[发明专利]一种油水界面的测量方法

说明书

技术领域

本发明属于自动测量技术领域，特别涉及一种测量油水界面的方法，主要应用于原油储油罐中油水界面的测量。

背景技术

原油开采过程中，特别是油田开采后期，需要向地下注入大量的水来提高压力获取石油。这样开采得到的原油中就含有大量的水和泥沙。在高温(80℃)的沉降罐中，由于重力作用油水分层。如何获得分层后油水界面的位置及时排除水成为需要解决的问题。当前油水分界面的测量主要分为接触式测量和非接触式测量。

接触式测量主要采用浮子式液位测量器、电容式液位测量仪、差压式液位测量仪等。其中，浮子式液位测量器是将浮子漂浮在测量的液体上面，将液位变化转换为相应的电信号；但是测量过程中浮子易受液体波动、石油粘结物的影响，机械本身可动部件的影响也会给测量带来问题，导致偏差较大。电容式液位测量仪将电容器浸入油罐中，测量电容器的电容值来判断分界面的位置；由于影响电容的周围因素较多，这种方法不易准确测量油水界面间的乳化层。压差式液位测量仪是将压差变送器浸入油罐中，通过仪表测量液面的压力差，根据液体密度的改变会导致检测到的压力差变化，从而测得液位；但是由于罐底引压管线常被沉淀物、粘稠介质堵塞，影响压力传递，特别是在寒冷季节堵塞更加严重，必须定期排污，使得维护量大。

非接触式测量主要采用超声波液位测量仪、微波液位测量仪等。超声波液位测量仪是根据脉冲液面产生回波方式工作，利用接收的反射波信号得到离被测物体表面的距离，只能应用于油面高度测量。微波液位测量仪有两种方式，一种为雷达式液位测量，另一种是通过微波发生与接收装置，计算微波信号透射系数、反射系数等参数判断油水界面；其优势在于受介质密度、压力、环境温度以及湿度等一些因素的作用较小。

授权公告号为CN 2246795Y中国实用新型专利公开了一种大罐油水界面测量装置，该测量装置利用线圈辐射高频信号，并由置于同一金属罐体的接收线圈接收，由微安表显示接收信号的大小。此装置采用接触式测量，用接收线圈接收电磁波的反射信号，由于电磁波的传播特性，接收线圈会接收到大量的绕射、多径反射后的电磁信号，另外由于线圈辐射电磁波的方向性不明确，这样就加大了干扰信号的产生范围，使得这种方法的测量精度大大减小。而且根据天线的特性，当发射线圈或接收线圈与油、水等介质接触后，其特性发生极大改变，这对高频信号的辐射与接收是极其不利的，会给测量结果带来误差。

专利申请号为201010550526中国发明专利申请公开了一种原油储罐油水界面测量装置，该装置利用单片机控制微波发射阵列产生微波信号，信号在油层、水层、空气层等不同介质内传播，经储油罐反射后由接收单元接收，通过比较接收信号幅度的强弱来判定发射单元所处位置并计算出油水分界面。专利号为201320891190.1的中国实用新型专利公开了一种油水界面测量仪，该测量仪利用移动式电磁发射接收阵列发射电磁信号，并利用同一阵列接收反射信号。前述两种测量装置未考虑天线发射与接收的极化特性，忽略了微波信号绕射、油气界面的反射、极化方向对反射信号强弱对测量精度带来的影响，为了测量精度，需要建立矩阵发射单元，使得装置结构复杂，给装置的稳定性与可靠性带来极大的挑战，使得后期维护也变得更加困难。而且构成矩阵发射单元的成本较高，在经济效益上并不十分理想。

发明内容

本发明的目的是提供一种测量精度高、能够避免微波信号传输对接收造成影响的测量油水界面的方法。

为了实现上述目的，本发明采取如下的技术解决方案：

一种油水界面的测量方法，包括以下步骤：

步骤1、将极化天线对放入待测量介质中，其中的一个极化天线作为发射天线，另一个极化天线作为接收天线，该两个极化天线极化方向相同且平行间隔设置；

步骤2、使极化天线对在待测量介质中沿竖直方向移动，移动过程中发射天线辐射信号，接收天线接收信号；

步骤3、记录极化天线对移动过程中不同位置处的接收信号幅值，极化天线对的单向移动总距离为H，极化天线对移动一次的单位距离为l，n表示极化天线对所处的位置，n位置处的接收信号幅值为Q(n)，极化天线对移动一个行程可以测得N个不同位置处的接收信号幅值，N＝H/l，n＝1,…,N；

步骤4、计算各个位置处的接收信号幅值Q(n)与原油中信号幅值参考值Q_H差值的绝对值R(n)以及接收信号幅值Q(n)与水中信号幅值参考值Q_L差值的绝对值X(n)：

R(n)＝|Q(n)-Q_H|，

X(n)＝|Q(n)-Q_L|；