一種基于射頻法的井口原油含水率在線直測裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及石油行業(yè)測量儀表技術(shù)的研究領(lǐng)域，具體涉及一種基于射頻法的井口原油含水率在線直測裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]原油含水率既是油井重要的油藏?cái)?shù)據(jù)，也是重要的生產(chǎn)參數(shù)，對于確定出水、出油層位，估計(jì)產(chǎn)量和預(yù)測油井的開發(fā)壽命以及油田的產(chǎn)量質(zhì)量控制、油井狀態(tài)檢測、降低成本和采油管理自動(dòng)化具有重要的意義和實(shí)用價(jià)值。
[0003]目前國內(nèi)各油田原油含水率的測量方法主要分為兩種，即人工取樣化驗(yàn)法和在線測量法。人工取樣測量法根據(jù)油水分離手段的不同分為蒸餾法、卡爾一費(fèi)休法等。在線測量法根據(jù)原理不同分為電容法、密度法、γ射線法、微波法、射頻法等。
[0004]電容法利用水和油介電常數(shù)相差很大的原理，通過測量混合流體經(jīng)過兩個(gè)同軸電極時(shí)，電路中電容值的變化得到含水率。密度法是確定含水原油的密度后，根據(jù)純水密度和純油密度，計(jì)算出原油含水率。γ射線法利用碳、氧元素對低能γ射線吸收不同，通過測量混合液中碳、氧含量計(jì)算出原油含水率。微波法基于微波在混合介質(zhì)中傳播時(shí)，相位因油水比例不同發(fā)生變化，通過對相位的測量，得到原油含水率。射頻法通過發(fā)射器對測量介質(zhì)發(fā)射高頻電磁波，利用油和水吸收波的能量不同，通過精確測量透射電磁波的強(qiáng)度來判斷含水率。
[0005]人工取樣化驗(yàn)法的取樣時(shí)間長，人工勞動(dòng)強(qiáng)度大，隨機(jī)性強(qiáng)，誤差大，效率低，無法實(shí)現(xiàn)連續(xù)測量，不能夠?qū)崟r(shí)反映井口原油含水率的變化趨勢；電容法受傳感器固有電容的影響，無法測量“水包油”的狀態(tài)，僅適用于中低含水階段的測量;密度法受原油含砂、含氣影響大，測量精度低，僅適于高含水測量；γ射線法存在射線輻射，且設(shè)備價(jià)格昂貴、維護(hù)困難;微波法的測量原理屬于對管內(nèi)兩相流點(diǎn)線式的采樣，不能全面反映混合兩相流的情況，現(xiàn)場工況條件下精度無法滿足要求。射頻法相比以上幾種方法，具有測量范圍寬，測量精度高，維護(hù)方便的優(yōu)點(diǎn)，但其設(shè)備目前成本較高，且探頭長時(shí)間與原油接觸易結(jié)蠟，無法在單井產(chǎn)量低、含蠟高的長慶油田進(jìn)行大規(guī)模推廣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有設(shè)備成本高，探頭長時(shí)間與原油接觸易結(jié)蠟的問題，提供研發(fā)一種基于射頻法，成本低，全量程，適合長慶油田單井井口使用，能夠?qū)崟r(shí)在線對原油含水率進(jìn)行精確測量的裝置。本發(fā)明的技術(shù)方案是提供了一種基于射頻法的井口原油含水率在線直測裝置，包括測量傳感器、防爆接線盒和室外防爆箱，所述測量傳感器包括探頭、接頭體、測量電路板、護(hù)管、殼體、對接體、壓緊螺柱和信號線，所述殼體內(nèi)部設(shè)置有護(hù)管，殼體上端通過絲扣與對接體連接，殼體下端與接頭體焊接，所述護(hù)管內(nèi)部設(shè)置有測量電路板，且護(hù)管下端通過螺紋連接與接頭體連接，所述接頭體底部連接有探頭，且探頭與信號線末端連接，所述信號線穿過測量電路板，通過壓緊螺柱固定于對接體，所述測量傳感器上端的信號線穿過防爆軟管連接到防爆接線盒，且信號線穿過穿線管連接到室外防爆箱。
[0007]上述測量電路板上設(shè)置有測量電路，所述室外防爆箱上設(shè)置有數(shù)據(jù)綜合處理電路，所述測量電路包括依次連接的射頻信號發(fā)生器、射頻信號接收器、信號運(yùn)算放大電路及信號轉(zhuǎn)換電路，所述數(shù)據(jù)綜合處理電路包括依次連接的A/D數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器、中心處理器及通訊接口。
[0008]上述探頭內(nèi)部設(shè)置有加熱絲，探頭上部設(shè)置有護(hù)罩，且護(hù)罩通過螺釘連接與接頭體連接，所述探頭的幾何形狀為流線型，材質(zhì)為不銹鋼，且探頭表面添加0.2mm厚度瓷材料涂層。
[0009]上述接頭體內(nèi)部的上面設(shè)置有絕緣套，絕緣套內(nèi)部設(shè)置有鎖緊螺母，所述探頭與接頭體通過鎖緊螺母連接，且探頭與接頭體之間設(shè)置有絕緣墊。
[0010]上述壓緊螺柱側(cè)面與對接體相接處設(shè)置有鋼墊，壓緊螺柱底面與對接體相接處設(shè)置有膠墊。
[0011]上述射頻信號發(fā)生器使用JA8集成電路芯片，所述射頻信號接收器使用LM124A集成電路芯片。
[0012]上述A/D數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器使用AD7710芯片。
[0013]上述中心處理器采用AVR單片機(jī)技術(shù)，且中心處理器上設(shè)置有數(shù)據(jù)存儲器，所述數(shù)據(jù)存儲器采用I2C容的存儲芯片技術(shù)，存儲容量達(dá)1MB。
[0014]上述通訊接口采用RS485總線。
[0015]本發(fā)明的有益效果:
(1)本發(fā)明的這種基于射頻法的井口原油含水率在線直測裝置解決了目前長慶油田單井井口無法實(shí)時(shí)在線監(jiān)測含水率的問題，解決人工取樣勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率低、隨機(jī)性大、誤差大等安全、環(huán)保、節(jié)能等技術(shù)瓶頸問題，能夠適應(yīng)長慶油田油井含水范圍寬、產(chǎn)量低、間歇出液井多、含蠟量高的特點(diǎn)，可在長慶油田進(jìn)行大規(guī)模推廣使用。
[0016](2)本發(fā)明的這種基于射頻法的井口原油含水率在線直測裝置的數(shù)據(jù)處理電路可以對井場中所有井口測量傳感器的測量電路傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行處理，即“一對多”的數(shù)據(jù)處理方式，一個(gè)井場只需配備一套數(shù)據(jù)處理電路，測量傳感器與數(shù)據(jù)處理電路剝離，降低了生產(chǎn)投入成本。
[0017](3)本發(fā)明的這種基于射頻法的井口原油含水率在線直測裝置通過設(shè)置探頭幾何形狀計(jì)為流線型，保證探頭能夠充分接觸油水介質(zhì)，提高了測量精確度，并且通過在探頭內(nèi)部鑲嵌加熱絲，解決了探頭長時(shí)間與原油接觸易結(jié)蠟的問題，通過采用不銹鋼的探頭，且在探頭表面添加0.2mm厚度瓷材料涂層，使得探頭能夠耐高溫、磨損、腐蝕，大大減少原油中泥沙對探頭的損傷。
[0018](4)本發(fā)明的這種基于射頻法的井口原油含水率在線直測裝置通過在接頭體內(nèi)部的上面設(shè)置絕緣套以及在探頭與接頭體之間設(shè)置有絕緣墊可以有效防止電路發(fā)生短路，通過用鎖緊螺母連接探頭與接頭體避免了在測量過程中探頭發(fā)生移動(dòng)，影響測量準(zhǔn)確性。
[0019](5)本發(fā)明的這種基于射頻法的井口原油含水率在線直測裝置通過使用JA8集成電路芯片作為射頻信號發(fā)生器以及使用LM124A集成電路芯片作為射頻信號接收器，既保證了信號穩(wěn)定，又耐高溫、耐低溫，長期使用也可保證測量精度與可靠運(yùn)行。
[0020](6)本發(fā)明的這種基于射頻法的井口原油含水率在線直測裝置的A/D數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器采用Σ-△技術(shù)，使用AD7710芯片，具有24位無失碼性能，實(shí)現(xiàn)電流信號到數(shù)字信號的高精度轉(zhuǎn)換。
[0021](7)本發(fā)明的這種基于射頻法的井口原油含水率在線直測裝置的中心處理器，基于ATmegal 28單片機(jī)設(shè)計(jì)，采用AVR單片機(jī)技術(shù)，具備高速數(shù)據(jù)運(yùn)行處理能力，數(shù)據(jù)存儲器采用1?的存儲芯片技術(shù)，存儲容量達(dá)1MB，能夠存儲多個(gè)數(shù)據(jù)。
[0022](8)本發(fā)明的這種基于射頻法的井口原油含水率在線直測裝置采用的RS485總線通訊接口，組網(wǎng)方便，傳輸距離遠(yuǎn)，具有防雷設(shè)計(jì)和干擾信號隔離功能。
[0023]以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
【附圖說明】
[0024]附圖1為本裝置現(xiàn)場連接示意圖。
[0025]附圖2為本裝置的電路框圖。
[0026]附圖3為本裝置的測量傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]附圖標(biāo)記說明:1、測量傳感器;2、防爆接線盒;3、室外防爆箱;4、探頭;5、護(hù)罩;6、接頭體;7、測量電路板;8、護(hù)管;9、殼體;10、對接體;11、壓緊螺柱;12、信號線。
【具體實(shí)施方式】
[0028]實(shí)施例1:
本實(shí)施例提供了一種如圖1所示的基于射頻法的井口原油含水率在線直測裝置，包括測量傳感器1、防爆接線盒2和室外防爆箱3，所述測量傳感器1包括探頭4、接頭體6、測量電路板7、護(hù)管8、殼體9、對接體10、壓緊螺柱11和信號線12，所述殼體9內(nèi)部設(shè)置有護(hù)管8，殼體9上端通過絲扣與對接體10連接，殼體9下端與接頭體6焊接，所述護(hù)管8內(nèi)部設(shè)置有測量電路板7，且護(hù)管8下端通過螺紋連接與接頭體6連接，所述接頭體6底部連接有探頭4，且探頭4與信號線12末端連接，所述信號線12穿過測量電路板7，通過壓緊螺柱11固定于對接體10，所述測量傳感器1上端的信號線12穿過防爆軟管連接到防爆接線盒2，且信號線12穿過穿線管連接到室外防爆箱3。
[0029]進(jìn)一步的，所述測量電路板7上設(shè)置有測量電路，所述室外防爆箱3上設(shè)置有數(shù)據(jù)綜合處理電路，所述測量電路包括依次連接的射頻信號發(fā)生器、射頻信號接收器、信號運(yùn)算放大電路及信號轉(zhuǎn)換電路，所述數(shù)據(jù)綜合處理電路包括依次連接的A/D數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器、中心處理器及通訊接口