行车进行改装，使用自行车改装的离心装置对原油计量设备中乳化油进行离心时，离心时间一般由骑自行车从油田现场到室内工作地点一趟来回所需时间决定，从油田开采现场到室内工作地点一趟来回的距离至少为1000米。

步骤305：根据计量结果计算原油样品的含水率，并将计算得到的原油样品含水率数据进行实时传送。

将计量得到的原油样品总体积计作v1，游离水体积计作v2，乳化水体积计作v3，可以通过以下公式计算初步含水率：

由于现场人为操作中存在一定误差，以及现场通过自行车改装而成的离心装置无法将乳化油中的乳化水完全分离出来，基于以上问题，通过对上述方法得到的初步含水率进行实验室校对，发现误差均在6％以下，根据校对结果可以得到优化参数为4％-6％。

在实际操作中，对初步含水率进行优化时，可以加上一个折中的优化参数值5％，即含水率可以通过以下公式计算：

在计算得到含水率后，使用如手机、扫码器等具有扫描、信息存储和传输功能的终端设备对上述原油计量设备侧壁上的信息扫描码进行扫描，扫描后上述终端设备可以连接到中石油远程生产运行指挥系统，出现信息填写界面，在信息填写界面上选择所测井的井号后输入测量得到的含水率，点击发送，即可将在现场通过上述方法得到的含水率数据进行实时的传送，以便及时掌握原油含水率，进而高效快速地完成油井的动态调整。

步骤306：清洗原油计量设备。

为实现原油计量设备的重复使用，在完成原油样品含水率的计量后，将原油计量设备中的原油直接导入现场原油收集装置中。因为原油计量设备的侧壁内侧设置有不沾油的内涂层，所以使用清水或者其他清洁溶剂就可以将原油计量设备清洗干净并进行重复使用。

如果原油计量设备中的原油样品中含有大量泥、砂等杂质不便于清洗时，可以启动原油计量设备中底座的加热功能对原油样品进行加热，由于原油对温度非常敏感，在油包水、油包砂的情况下，一旦加热至一定温度，死油就会融化，使得原油和泥、砂等杂质分离开来。把原油与杂质分离开来之后，将分离出来的原油导入现场原油收集装置中，并按照上述的清洗方法对原油计量设备进行清洗。

从以上的描述中，可以看出，本发明实施例实现了如下技术效果：实现了与中石油远程生产运行指挥系统的实时对接，高效快速地完成油井的动态调整。并且上述的原油样品含水率的计量过程均可以在油田现场完成，简单高效。

本申请实施方式还提供了一种原油含水率计量设备，具体可以参阅图4所示的基于本申请实施例提供的原油含水率计量方法的电子设备组成结构示意图，所述电子设备具体可以包括输入设备31、处理器32、存储器33。其中，所述输入设备31具体可以用于输入原油样品的相关参数如原油样品总体积、游离水体积和乳化水体积等。所述处理器32具体可以用于使用预定算法处理输入的原油样品的相关参数，得到含水率。所述存储器33具体可以用于存储处理过程中产生的原油样品总体积、游离水体积和乳化水体积等待处理的参数以及最终计算得到的含水率数据。

在本实施方式中，所述输入设备具体可以是用户和计算机系统之间进行信息交换的主要装置之一。所述输入设备可以包括键盘、鼠标、摄像头、扫描仪、光笔、手写输入板、语音输入装置等；输入设备用于把原始数据和处理这些数的程序输入到计算机中。所述输入设备还可以获取接收其他模块、单元、设备传输过来的数据。所述处理器可以按任何适当的方式实现。例如，处理器可以采取例如微处理器或处理器以及存储可由该(微)处理器执行的计算机可读程序代码(例如软件或固件)的计算机可读介质、逻辑门、开关、专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，asic)、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器的形式等等。所述存储器具体可以是现代信息技术中用于保存信息的记忆设备。所述存储器可以包括多个层次，在数字系统中，只要能保存二进制数据的都可以是存储器；在集成电路中，一个没有实物形式的具有存储功能的电路也叫存储器，如ram、fifo等；在系统中，具有实物形式的存储设备也叫存储器，如内存条、tf卡等。

在本实施方式中，该电子设备具体实现的功能和效果，可以与其它实施方式对照解释，在此不再赘述。

本申请实施方式中还提供了一种基于原油含水率计量方法的计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机程序指令，在所述计算机程序指令被执行时实现：计量得到原油样品总体积、游离水体积和乳化水体积，并根据预定算法得到含水率。

在本实施方式中，上述存储介质包括但不限于随机存取存储器(randomaccessmemory,ram)、只读存储器(read-onlymemory,rom)、缓存(cache)、硬盘(harddiskdrive,hdd)或者存储卡(memorycard)。所述存储器可以用于存储计算机程序指令。网络通信单元可以是依照通信协议规定的标准设置的，用于进行网络连接通信的接口。

在本实施方式中，该计算机存储介质存储的程序指令具体实现的功能和效果，可以与其它实施方式对照解释，在此不再赘述。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明实施例的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明实施例不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明实施例可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。