一种原油含水率物理分离智能测量标定方法和装置与流程

本发明属于油田检测领域，具体涉及一种原油含水率物理分离智能测量标定方法和装置。

背景技术：

1、油田采油厂将原油从油井采出到地面，然后经过管线输送到站点处理油水分离，最终将原油含水率控制在低于0.5%为合格原油，输送到下游炼化厂深度加工处理。及时掌握产出的原油含水率是否合格，含水分析仪的检测和标定的精度直接关系到油品的质量。

2、在油田采油和输送过程中原油含水率的测量至关重要，关键的油井和管线需要实时在线连续的检测，一般都安装有在线式含水分析仪进行连续监测，以达到实时掌握含水率的变化。现有的在线含水分析仪都是基于电特性以及放射性原理的，放射性原理的因为安全环保的要求已经逐步淘汰，而电特性的有电容法、射频导纳法、微波法等，各种方法受到技术原理和原油油水乳化程度油水相变化的限制，在不同的含水率区间段具有一定的误差无法从根本上解决，误差范围小则10%甚至40-50%，无法满足从0---100%全量程的检测。所以油田对于电特性在线含水分析仪的准确性一直是一个难题。

3、同时由于电特性含水分析仪检测原件的衰减等因素需要定期（一般六个月）重新进行标定。标定的方法通过人工现场取样后在化验时运用物理静态测试，主要是蒸馏法或离心法实现油水分离后计算原油含水率。人工现场取样是油田非常繁重的工作，尤其是在油井取样化验工作强度大，三级取样要求每隔五分钟取一次样品，分三次取完，前后共计十分钟的时间，井口要连续倒换三次流程（三次取样放空过程），取样时由于取样阀和集输管线有一段短节，每次取样时需要把短节内的死油放掉，导致排放的油样液量较多，取样时放空的原油和取样残余油有效回收造成一定的环境污染和浪费。取样过程时原油中伴生的硫化氢气体对人身体也具有很大危害，所以原油含水率的检测取样化验标定一直是困扰油田生产的难题。

4、含水分析仪标定过程中参数的修正比较复杂，需要设置空气相位、纯油相位、纯水相位标定，不同地层原油矿化度的差异还需要标定含水率10%～90%补偿曲线，需要基础技术知识以及现场实际经验，对于一般的操作工来说培训难度也比较大。需要专业人员到现场取样标定，尤其针对油井数量多的油田是一个很大的难题。

5、所以如何实现全自动取样检测来降低员工劳动强度和安全环保，解决电特性的测量误差问题以及标定的精度准确性是油田急需解决的难题。

技术实现思路

1、为了解决现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种原油含水率物理分离智能测量标定方法和装置，本发明能够使没有在线连续检测含水分析仪的管线可以实现含水率定时检测，对于已经安装了在线连续检测含水分析仪的输油管线可以对含水分析仪进行定期标定提高测量精度。

2、本发明的技术方案是：

3、本发明提供了一种原油含水率物理分离智能测量标定方法，该方法是：原油采用物理分层，通过视频识别单元自动识别物理分层后的油水层刻度来测量和标定含水率的精度。

4、进一步，所述的视频识别单元自动识别的方法是：

5、1）原油采用物理分层后，视频识别单元自动识别油水分离所在取样容器的刻度，即：识别出取样容器上油水界面的刻度ls和油层顶面刻度lo，计算含水率ws= ls / lo +kn，其中，kn为油中水系数；

6、2）如果分离过程中有油花挂在取样容器上，图像识别看不清取样容器上的刻度线，则采用图像抓拍识别，以图像上取样容器底部为零点基准线，测量零点基准线到图像中油层顶面的距离lo′和图像中油水界面水层的距离ls′，计算含水率ws= ls′/ lo′+kn。

7、进一步，具体方法如下：

8、方法1：

9、没有含水分析仪时，将原油含水率物理分离智能测量装置当作含水测量工具使用，定时对原油管线内的含水率进行检测；

10、方法2：

11、输油管线上设置有电特性实时检测含水率含水分析仪时，含水分析仪定时对输油管线内的含水率进行检测，得到实时的含水率；

12、同时，将输油管线内的部分原油通过原油含水率物理分离智能测量装置进行含水率测量，然后，测得的含水率与电特性实时检测含水分析仪测得的含水率进行对比，如果有差别，就以原油含水率物理分离智能测量装置的含水率为准对含水分析仪进行标定设置；

13、方法3：

14、对于油井的检测，通过设置四通电动球阀，用于取样时控制管线操作切换，含水分析仪定时油井的油管的原油含水率进行检测，得到实时的含水率；

15、同时，油管的原油经过四通电动球阀进入原油含水率物理分离智能测量装置，进行含水率测量；然后，测得的含水率与电特性实时检测含水分析仪测得的含水率进行对比，如果有差别，就以原油含水率物理分离智能测量装置的含水率为准对含水分析仪进行标定设置。

16、进一步，所述的取样容器的体积与最小刻度单位比为200:1，保证含水率测量和标定的精度不小于0.5%的标准。

17、本发明还提供了一种原油含水率物理分离智能测量装置，采用上述任意一项所述的一种原油含水率物理分离智能测量标定方法，该装置包括：取样容器和视频识别单元，所述的取样容器为玻璃容器，所述的视频识别单元包括：摄像机；所述的玻璃容器内设置有搅拌器，玻璃容器底部通过单向排液阀连接有输油管线或油井；所述的玻璃容器上端通过进液阀与输油管线连通，或者玻璃容器上端通过四通电动球阀与油井内的油管连通；玻璃容器的侧表面设置有用于测量液体高度的刻度窗，玻璃容器外部设置有用于获取玻璃容器刻度值的摄像机；所述的摄像机通过支架安装在玻璃容器的刻度窗正面。

18、进一步，所述的玻璃容器外部套有加热护套。

19、进一步，所述的单向排液阀通过排液泵与输油管线或油井连通。

20、进一步，所述的四通电动球阀的四个端口分别连接有集输管线、单量管线、单流阀和取样管线连通，其中，四通电动球阀通过取样管线与玻璃容器连通，四通电动球阀通过单流阀与油管连通。

21、进一步，所述的单流阀与油管之间设置有含水分析仪。

22、进一步，该装置还包括智能控制单元，所述的进液阀、搅拌器、单向排液阀、摄像机、四通电动球阀均与智能控制单元电信号连接。

23、本发明的有益效果是：

24、1）本发明原油采用物理分层，通过视频识别单元自动识别物理分层后的油水层刻度来测量和标定含水率的精度，满足油田从油井井口到联合站的原油处理全流程生产，可保证测量识别精度不低于合格原油含水率小于0.5%的标准。本发明的方法使化验标定用取样原油不落地密闭循环使用，无环境污染，降低劳动强度。

25、2）本发明方法可以实现在线测量，由于本发明通过玻璃容器的原油采用物理方法进行理论计算，精度高，同时，还可以对装有含水分析仪的输油管线的测量的含水率的准确性，进行标定。

26、3）本发明玻璃容器外部套有加热瓷片，起到保护容器不被打坏和取样时加热的作用；设置搅拌器，促使油水在加热的情况下加速分离，密度轻的原油浮到上层，油水分离后在油水层有清晰的分界线。留有刻度窗，清晰的标识出刻度线，便于摄像机图像识别。

27、4）本发明入口管线有释压防溅油嘴放油时让油顺着杯壁缓流下来，油嘴采用两级喇叭口变径设计，中间采用多层细棉纱布保证含气高压原油可以顺着杯壁缓流下来。

28、5）本发明刻度尺每10毫升为一个刻度线，每次取样不低于2000毫升，玻璃量杯体积与最小刻度单位比为200:1，这样可保证测量识别精度不低于0.5%；另外刻度线和数字采用黑色，原油部分是黑色的，区别出来下面水和上面空余刻度更易于识别计算。

29、6）本发明增加储药罐用于加入微量的破乳剂，促使加快油水分离。

30、7）本发明设置固定底座，底座下面安装减震弹簧，主要目的防止原油液面晃动，便于清晰识别刻度窗上的刻度。

31、8）本发明安装于油井井口的装置由与井口管线连接的四通电动球阀代替进液阀，用于取样时控制管线操作切换，防止其他油井采出的原油通过集输管线倒流影响测量准确性。井口的排出阀管线与套管相连，取样的原油测量完成后将原油直接排到油井的套管内，防止环境污染及油样浪费。

32、9）本发明四通电动球阀在取样时切换到取样阀门开同时自动关闭集输管线阀门，防止其他油井采出的原油通过集输管线倒流影响。

33、上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚的了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明。