一種油水界面測量儀的制作方法
【專利摘要】一種油水界面測量儀，包括儲(chǔ)油罐、檢測模塊、控制模塊，檢測模塊包括保護(hù)外殼、伺服電機(jī)、滾珠絲杠和電磁變送器；滾珠絲杠的一端連接伺服電機(jī)，另一端連接保護(hù)外殼，滾珠絲杠上安裝有電磁探極陣列板，電磁探極陣列板能在滾珠絲杠上豎直運(yùn)動(dòng)，電磁探極陣列板上設(shè)有電磁探極，電磁探極陣列板與用于向電磁探極提供電磁信號(hào)的電磁變送器相連接；控制模塊分別于伺服電機(jī)和電磁變送器電連接；本實(shí)用新型設(shè)計(jì)所述的油水界面測量儀，利用介質(zhì)的介電常數(shù)越大，穿過介質(zhì)的電磁波衰減越大的原理，由電磁探極在不同高度發(fā)射和接收電磁信號(hào)的變化測量原油層c和水層a等的分界面，具有測量準(zhǔn)確、設(shè)計(jì)新穎、結(jié)構(gòu)簡單的特點(diǎn)。
【專利說明】一種油水界面測量儀
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及石油生產(chǎn)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種油水界面測量儀。
【背景技術(shù)】
[0002]從地下采集原油時(shí)，由于現(xiàn)有的采集方式的原因，開采出的原油含水量較大。因此在分離原油時(shí)，必須將原油和水的油水混合物送入油水分離罐中靜置一段時(shí)間。在重力和浮力作用下，油水混合物中的小水滴沉淀到分離罐的底層，形成水層a ;油滴上浮于分離罐的頂層，形成原油層c ;原油層c和水層a中間為油水混合層b。在原油生產(chǎn)過程中，為了方便原油的提取，水層a、油水混合層b、原油層c和空氣層d之間分界面的檢測是至關(guān)重要的。然而由于油水混合物的物理特性復(fù)雜，油水界面的檢測特殊，所以現(xiàn)今在國內(nèi)仍然多數(shù)是采用原始的人工檢測方法，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。
[0003]在現(xiàn)有技術(shù)中，往往也使用電磁波吸收型液位計(jì)測量原油層等的液位高度。人們將容器中液體介質(zhì)的高低稱為液位，用于測量液位的儀表稱為液位計(jì)。利用液體介質(zhì)吸收電磁波的能力來檢測液位高度的液位計(jì)就稱為電磁波吸收型液位計(jì)。電磁波吸收型液位計(jì)的工作原理是通過電磁波發(fā)射裝置向外輻射電磁波，電磁波穿過介質(zhì)，經(jīng)介質(zhì)的吸收和反射后，由接收裝置接收回波信號(hào)。由于不同介質(zhì)吸收電磁波的能力不同，通過接收裝置接收到的回波信號(hào)的強(qiáng)度就各不相同，比較相鄰的兩個(gè)接收裝置接收回波信號(hào)，就能判斷介質(zhì)的液位高度。
[0004]實(shí)驗(yàn)證明，介質(zhì)的介電常數(shù)越大，穿過介質(zhì)的電磁波衰減越大。原油和水的介電常數(shù)相差很大，在測量原油層的液位高度時(shí)，可以利用由介電常數(shù)造成的差異定位原油層的液位高度。在常溫下，水的相對介電常數(shù)為80左右，純凈原油的相對介電常數(shù)為2.3左右，所以介質(zhì)不同，介電常數(shù)差異巨大。
[0005]參見圖2，現(xiàn)有技術(shù)中，利用電磁波吸收型液位計(jì)測量油水混合物的工作原理，油水界面測量儀為分布式的電磁探極結(jié)構(gòu)，測量儀中的液位計(jì)11由電磁變送器12、聚乙烯四氟管13和探極14組成，電磁變送器12與位于聚乙烯四氟管13內(nèi)均勻分布的探極14電連接，電磁變送器12將通過探極14向外輻射電磁波，探極14與儲(chǔ)油罐I的罐壁之間的形成了多個(gè)層面檢測橫斷面。測量儀中的多個(gè)探極14自上而下進(jìn)行電磁波的發(fā)射。由于每個(gè)橫斷面所處的介質(zhì)層不同，探極14發(fā)射出去的電磁波的衰減強(qiáng)度不同。介質(zhì)的介電常數(shù)越大，穿過介質(zhì)的電磁波衰減越大。在測量儀中，處于水層a的探極14，發(fā)射出去的電磁波的衰減強(qiáng)度最大；處于油水混合層b次之，處于原油層c再次之，空氣中最小。在探極14恒定有序的發(fā)出橫向電磁波信號(hào)的同時(shí)，接收裝置接收經(jīng)過介質(zhì)衰減后的回波信號(hào)，以回波信號(hào)強(qiáng)度判斷每個(gè)電極所處的高度和所處的介質(zhì)。通過回波信號(hào)差異較大的相鄰兩個(gè)電極的高度，判斷液體介質(zhì)的層高。
[0006]但這種油水界面測量儀存在一定的缺點(diǎn)。由于兩個(gè)探極14之間存在一定設(shè)置間距。間距較小時(shí)，兩個(gè)電極之間會(huì)產(chǎn)生干擾信號(hào)影響信號(hào)的準(zhǔn)確性；間距較大時(shí)，不能準(zhǔn)確測量原油層c與其他介質(zhì)層的分界面，降低了采取的效率，還會(huì)導(dǎo)致在生產(chǎn)時(shí)誤將其他介質(zhì)當(dāng)做原油采取。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型的目的在于提供一種油水界面測量儀，能夠準(zhǔn)確的檢測出油水分離罐中原油層、油水混合物層和水層的位置，具有測量準(zhǔn)確、設(shè)計(jì)新穎、結(jié)構(gòu)簡單的特點(diǎn)。
[0008]為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案為:
[0009]一種油水界面測量儀，包括儲(chǔ)油罐1、檢測模塊2、控制模塊3，所述檢測模塊2包括豎直貫穿儲(chǔ)油罐I的保護(hù)外殼4和設(shè)置在保護(hù)外殼4頂部的伺服電機(jī)5，所述檢測模塊2還包括滾珠絲杠6和安裝在儲(chǔ)油罐I外側(cè)頂端的電磁變送器7 ;所述滾珠絲杠6的一端連接伺服電機(jī)5，另一端連接保護(hù)外殼4的底部，所述滾珠絲杠6上安裝有電磁探極陣列板8，所述電磁探極陣列板8能在滾珠絲杠6上豎直運(yùn)動(dòng)，電磁探極陣列板8上設(shè)有用于發(fā)射和接收電磁信號(hào)的電磁探極9 ;所述電磁探極陣列板8與用于向電磁探極9提供電磁信號(hào)的電磁變送器7相連接；所述檢控制模塊3分別于伺服電機(jī)5和電磁變送器7電連接。
[0010]所述檢測模塊2還包括設(shè)置在保護(hù)外殼4內(nèi)壁設(shè)有標(biāo)尺10，標(biāo)尺10的刻度間隔為h2。
[0011]所述保護(hù)外殼4為中空的聚乙烯四氟管。
[0012]所述電磁探極9間隔均勻的豎直分布在電磁探極陣列板8上，間距為hi。
[0013]所述標(biāo)尺10的刻度間隔為h2小于電磁探極9間隔hi。
[0014]本實(shí)用新型的工作原理為:
[0015]本實(shí)用新型設(shè)計(jì)所述的油水界面測量儀，利用介質(zhì)的介電常數(shù)越大，穿過介質(zhì)的電磁波衰減越大的原理，由電磁探極9在不同高度發(fā)射和接收電磁信號(hào)的變化測量原油層c和水層a等的分界面。
[0016]本實(shí)用新型的有益效果為:
[0017]本實(shí)用新型設(shè)計(jì)提供了一種精度高、準(zhǔn)確性高、誤差小的油水界面測量儀，電磁探極9的間距hi大于不產(chǎn)生干擾的最小距離，減小了由干擾產(chǎn)生的誤差，提高了穩(wěn)定性；電磁探極9的檢測間隔hi遠(yuǎn)小于h2，提高了油水界面測量儀的精度和準(zhǔn)確性。本實(shí)用新型能夠準(zhǔn)確的檢測出油水分離罐中原油層C、油水混合物層b和水層a的位置，具有測量準(zhǔn)確、設(shè)計(jì)新穎、結(jié)構(gòu)簡單的特點(diǎn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖2是本實(shí)用新型中所述的現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0021]參見圖1，本實(shí)用新型為一種油水界面測量儀，包括儲(chǔ)油罐1、檢測模塊2、控制模塊3，所述檢測模塊2包括豎直貫穿儲(chǔ)油罐I的保護(hù)外殼4和設(shè)置在保護(hù)外殼4頂部的伺服電機(jī)5，所述檢測模塊2還包括滾珠絲杠6和安裝在儲(chǔ)油罐I外側(cè)頂端的電磁變送器7 ;所述滾珠絲杠6的一端連接伺服電機(jī)5，另一端連接保護(hù)外殼4的底部，所述滾珠絲杠6上安裝有電磁探極陣列板8，所述電磁探極陣列板8能在滾珠絲杠6上豎直運(yùn)動(dòng)，電磁探極陣列板8上設(shè)有用于發(fā)射和接收電磁信號(hào)的電磁探極9 ;所述電磁探極陣列板8與用于向電磁探極9提供電磁信號(hào)的電磁變送器7相連接；所述檢控制模塊3分別于伺服電機(jī)5和電磁變送器7電連接。
[0022]所述檢測模塊2還包括設(shè)置在保護(hù)外殼4內(nèi)壁設(shè)有標(biāo)尺10，標(biāo)尺10的刻度間隔為h2。
[0023]所述保護(hù)外殼4為中空的聚乙烯四氟管。
[0024]所述電磁探極9間隔均勻的豎直分布在電磁探極陣列板8上，間距為hi。
[0025]所述標(biāo)尺10的刻度間隔為h2小于電磁探極9間隔hi。
[0026]工作時(shí)，控制模塊3控制電磁變送器7向位于電磁探極陣列板8上的電磁探極9提供電磁信號(hào)，電磁信號(hào)通過電磁探極9水平向外發(fā)射。由于每個(gè)電磁探極9處的高度不同，電磁探極9所處的介質(zhì)層也不全相同。根據(jù)介質(zhì)的介電常數(shù)越大，穿過介質(zhì)的電磁波衰減越大的原理，電磁信號(hào)經(jīng)由不同介質(zhì)衰減和反射后的回波信號(hào)被電磁探極9接收，經(jīng)過電磁變送器7反饋給控制模塊3，由控制模塊3記錄。
[0027]然后控制模塊3向伺服電機(jī)5發(fā)送運(yùn)動(dòng)信號(hào)，伺服電機(jī)5帶動(dòng)滾珠絲杠6進(jìn)行豎直向上或向下運(yùn)動(dòng)，使得安裝在滾珠絲杠6上的電磁探極陣列板8豎直向上或向下運(yùn)動(dòng)。每次運(yùn)動(dòng)的距離為標(biāo)尺10的刻度間隔h2。當(dāng)運(yùn)動(dòng)h2距離后，伺服電機(jī)5停止工作。控制模塊3再次控制電磁變送器7向位于電磁探極陣列板8上的電磁探極9提供電磁信號(hào)，電磁信號(hào)通過電磁探極9水平向外發(fā)射，同時(shí)回波信號(hào)被電磁探極9接收，經(jīng)過電磁變送器7反饋給控制模塊3，由控制模塊3記錄。多次運(yùn)動(dòng)后，將每個(gè)電磁探極9采集的回波信號(hào)強(qiáng)度進(jìn)行對比分析，同一個(gè)電磁探極9的相鄰兩次回波信號(hào)強(qiáng)度變化較大，則證明，兩種介質(zhì)的分界面位于電磁探極9相鄰兩次測試高度的中間高度。當(dāng)h2足夠小時(shí)，測量的液位高度越精確。
[0028]電磁探極9均勻固定在電磁探極陣列板8上，每兩個(gè)電磁探極9之間的間距為hi。間距hi大于等于兩個(gè)電磁探極9之間產(chǎn)生干擾的最小距離，避免了電磁探極9之間的干擾。電磁探極9每次運(yùn)動(dòng)的距離h2小于間距hl，即電磁探極9能夠測量的最小間距為h2，增加了測量的精度。
【權(quán)利要求】
1.一種油水界面測量儀，包括儲(chǔ)油罐(I)、檢測模塊(2)、控制模塊(3)，其特征在于:所述檢測模塊(2)包括豎直貫穿儲(chǔ)油罐(I)的保護(hù)外殼(4)和設(shè)置在保護(hù)外殼(4)頂部的伺服電機(jī)(5 )，所述檢測模塊(2 )還包括滾珠絲杠(6 )和安裝在儲(chǔ)油罐(I)外側(cè)頂端的電磁變送器(7);所述滾珠絲杠(6)的一端連接伺服電機(jī)(5)，另一端連接保護(hù)外殼(4)的底部，所述滾珠絲杠(6)上安裝有電磁探極陣列板(8)，所述電磁探極陣列板(8)能在滾珠絲杠(6)上豎直運(yùn)動(dòng)，電磁探極陣列板(8)上設(shè)有用于發(fā)射和接收電磁信號(hào)的電磁探極(9);所述電磁探極陣列板(8 )與用于向電磁探極(9 )提供電磁信號(hào)的電磁變送器(7 )相連接；所述控制模塊(3)分別于伺服電機(jī)(5)和電磁變送器(7)電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種油水界面測量儀，其特征在于:所述檢測模塊(2)還包括設(shè)置在保護(hù)外殼(4)內(nèi)壁設(shè)有標(biāo)尺(10)，標(biāo)尺(10)的刻度間隔為h2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種油水界面測量儀，其特征在于:所述保護(hù)外殼(4)為中空的聚乙烯四氟管。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種油水界面測量儀，其特征在于:所述電磁探極(9)間隔均勻的豎直分布在電磁探極陣列板(8)上，間距為hi。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種油水界面測量儀，其特征在于:所述標(biāo)尺(10)的刻度間隔為h2小于電磁探極(9)間隔hi。
【文檔編號(hào)】G01F23/284GK203615989SQ201320595353
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2013年9月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月25日
【發(fā)明者】任工昌, 沈俊, 李平平, 王波波, 張商州 申請人:陜西科技大學(xué)