一种原油含水测量系统、装置及方法与流程

本发明涉及一种原油含水测量，特别涉及一种原油含水测量系统、装置及方法。

背景技术：

1、原油含水率动态测试方法在油田生产中得到了快速的发展，国内外先后开发出许多在线测试仪器，使用这些仪器后降低了劳动强度，节约了生产成本，提高了测试速度和测试精度，使油田自动化生产水平上升了一个新的高度。目前常用的动态测试方法有：电磁波法、密度法、电容法、射频电容法等。

2、电磁波法：近些年的研究中，学者们更倾向于从电磁波的角度来研究原油含水率的测试方法，做了大量的调查研究，并取得了不少成果。目前市场上也有很多种基于电磁波法测试原油含水率的仪器。依据不同的电磁波频率，目前市场上使用的电磁波主要有：微波、短波、基于电磁波测试原油含水率的方法主要有两大类，一是通过电磁波的共振技术来测试原油含水率；二是利用混合介质对电磁波的吸收特性来测试原油含水率。

3、短波吸收法：短波吸收法是通过电磁波的形式使电能辐射到混合介质中，其频率范围在3-30mhz。短波频率段的电磁波与介质作用主要体现在吸收能力上，根据油、水这两种介质对短波吸收能力的不同，检测出油、水混合液中水的含量。

4、微波法：微波是一种高频电磁波，频率范围约为300mhz-300ghz(波长1米~1毫米)，其传输主要依靠交变电场和交变磁场的相互感应。在微波通过电介质的时候，电介质会被极化，从而造成微波能量的衰减，从而可以测试出当微波通过待测物质时，前后衰减的变化值会间接反映物质的一些特殊性质。

5、密度法：密度法是利用油、水密度的差异特性来测试原油含水率，通过压力传感器测试原油的密度，利用原油含水率与原油密度之间的关系计算原油含水率。密度法的优点是不受混合液相间变化带来的影响，成本低，维护方便，但是当原油含水率较低时，油的密度和原油的密度相近，导致含水率测试的误差增大，因此该方法不适用于低含水率测试。

6、现有技术存在的问题：

7、1）现有技术中，测量油品中含水率依赖人工方式进行化验，人力成本投入大，人工劳动强度大；

8、2）现有技术对于复杂种类的油品适应性低，并且检测误差大，检测准确性低；

9、3）测量介质中包含气体，影响测量准确度。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种原油含水测量系统、装置及方法。

2、本发明提供了一种原油含水测量系统，包括：

3、多源传感器组件，包含多个功能不同的传感器单元，每一传感器单元用于获取加热腔内部的探测信号；

4、信号处理模块，所述信号处理模块包括：

5、信号处理电路，具有控制电路、处理矩阵以及多路采集电路；

6、其中，每一采集电路对应与一个传感器单元连接，多路采集电路分别独立的耦合至控制电路和处理矩阵，所述处理矩阵连接所述控制电路，所述控制电路用于控制采集电路与传感器单元之间的接通与断开；

7、所述处理矩阵包括前置处理单元和多个平行处理单元，前置处理单元用于通过采集电路连接至加热腔内部设置的热敏电阻，获取热敏电阻的测温信号，并将所述测温信号传递至前置处理单元，前置处理单元用于将所述测温信号进行adc单元信号转换后与设定阈值进行比较，当超过设定阈值时，前置处理单元生成一个反馈信号发送至控制电路，控制电路基于反馈信号控制采集电路与传感器单元之间的接通，采集电路开始采集多个功能不同的传感器单元的探测信号；

8、信号放大电路，具有多个平行放大单元，每一平行放大单元具有一基准控制部和放大器，且所述基准控制部对应与一个平行处理单元耦合，所述基准控制部用于将获取的经平行处理单元模数转化后的数字信号与设定的多个基准阈值进行比较，以获取数字信号对应的基准阈值，基于所述基准阈值，所述基准控制部来控制放大器将所述数字信号放大至设定值；

9、信号整形电路，具有多个平行设置的施密特触发器，每一施密特触发器用于与一平行放大单元对应连接，用于对放大后的数字信号进行信号整理，以剔除异常信号；

10、数模转换电路，具有多个平行设置的dac单元，每一dac单元对应与一所述施密特触发器连接，用于将整形后的数字信号转化为模拟信号；

11、抗干扰电路以及保护电路，所述抗干扰电路连接数模转换电路和保护电路，所述保护电路连接主控模块，主控模块通过通信单元与上位机连接；

12、多路模拟信号分别经所述抗干扰电路、保护电路传递至主控模块，将主控模块连接至上位机，上位机通过多路模拟信号进行结算得到当前含水率，对当前的含水率进行修正，得到修正含水率。

13、进一步地，还包括补偿模块，所述补偿模块具有温度补偿组件和压力补偿组件，所述温度补偿组件和压力补偿组件设置在加热腔内并与多个功能不同的传感器单元连接，且所述温度补偿组件和压力补偿组件分别与主控模块连接，上位机根据修正含水率和当前含水率之间的差值得到补偿参数，将所述补偿参数发送至主控模块，所述主控模块根据补偿参数分别经温度补偿组件和压力补偿组件对对应的多个功能不同的传感器单元进行补偿。

14、本发明还提供了一种原油含水测量装置，包含上述的原油含水测量系统，包括：探测器壳体以及设置在探测器壳体上的电气壳体；

15、在所述探测器壳体内部设置有加热腔，且沿所述探测器壳体内壁设置有隔离板，所述隔离板与所述加热腔之间设置有隔离空间，在所述隔离空间内布设有贴靠加热腔外壁设置的加热丝；

16、在所述加热腔内部设置有多个功能不同的传感器单元和补偿模块，所述补偿模块包括温度补偿组件和压力补偿组件，所述温度补偿组件和所述压力补偿组件设置在加热腔内并与多个功能不同的传感器单元连接；

17、所述电气壳体的内部设置有微型真空泵、电路板以及供电模块；

18、所述微型真空泵的吸气口通过管路经上电磁阀、上隔离罩与加热腔连接，微型真空泵和电路板分别与供电模块连接；

19、在加热腔下部设置有下电磁阀，下电磁阀下设置有吸管；

20、所述电路板上设置有信号处理模块、信号整形电路、数模转换电路、抗干扰电路、保护电路以及主控模块；

21、所述信号处理模块具有控制电路、处理矩阵以及多路采集电路，其中，每一采集电路对应与一个传感器单元连接，多路采集电路分别独立的耦合至控制电路和处理矩阵，所述处理矩阵连接所述控制电路，所述处理矩阵与所述信号整形电路连接，所述信号整形电路与所述数模转换电路连接，所述数模转换电路与所述抗干扰电路连接，所述抗干扰电路与所述保护电路连接，所述保护电路与所述主控模块连接，所述主控模块与上位机、微型真空泵以及加热丝分别电性连接；

22、多路模拟信号分别经所述抗干扰电路、所述保护电路传递至主控模块，将主控模块连接至上位机，上位机通过多路模拟信号进行结算得到当前含水率，对当前含水率进行修正，得到修正含水率；上位机根据修正含水率和当前含水率之间的差值得到补偿参数，将所述补偿参数发送至主控模块，所述主控模块根据补偿参数分别经温度补偿组件和压力补偿组件对对应的多个功能不同的传感器单元进行补偿。

23、进一步地，所述电气壳体的内部上设置有支撑板，所述电路板设置在支撑板上。

24、进一步地，所述电气壳体的内部设置有绝缘隔板，绝缘隔板将电气壳体的内部分成两个腔室，紧邻探测器壳体一侧的腔室用于微型真空泵和电路板的布设，另一腔室用于电源模块的布设。

25、进一步地，所述电气壳体的上设置有排气孔，所述排气孔通过排气管与微型真空泵的排气口连接。

26、进一步地，所述上隔离罩上设置有通孔，所述通孔用于通过管路与微型真空泵的吸气口连接。

27、进一步地，所述处理矩阵包括前置处理单元和多个平行处理单元，前置处理单元用于通过采集电路连接至加热腔内部设置的热敏电阻，获取热敏电阻的测温信号，并将所述测温信号传递至前置处理单元，前置处理单元用于将所述测温信号进行adc单元信号转换后与设定阈值进行比较，当超过设定阈值时，前置处理单元生成一个反馈信号发送至控制电路，控制电路基于反馈信号控制采集电路与传感器单元之间的接通，采集电路开始采集多个功能不同的传感器单元的探测信号；

28、信号放大电路，具有多个平行放大单元，每一平行放大单元具有一基准控制部和放大器，且所述基准控制部对应与一个平行处理单元耦合，所述基准控制部用于将获取的经平行处理单元模数转化后的数字信号与设定的多个基准阈值进行比较，以获取数字信号对应的基准阈值，基于所述基准阈值所述基准控制部来控制放大器将所述数字信号放大至设定值；

29、信号整形电路，具有多个平行设置的施密特触发器，每一施密特触发器用于与一平行放大单元对应连接，用于对放大后的数字信号进行信号整理，以剔除异常信号；

30、数模转换电路，具有多个平行设置的dac单元，每一dac单元对应与一所述施密特触发器连接，用于将整形后的数字信号转化为模拟信号。

31、本发明还提供了一种原油含水测量方法，包括上述原油含水测量装置包括如下步骤：步骤1）将原油含水测量装置插入至测量管道中，并使得吸管完全的浸入在测量管道的油液中；

32、步骤2）接通电源模块与微型真空泵和主控模块的连接，主控模块控制上电磁阀开启，然后控制微型真空泵进行工作，将加热腔内部抽真空，同时开启下电磁阀，由于加热腔相对于测量管道处于负压状态，则测量管道油液则通过所述吸管被吸入至加热腔内，待油液在加热腔达到设定高度后，主控模块控制微型真空泵停止工作，同时关闭上电磁阀和下电磁阀；

33、步骤3）主控模块控制电源模块与加热丝之间的开关闭合，将电源模块与加热丝接通，此时，主控模块控制设置在加热腔内部的热敏电阻工作，并控制多个功能不同的传感器单元处于断开状态；

34、步骤4）当热敏电阻测得加热腔内部的温度达到设定阈值时，控制电路控制采集电路与传感器单元之间的接通，采集电路开始采集多个功能不同的传感器单元的测量参数；

35、步骤5）测量参数经处理后再经主控模块传递至上位机，上位机根据当前的测量参数得到当前含水率；

36、步骤6）上位机对当前的含水率进行修正，得到修正含水率。

37、进一步地，上位机根据修正含水率和当前含水率之间的差值得到补偿参数，将所述补偿参数发送至主控模块，所述主控模块根据补偿参数分别经温度补偿组件和压力补偿组件对对应的多个功能不同的传感器单元进行补偿。

38、本发明提供了一种新型的同时测量多个参数的原油含水测量系统，避免了依赖人工方式进行化验，减小了人力成本投入，减小了人工劳动强度，该系统将多个传感器探头集成到一起形成复合型传感器，提高了对于不同种类的油品的适应性，具有测量准确、测量结果不受气体影响、运行稳定、全量程测量的优点，系统安装方便，便于维护。

39、传感器单元包括测量不同信号的传感器探头，提高了对于不同种类的油品的适应性，用于测量油品中测量参数，并传输至主控单元进行处理，发送至上位机进行分析，得到油品的含水率，并使用补偿单元对传感器单元进行补偿，提高了测量的准确性。