本發(fā)明屬于油田采輸油技術領域，具體涉及一種在線原油含水檢測儀及其檢測方法。

背景技術：

油井產液含水率對油田的開發(fā)具有重要的指導意義，直接影響原油的生產、計量、集輸、凈化、等各環(huán)節(jié)的管理，因此，在原油生產和儲運的過程中，都要原油含水率進行檢測，同時，準確及時的原油含水率在線檢測數據，能夠反映出油井的工作狀態(tài)，對管理部門減少能耗，降低成本，實現油田自動化管理，起著重要作用。

目前，油田針對油井產液油含水率的分析和檢測除手工化驗法以外，在線檢測方法主要有密度計法、γ射線法、電容法、短波法、射頻法等，這些不同形式的原油含水率測試儀器，雖然取得了一定的效果，但由于油井產液的成份異常復雜，機械雜質、膠質、結蠟、結垢及腐蝕等因素不同程度的存在，導致其穩(wěn)定性、準確性、可靠性及成本情況，不能滿足中國油田生產要求。因此，針對我國原油生產的特點，研究原油含水率的檢測的技術和方法，開發(fā)適用于我國原油含水率檢測技術，具有重要的社會意義和經濟價值。

技術實現要素：

本發(fā)明的目的是提供一種在線原油含水檢測儀及其檢測方法，能夠實時對管道輸送站點、采油井組和油井管道輸油的原油含水率進行精確測量，含水率測量范圍為0-100%。

本發(fā)明的技術方案為：

一種在線原油含水檢測儀，設置于輸油管道上， 所述的在線原油含水檢測儀包括測試管道、檢測儀主機和與檢測儀主機插接的兩個測試探針裝置；所述的測試管道與輸油管道連通，在測試管道的前段和后段上分別設置一個探針插入通孔；所述的檢測儀主機包括測量前端、采集與控制系統、通信系統、顯示系統和操作按鍵，采集與控制系統雙向連接測量前端、通信系統、顯示系統和操作按鍵；所述的測試探針裝置包括測量線纜、測量線纜的末端插設于測量前端，測量線纜的前端設置測量探針，兩個測量探針可分別通過兩個探針插入通孔密封的插入測試管道內；所述的測量前端包括震蕩電路、發(fā)射電路、接收電路和檢測轉換電路。

所述的測試探針裝置還包括測量鎖母套件和絕緣護套，測量鎖母套件可拆卸的連接在測量線纜的前端，測量鎖母套件中間套設所述的絕緣護套，絕緣護套中間包裹所述的測量探針，測量探針與測量線纜導通。

在兩個探針插入通孔之間的測試管道上設置有加熱器安裝凹槽，加熱器安裝凹槽內設置管道加熱器，所述的管道加熱器包括防護護套，防護護套內設置絕熱泡棉，絕熱泡棉內設置半導體加熱模塊和溫度繼電器，管道加熱器與所述的采集與控制系統連接。

所述的測試管道的入口端內設置有可拆卸的防堵塞孔板，防堵塞孔板上設置多個過濾通孔，防堵塞孔板對進入測試管道的待測原油進行氣液分離和雜質過濾。

所述的測試管道下部連接有防堵旁通管道，防堵旁通管道設置在防堵塞孔板內側的測試管道上；防堵旁通管道包括兩段分別與測試管道連通的豎直管和連接兩段豎直管的水平泄流管，水平泄流管的一端封閉、一端設置泄流閥，兩段豎直管段內均設置有定壓閥。

所述定壓閥在管壓大于2MPa時打開，防堵旁通管道過流。

所述的測量探針為黃銅鍍金材質探針，測量探針表面包覆防腐涂層，測量探針的測量端頭為帶有過流孔的球頭結構。

所述的通信系統為RS-485有線通信系統。

基于該在線原油含水檢測儀的檢測方法，一個測量探針把震蕩電路產生的恒頻、恒幅的原始電信號通過發(fā)射電路傳送到測試管道中，另一個測量探針接收經過油水混合物傳播后的衰減的信號并傳送至接收電路，接收電路將獲取到的衰減電信號與沒有衰減的原始電信號進行比較，得出原始電信號經過油水混合物后衰減的衰減值；檢測轉換電路將衰減值轉化為更易測量的電信號，然后將該電信號傳送至采集與控制系統，采集與控制系統計算出原油含水率顯示在顯示系統上或者通過通信系統將測得的含水率信息傳輸到相應的上位機系統上。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明結構簡單、自動化程度高、檢測精度高、可以實現對油井產出原油進行連續(xù)、高效、實用的含水率檢測。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的整體結構示意框圖；

圖2為本發(fā)明的整體結構示意圖；

圖3為本發(fā)明測試探針裝置的結構示意圖；

圖4為本發(fā)明測試管道、防堵塞孔板、防堵旁通管道及加熱器的安裝示意圖；

圖中，1-測試管道，2-檢測儀主機，3-測試探針裝置，4-探針插入通孔，5-測量線纜，6-測量探針，7-測量鎖母套件，8-絕緣護套，9-管道加熱器，10-防護護套，11-防堵塞孔板，12-防堵旁通管道，13-豎直管，14-水平泄流管，15-泄流閥，16-定壓閥。

具體實施方式

下面結合附圖對本發(fā)明進行進一步的說明，參見圖1-圖4所示的一種在線原油含水檢測儀，設置于輸油管道上，所述的在線原油含水檢測儀包括測試管道1、檢測儀主機2和與檢測儀主機插接的測試探針裝置3；所述的測試管道1與輸油管道連通，測試管道1上設有探針插入通孔4，通過對測試管道1中含氣量和滑脫速度的影響設計11mm、20mm、35mm等不同孔徑的測試管道1；所述的檢測儀主機2包括測量前端、采集與控制系統、通信系統、顯示系統和操作按鍵，通信系統為RS-485有線通信系統，負責將測得的含水率信息傳輸到相應的上位機系統上。采集與控制系統雙向連接測量前端、通信系統、顯示系統和操作按鍵；所述的測試探針裝置3包括測量線纜5、測量線纜5的末端插設于測量前端，測量線纜5的前端設置測量探針6，所述的測量探針6可通過探針插入通孔4密封的插入測試管道1內；所述的測量前端包括震蕩電路、發(fā)射電路、接收電路和檢測轉換電路。

所述的測試探針裝置3還包括測量鎖母套件7和絕緣護套8，測量鎖母套件7可拆卸的連接在測量線纜5的前端，測量鎖母套件7中間套設所述的絕緣護套8，絕緣護套8中間包裹所述的測量探針6，測量探針6與測量線纜5導通。

所述的測試管道1設置上設置有加熱器安裝凹槽，加熱器安裝凹槽內設置管道加熱器9，所述的管道加熱器9包括防護護套10，防護護套10內設置絕熱泡棉，絕熱泡棉內設置半導體加熱模塊和溫度繼電器，管道加熱器9與所述的采集與控制系統連接；半導體加熱模塊不僅能加熱測試管道1達到需要的溫度，避免測試管道1因結蠟而堵塞，還能彌補傳統的加熱絲加熱電壓高、電流大等缺點，而且其僅需要低壓直流24V，1A即可完成加熱。防護護套10和絕熱泡棉使得測試管熱轉化效率達到90%以上，同時保護繼電器和半導體加熱模塊。

所述的測試管道1的入口端內設置有可拆卸的防堵塞孔板11，防堵塞孔板上設置多個過濾通孔，防堵塞孔板11對進入測試管道的待測原油進行氣液分離和雜質過濾，帶壓力的油水氣混合物中的氣因旋流原理初步分離；多個過濾通孔中最大的過濾通孔為8mm，有效的避免了輸油管道中毛氈或者膠皮對測試管道1的堵塞，防堵塞孔板11位于油水混合物進入測試管道1的入口，便于生產過程中的清洗和更換；

所述的測試管道1下部連接有防堵旁通管道12，防堵旁通管道12設置在防堵塞孔板11內側的測試管道1上；防堵旁通管道12包括兩段分別與測試管道1連通的豎直管13和連接兩段豎直管13的水平泄流管14，水平泄流管14的一端封閉、一端設置泄流閥15，兩段豎直管13段內均設置有定壓閥16；當輸油管道中壓力不平衡時，定壓閥16在管壓大于2MPa時打開，防堵旁通管道12過流，保障正常生產。

所述的測量探針6為黃銅鍍金材質探針，測量探針6表面包覆防腐涂層，測量探針6的測量端頭為帶有過流孔的球頭結構，滿足5MPa、400M³/天壓力下的長時間沖刷。

本發(fā)明的工作原理是：

本發(fā)明基于高頻電磁波波導傳播原理，發(fā)射的電磁波通過油水混合介質后，其幅度和相位都會產生一定變化，通過測量其電信號的衰減程度而得出油水含量比值，其物理理論基礎均是基于經典的麥克斯韋方程。當利用電磁波信號測量輸油管線中的流體時，鋼質輸油管線是良好的導體而構成波導，從而束縛和引導電磁波的傳播。油水混合物是有損耗媒質，從而導致電磁波的幅度衰減和相位偏移。因此，管道中的波導特性是由管線和流體共同決定的。波導測量方法是利用發(fā)射天線激勵一定模式和一定頻率的電磁波，然后利用接收天線檢測出導波的衰減和相移，從而得到探測范圍內流體的電性參數，進而利用水與油的電性參數差異得出含水率。

一個測量探針6把震蕩電路產生的恒頻、恒幅的原始電信號通過發(fā)射電路傳送到測試管道中，另一個測量探針6接收經過油水混合物傳播后的衰減的信號并傳送至接收電路，接收電路將獲取到的衰減電信號與沒有衰減的原始電信號進行比較，得出原始電信號經過油水混合物后衰減的衰減值；檢測轉換電路將衰減值轉化為更易測量的電信號，然后將該電信號傳送至采集與控制系統，數據采集和控制部分為數據運算和數據傳輸的核心，它負責通過線性矯正和加權平均值算法計算出實時含水率值，采集速率達到200Ms一次，其測量精度可達到5%之內，重復精度1%；采集與控制系統計算出原油含水率顯示在顯示系統上或者通過RS-485有線通信系統將測得的含水率信息傳輸到相應的上位機系統上。

本發(fā)明的內容不限于實施例所列舉，本領域普通技術人員通過閱讀本發(fā)明說明書而對本發(fā)明技術方案采取的任何等效的變換，均為本發(fā)明的權利要求所涵蓋。