原油含水率测量方案设计

1万 · 2020-1-23 13:16

原油含水率测量方案设计

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油田中开采出来的大都是乳化原油，微小的水分子分散融合在油液中使得水珠难以
聚合。依据斯托克斯定律，在油水混合物中水珠的沉降取决于水珠半径的大小。电脱法
就是使高压电场中的水分子发生电极化，使带相反电荷的水分子相互吸引、融合，加大
了水珠半径，进而沉降下来完成油水分离。将计量量筒内添加入取样原油，在由高频脉
冲电源建立的高频电场作用下，使得电场中的油、水混合物反复极化，通过相反电荷之
间的作用力使得水分子界面膜破坏或削弱，在电极化作用下，相近小水滴相互吸引凝聚，
水珠不断聚集，水分子沉降速度变快，从而实现油、水不同组分的分离过程。通过得到
分离后的脱水量进而计算得出取样原油的含水率百分比。电脱法利用高压电场分离乳化
原油中的水分十分有效，但费时且耗能严重，测量随机性大，不能满足在线准确测量的
需要。

1万 · 2020-1-23 13:18

目前蒸馏法在我国油水混合物的含水率测量中得到了广泛使用，检测过程为:为增
大待测原油的受热面积使原油液均匀受热，需要在待测原油中加入部分与水不相溶的有
机溶剂，然后将混合均匀的待测原油倒入圆底烧瓶中均匀加热。在回流条件下，根据三
者的沸点不同，用低于原油沸点的温度加热，再冷凝，这样即可将水从原混合液分离出
来。
通过测量接收器内所得到的水含量，进一步得出所测原油含水率。蒸馏法测量非常
准确，且所测范围可达到满量程，实验简单安全，成本低，为国内各部门离线测量普遍
采用。但它仅适宜于化验室进行，需要进行人工取样，且存在代表性，连续性差，测量
时间长等问题，不能满足现场及时测量的需要。

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在电场研究中，遵循Maxwell理论可知，油水混合物在交变电场作用下，其内部形
成的电流与原油介质的介电常数、电导率有着正比例关系，因此可以将介电常数和电导
率称之为混合液的电学特性。目前应用较为成功的是利用油水混合物电学特性来测量原
油含水率。油本身是不导电的，油水混合物中含有的矿化水使得原油拥有了导电性，当
原油中的含水量发生变化时，其混合液的总电导率随着含水量的增加而变大，通过测得
油水混合物的总电导率推导即可得到相应的原油含水率。

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在线含水率测量仪结构由自动取样装置、测量装置、控制及处理装置三部分组成。
自动取样装置主要完成对原油混合液的自动取样，它主要包括并联进出管汇、电控球阀、
循环泵、自动排气阀等部件;测量装置主要由电磁电导测量传感器组件、伴热及搅拌装
置、液位传感器及温度传感器等组成，主要实现液位、温度及原油含水率的信号检测;
控制及处理装置主要由主控制器(C STM32单片机)、信号发生电路及接收电路、A/D转
换采集及无线数传模块等部件组成，它是整个测量系统的控制核心，协调控制自动取样
装置和测量装置，完成原油含水率的在线检测和远程数据传输。该系统的总体结构框图

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