[其他]原油含水率自动监测仪

说明书

本发明是一种现代化测量分析仪器，它适用于原油或其他油品含水率的自动测定分析。

在现行的油田开发过程中，为了准确地统计各采油队直至单井的纯油产量，原油含水率的测量，是油田计量工作中重要的一环。

就发明人所知，测量原油含水率的已有技术是，取样蒸馏化验法、电容法和微波法。取样馏蒸化验法，费工费时，误差大，并且不能及时了解输油管道内原油含水率的变化情况。用电容法测量含水率时，如果原油含水率大于30%，电容法无法使用。而油田在进入开采中期，特别是后期之后，原油含水率普遍超过30%，有时甚至达到80%以上，在这种情况下，电容法根本无法普遍采用。而采用微波法测量含水率时，由于原油对微波的反射系数，与油包水或水包油的状态有关，需要根据情况，增加补偿电路，对测量数据进行修正，给测量工作带来不少麻烦。

本发明所述的原油含水率自动监测仪，其主要特点是，利用油和水对X射线吸收强弱不同的方法来测定原油含水率的。因为X射线是作用于原子的，物质对X射线的吸收与原子结合成分子的化学性质无关，也与水包油或油包水的状态无关，不因油包水或水包油引起测量误差。

为了说明水和油对X射线的吸收情况，假设每分钟有N（O）条X射线穿过高度为L的空载容器打到荧光屏上。将容器注满水，水的厚度应是L，这时每分钟打到荧光屏上的X射线数为N（水），N（水）和N（O）的关系式为：

N（水）＝N（O）e^{-M（水）·L}

M（水）是水对X射线的吸收系数。

止式可以改写为

M（水）＝ 1/(L) Ln（ (N（o）)/(N（水）) ）

如果在容器里注满油，则有

N（油）＝N（O）e^{-M（油）·L}

或

M（油）＝ 1/(L) Ln（ (N（o）)/(N（油）) ）

一般情况下，作为容器的输油管道里流过的原油是油水二相的，如果油、水分界面清楚，

L＝L（水）+L（油）

这时每分钟打到荧光屏上的X射线数N（混）为

N（混）＝N（O）e^{-〔M（水）·L（水）+M（油）·L（油）〕}

容器中的原油含水率可以写为

P＝L（水）/L

而L（水）＝LP

L（油）＝L-L（水）＝（1-P）L

代入N（混）的表示式

(N（O）)/(N（混）) ＝e^{〔M（水）-M（油）〕P-M（油）·L}

或

P＝ (LnN（O）-LnN（混）-LM（油）)/(L〔M（水）-M（油）〕)

原油含水率自动监测仪的测量系统由四部分组成。

1、X射线源：它放出特定能量的X射线。

2、碘化钠（NaI）晶体：它的作用类似荧光屏，接受一条X射线，发出一次闪光。

3、光电倍增管：射线在碘化钠晶体上引起的闪光，透过光电倍增管的玻璃管壁，照在光阴极上，立即有光电子发射出来，再经过电子倍增板的倍增作用，最后被电子收集板收集，输出一个电脉冲信号。

4、电子学线路：用于记录光电倍增管输出的电脉冲信号，它包括：

①、放大器：把光电倍增管的输出信号放大。

②、单道脉冲幅度分析器：用于甄别电信号的强弱，把需要的信号取出来。

③、计算机：将单道脉冲幅度分析器输出的信号，送入电子计算机。计算机根据每一分钟输入信号的多少，按照计算程序，计算出原油含水率。

整个仪器的工作过程是这样的：X射线源放出X射线，射线穿过输油管道内的原油，有的被吸收掉了，没有被吸收的X射线，进入碘化钠晶体引起闪光，光线透过光电倍增管的玻璃壁，照在光阴极上，发射出电子，电子在电子倍增板上不断地倍增，最后被电子收集板收集，输出一个电信号，信号经放大器放大，输入到单道脉冲分析器，把需要的信号记录下来，再送入计算机，计算机里固化有计算程序，可根据每分钟输入信号的多少，计算出每一时刻的原油含水率。

在实际测量时，由于输油管道的材料是钢铁，对X射线的吸收很历害，使X射线不易穿过管壁。为了使X射线能穿过管壁，须在管道两侧开测量窗，并用某种材料把窗口堵住，使得原油不能从窗口流出。这种材料既要能经受原油的压力，又要对X射线吸收不强。因此，这种材料必须是原子量小，刚性又好的金属。作为例子，我们选用一定厚度的铍板作为窗材料。为了防止油水对铍窗的腐蚀，可以在铍窗内表面复盖一定厚度的塑料薄膜。