原油含水率分析仪 原油含水分析仪是我公司结合多年油田产品研制生产经验，于2005年底研发成功的放射性仪表替代产品，现已在大庆油田、新疆油田投入批量使用，用于单井和联合站原油含水率的在线测量。 2009年我们针对化工类市场，推出了微量含水测量产品，可测量成品油、苯类及其它有机液体中水份的含量，仪器的测量分辨率达到0.01%，温度稳定度达到0.002%水/℃。 1、数据表 2、适用范围： 原油含水率的在线测量，包括高含水、低含水原油和外输原油； 成品油、机油、润滑油微量水分在线测量； 其它腐蚀性极强的含水液体介质。 3、产品特点 采用微波原理，非接触测量，无活动部件，既保证了很高的测量分辨率，又具有很强的油品适应性； 仪器探头采用316不锈钢加F4的组合，可适应酸、碱性液体和包括甲苯等有机溶剂在内的绝大多数被测介质； 一次仪表为截断法兰式结构，可直接替换油田早期安装的放射性含水率仪表； 内置温度传感器，仪器无需外接温度变送器便可进行温度测量显示和对含水率测量结果进行温度补偿； 中文文字+数字就地显示，3键非接触式按键，极大方便了用户对隔爆类防爆表头仪表的操作；
智能通信，软件可现场升级。 产品无机械活动部件，加上防粘油的表面处理工艺，确保仪器长期工作可靠和免维护运行。 安装方便快捷，无前后直管段的要求，对流态流速不敏感。 4、性能指标： 工作电源：DC16~32V 信号输出接口：4~20mA电流或 RS485/MODBUS通信 电气连接：M20内螺纹 仪器分辨率达0.01%，测量精度如下： ①量程0~3%：实时精度±0.1%，累积精度±0.05%； ②量程3~10%：实时精度±0.5%，累积精度±0.1%； ③量程10~100%：精度±1.5% 介质温度：0~160℃；介质压力 < 6MPa 防爆等级：ExdⅡBT4 防护等级：IP65 安装方式：①浸入式：GB/JB/HB法兰标准可选, DN50/PN2.5MPa法兰或定制; ②管段式：垂直安装，DN50~DN350 标准法兰或定制。
原油含水率的检测以及原油计量的研究与实验 摘要：在油田集输工艺中以沉降罐来说，可运用液位变送器和差压变送器进行检测。在通过计算机进行处理之后，完成了沉降罐中原油含水率的检测以及精确对原油进行计量。 关键词：原油含水率检测原油计量 对于原油来说在开采，脱水，计量，集输以及销售的过程中，原油产量以及原油的含水率是最为重要的指标。在油田生产中，检验原油含水率一直采用传统定时取样进行蒸馏化验的人工分析方法，这种方法不能够对测量原油含水率及时的反应出来。因此对于怎样能够提高检测原油含水率的效率，是但一直困扰油田工作检测人员的问题。此外在原油计量工作中应用翻斗流量计是较为常见的，其精度为3级而且能够对油水混合物的重量进行测量。面对这种现状，本组主要针对一个联合站中沉降罐，运用液位变压器和差压变压器进行检测，并通过计算机实时进行处理。通过深入探讨检测沉降罐中原油含水率以及原油计量得到良好的效果，从而进一步实现了沉降罐中原油含水率精确检测以及原油精确计量。 一、原油含水率的检测方法 对于原油含水率进行测量的方法包括，离线测量以及在线测量。 1.离线测量 进行离线测量主要是通过离线分析法进行的，主要分离出原油中的水分，再通过体积比形式表示出来。还能够再利用油水密度值，得出重量含水率。此种方法能够针对油水分离手段的不同选择相应的方法，方法主要包括：蒸馏法，离心法，点脱法以及卡尔-费休法。其中卡尔-费休法主要是在滴定卡尔-费休溶液时，使得水与卡尔费休溶液反应，从而对水分进行测定。通过原油含水分析能够可分析含水率为0.02%～0.2%原油，具有操作简单，误差小，原油乳化程度较小干扰测量结果，精度较高，具有广泛应用前景的特点。但是其不具有实时性，不能够及时对变化的数值进行反映，成为离线方法最大的缺陷。同时离线方法测量的缺点还包括：（1）测量结果会受到取样方式的影响。（2）处理的不够彻底的。（3）操作较为繁琐，效率较低，其中原油的乳化还会对分离效果造成一定的影响。（4）含水率不断改变的过程中，很难只能够依据取样的方式进行检验 2.在线测量 对原油含水率进行在线测量主要，控制原油中水分脱出，在运用一套微机化系统进行分析测量。在传感器的作用下实时采收样本。在线分析测量还包括直接或间接测量。在直接测量中，依据水和油的种种物理性质和化学性质的不同，应用相应的测量原理进行测量。现主要有电容法，短波法，密度法以及中子水分测试法等。运用在线测量的方法测量原油含水率的主要缺点是很难保障进行长期稳
原油含水蒸馏法化验操 作规程 Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998
原油含水蒸馏法化验操作规程 一、准备工作 1、穿戴好劳保用品。 2、化验用电炉若干，托盘天平一台，水浴锅一台，玻璃仪器及支架一套，玻璃棒、鸭毛刷、脱脂棉、循环水及水桶、乳胶管、凡士林油、120号无水化验汽油、棉纱等。 二、操作步骤 1、检查电源、加热器、器皿是否正常。通风是否良好。 2、预先加热，使试样温度在45-50℃，充分搅抖均匀。 3、油样含有游离水时，将试样连同桶一起称重，游离水倒入计量筒，量其游离水体积，做好记录。 4、在托盘天平上直接用预先洗净并烘干的烧瓶称取搅拌过的试样，精度为0.1g ，最终蒸出的水不得超过10m1。含水不同称取试样量也不同： （1）试样含水小于5%，称取100g ； （2）试样含水5-10%，称取50g ； （3）试样含水10-30%；称取20g ； （4）试样含水大于30%；称取10g ； 5、用量筒量取80-100m1溶剂油倒入烧瓶中，稀释并摇匀试样。 6、用接收器的支管紧密安装在烧瓶上，使支管的斜口进入烧瓶口15-20mm ，然后在接收器上连接直形冷凝管，冷凝管末端的斜口切面与接收器的支管口相对。 7、不得使蒸汽逸出，应在塞子缝隙上涂抹火棉胶，进入冷凝管的水温与室温温差较大时，应在冷凝管的上端用棉花轻轻塞住，以免空气中的水蒸汽进入冷凝管。 8、接冷凝管的进水口和出水口，打开闸门调节循环水流速，使冷凝管保持较低的温度。 9、接通电炉电源，打开电炉开关加热烧瓶，缓慢升温，控制回流速度，使冷凝管的斜口滴液2-4滴/秒。 10、电炉不得开大火，防止蒸汽从冷凝管冲出，引起火灾和影响含水准确率，试样沸腾后，操作者不得离开，直到烧瓶、接受管、冷凝管内壁不见水滴，接收器中溶剂的下层完全透明，且水的体积不再增加时，关闭电炉停止加热，取下接收器。 11、蒸馏接近完毕时，如果冷凝管内壁沾有水滴，应使烧瓶中的混合物在短时间内进行剧烈沸腾，利用冷凝的溶剂将水滴尽量流入接收器中，如果溶剂冲洗无效，可用鸭毛刷，把水滴刮入接收器中。 12、一般含水10%的试样要蒸馏50-60分钟，烧瓶冷却后将仪器拆卸，读出接收器中水的体积。 13、当接收器中溶剂呈现浑浊，而且管底收集的水不大于时，将接收器放入热水中浸20-30分钟，使溶剂澄清，将接收器冷却到室温后再读值。 14、读值时，接收器直立，视线与管内水平面平行，读水的凹面刻度值。水体积1ml 等于重度1g 。 15、倒去样桶中的试样，清洗样桶，称取空样桶重量。 16、关闭电源开关，整理测定仪器和用具，擦试干净，有关器具应烘干，并摆放整齐。 17、废油样应回收处理，不要随处乱倒，以免污染环境。 18、计算并将有关数据填入报表。 （附）化验含水计算公式： （1）乳化油含水率＝接收器内水重/乳化油称取重量×100% （2）原油含水率= ×100%。 三、技术要求 1、化验室内应注意通风。 2、消防设施齐全好用，汽油等易燃物品要远离电炉。 3、化验室内严禁吸烟。 4、蒸馏过程中要慢慢升温，防止升温过快引起火灾。 5、化验室内地面要铺绝缘胶垫，电器要有接地线，严防触电。 （总重—桶重）×乳化油含水率+游离水重 （总重—桶重+游离水重）
常用原油含水率测试方法 1、原油含水率静态测试方法分析 原油含水率静态测试方法是通过人工取样后运用物理或化学方法实现油水分离后计算原油含水率。目前主要的静态测试方法有蒸馏法、电脱法、卡尔·费休法。 1.1、蒸馏法 蒸馏法的测试原理是通过加热原油将油和水分离，分别测试原油质量以及蒸发出的水分质量，并计算出水分的质量分数。蒸馏法的测试过程是在原油中加入与水不相溶的溶剂，在原油与溶剂混合以后并开始回流的条件下加热，此时原油、水分和溶剂在沸腾状态时会一起蒸发出来，溶剂因沸点最低第一个被气化，之后水分通过冷凝管进入水分接收器中，通过水分接收器的刻度读出水分的含量，从而计算出原油含水率。图1为实验装置的示意图。
图1 实验装置示意图 最初实验室通常采用蒸馏法测试原油含水率，但石油生产行业主要根据《原油水含量测定法一蒸馏法》(GB/T8929-1988)来测试，石油加工行业则按《石油产品水含量测定法一蒸馏法》(GB/T260-1988)测试。GB/T8929-1988使用有较大毒性的二甲苯做溶剂，对操作人员危害大，同时也污染样品和环境;GB/T260-1988则以直馏汽油80℃以上的馏分做溶剂，尽管毒性不大，但是测试的结果误差太大。 1.2电脱法 电脱法的测试原理是通过高压电场，利用电破乳技术使油水分离，来测试原油的含水率。这种方法适合一些仪器的设计开发，例如Dst-III石油含水电脱分析仪。电脱法的分析液量大、分析速度快，操
作简单、无“二次采样”误差以及安全可靠等优点使其备受青睐。但是电脱法同样存在着一些缺点，如在脱水过程中，油样需要加温，易使原油剧烈沸腾而外溢，与带电的内、外电极裸露的金属部分触碰，易引起电击危险。图2为原油含水电脱分析仪结构示意图。 图2 原油含水电脱分析仪结构示意图 1.3卡尔·费休法 卡尔·费休法是实验室中标准的微量水分测试方法，对于有机液体，是国际国标方法《原油水含量测定卡尔费休库仑滴定法(GB/T 11146-2009 )。它的测试原理是利用含碘、二氧化硫、吡啶及无水甲醇溶液(通常称为卡尔·费休溶液)与试样中的水进行定量反应，根据滴定过程中消耗的卡氏试剂的量，计算原油的含水率。卡尔·费休法是有水
作者张乃禄薛朝妹徐竟天张家田 西安石油大学电子工程学院 原油含水率直接影响到原油的开采、脱水、集输、计量、销售、炼化等，因此，在油田原油生产和储运的过程中，都要求检测原油含水率。原油含水率的在线检测，对于确定油井出水、出油层位，估计原油产量，预测油井的开发寿命，具有重要意义。同时，准确及时的原油含水率在线检测数据，能够反映出油井的工作状态，对管理部门减少能耗、降低成本，实现油田自动化管理，起着重要作用。 我国先后开发出多种不同形式的原油含水率测试仪，投入油田使用后，虽然取得了一定的效果，但由于工艺和技术水平原因，其稳定性、准确性、实时性、可靠性及成本情况，难以适应我国高含水油田生产实际的要求。 因此，针对我国原油生产的特点，研究原油含水率的测量技术，研制新型传感器，开发高品质的仪表，使我国原油含水率测量技术迈入一个新的台阶，具有重要的社会意义和经济意义。 原油含水率测量技术的现状 1人工测量 我国石油行业原油的生产、储运、加工等环节的原油含水率的测量方法很多，传统的人工测量方法主要是通过人工取样，采用蒸馏法和电脱法测定原油含水率。 电脱法虽操作简单;但误差较大。蒸馏法测量精度高;但存在许多缺点，
主要表现在 1 代表性差。每口井的取样量和油井产液量相比非常小，因此，取样的代表性差。 2人工取样所得到的流体，不能代表油井的全部流体组分。 3连续性差。目前人工取样通常是对正常生产的油井4~7天取一个样，对非正常生产的油井采取加密取样的方式，这就造成了非连续性变化。 4耗时。测量操作需要取样、稀释、缓慢加热等程序;分析一个样品约耗2小时。 因此，传统的人工方法取样的随机性大，取样不及时，不能及时反映原油含水率的变化，而且在油井较为分散或恶劣的天气情况下，化验的劳动强度更大。更为重要的是，传统的人工测量法无法进行在线精确测量，不能满足油田生产自动化管理的需要。 2在线测量 随着我国石油行业的技术发展，原油含水率在线测量技术在油田得到了越来越广泛的应用，许多单位先后开发出了各种形式的在线检测仪表。在线检测仪表投入使用后，大大降低了劳动强度，提高了测量精度和测量速度，使油田自动化水平迈上了一个新的台阶。 目前常用的在线检测方法有密度计法、射线法、电容法、射频法、短波法及微波法等。 （1）密度计法。原油含水率不同，其密度也不同。当确定了含水原油的密度值后，可根据纯油密度和纯水密度，计算出含水原油的含水
— — 277 原油含水蒸馏法化验操作规程 一、准备工作 1、穿戴好劳保用品。 2、化验用电炉若干，托盘天平一台，水浴锅一台，玻璃仪器及支架一套，玻璃棒、鸭毛刷、脱脂棉、循环水及水桶、乳胶管、凡士林油、120号无水化验汽油、棉纱等。 二、操作步骤 1、检查电源、加热器、器皿是否正常。通风是否良好。 2、预先加热，使试样温度在45-50℃，充分搅抖均匀。 3、油样含有游离水时，将试样连同桶一起称重，游离水倒入计量筒，量其游离水体积，做好记录。 4、在托盘天平上直接用预先洗净并烘干的烧瓶称取搅拌过的试样，精度为0.1g ，最终蒸出的水不得超过10m1。含水不同称取试样量也不同： （1）试样含水小于5%，称取100g ； （2）试样含水5-10%，称取50g ； （3）试样含水10-30%；称取20g ； （4）试样含水大于30%；称取10g ； 5、用量筒量取80-100m1溶剂油倒入烧瓶中，稀释并摇匀试样。 6、用接收器的支管紧密安装在烧瓶上，使支管的斜口进入烧瓶口15-20mm ，然后在接收器上连接直形冷凝管，冷凝管末端的斜口切面与接收器的支管口相对。 7、不得使蒸汽逸出，应在塞子缝隙上涂抹火棉胶，进入冷凝管的水温与室温温差较大时，应在冷凝管的上端用棉花轻轻塞住，以免空气中的水蒸汽进入冷凝管。 8、接冷凝管的进水口和出水口，打开闸门调节循环水流速，使冷凝管保持较低的温度。 9、接通电炉电源，打开电炉开关加热烧瓶，缓慢升温，控制回流速度，使冷凝管的斜口滴液2-4滴/秒。 10、电炉不得开大火，防止蒸汽从冷凝管冲出，引起火灾和影响含水准确率，试样沸腾后，操作者不得离开，直到烧瓶、接受管、冷凝管内壁不见水滴，接收器中溶剂的下层完全透明，且水的体积不再增加时，关闭电炉停止加热，取下接收器。 11、蒸馏接近完毕时，如果冷凝管内壁沾有水滴，应使烧瓶中的混合物在短时间内进行剧烈沸腾，利用冷凝的溶剂将水滴尽量流入接收器中，如果溶剂冲洗无效，可用鸭毛刷，把水滴刮入接收器中。 12、一般含水10%的试样要蒸馏50-60分钟，烧瓶冷却后将仪器拆卸，读出接收器中水的体积。 13、当接收器中溶剂呈现浑浊，而且管底收集的水不大于0.3ml 时，将接收器放入热水中浸20-30分钟，使溶剂澄清，将接收器冷却到室温后再读值。 14、读值时，接收器直立，视线与管内水平面平行，读水的凹面刻度值。水体积1ml 等于重度1g 。 15、倒去样桶中的试样，清洗样桶，称取空样桶重量。 16、关闭电源开关，整理测定仪器和用具，擦试干净，有关器具应烘干，并摆放整齐。 17、废油样应回收处理，不要随处乱倒，以免污染环境。 18、计算并将有关数据填入报表。 （附）化验含水计算公式： （1）乳化油含水率＝接收器内水重/乳化油称取重量×100% （2）原油含水率= ×100%。 三、技术要求 1、化验室内应注意通风。 2、消防设施齐全好用，汽油等易燃物品要远离电炉。 3、化验室内严禁吸烟。 4、蒸馏过程中要慢慢升温，防止升温过快引起火灾。 5、化验室内地面要铺绝缘胶垫，电器要有接地线，严防触电。 6、检查天平是否灵活好用，用完后要妥善保管。 （总重—桶重）×乳化油含水率+游离水重 （总重—桶重+游离水重）
常用原油含水率测试方法
定过程中消耗的卡氏试剂的量，计算原油的含水率。卡尔·费休法是有水存在的条件下，样品中含有的水与卡尔·费休试剂中的产生化学反应。 但这个反应是可逆反应，如果想让化学反应一直向正方向发展，则需要加入适当的碱性物质以中和生成的硫酸，这就需要在溶液中加入吡啶来消耗己经生成的硫酸，其化学方程式为: C5H5NS03不稳定，会与原油中的水发生反应，消耗掉一些水从而影响测试结果，为了使它稳定，需加入无水甲醇，在无水环境中进行实验。 在整个实验过程中通过阴阳电极来判断原油中的水分是否被完全消耗，当原油中的水分被完全消耗掉之后，电极将不会导电，此时读出消耗的卡尔.费休试剂的体积，即可计算出原油的含水率。图3所示的检测仪器是由南京科环分析仪器有限公司生产的KF-1B型水分测定仪，就是使用卡尔·费休法。KF-1B型水分测定仪所使用的标准是GBlT11146-2009，目前己经可以进行工业化原油含水率的检测分析。 图3 KF一1B型水分测定仪 但是卡尔·费休法只适用于微含水量的分析，对于高含水率的分析就有些“力不从心”了，对于高含水率的原油会增加检测人员的工
作量。虽然卡尔·费休试剂可以多次使用，但是也存在失效问题，对同一样品进行的多次测试，结果难以相同，因此无法对测定的结果做出准确的判断，且测试所使用的溶剂也会污染电极的表面。同时，卡尔.费休法对于外界环境要求比较高，整个实验过程必须在完全密闭的空间中进行，否则空气中的水分会影响测试结果，因此也不适合野外作业。 2原油含水率动态测试方法分析 随着科技水平的提升，原油含水率动态测试方法在油田生产中得到了快速的发展，国内外先后开发出许多在线测试仪器，使用这些仪器后降低了劳动强度，节约了生产成本，提高了测试速度和测试精度，使油田自动化生产水平上升了一个新的高度。目前常用的动态测试方法有:电磁法、密度法、电容法、超声波共振法、红外光谱法以及过程层析成像法等。 2.1电磁法 近些年的研究中，学者们更倾向于从电磁波的角度来研究原油含水率的测试方法，做了大量的调查研究，并取得了不少成果。目前市场上也有很多种基于电磁波法测试原油含水率的仪器。依据不同的电磁波频率，目前市场上使用的电磁波主要有:微波、短波、红外线、x 一射线以及Y射线。基于电磁波测试原油含水率的方法主要有两大类，一是通过电磁波的共振技术来测试原油含水率;二是利用混合介质对电磁波的吸收特性来测试原油含水率。 1.γ射线法 γ射线法主要是运用.γ射线透射的有关性质以及不同厚度的介质衰减程度不同的原理。首先.γ射线源会产生射线，当.γ射线透射过介质时，会与介质原子发生光电效应、康普顿效应和电子效应。由于油和水对.γ光子的吸收率不相同，因此通过油水两种介质对同一.γ射线的线性吸收系数差别来计算原油的含水率。 γ射线与物质的一次碰撞中损失其部分能量，y射线穿过物质时，它的强度按指数规律衰减，如图4所示，当一束初始强度为风的.γ射线透射过厚度为x的介质时，其衰减强度为N X，则可由式子表示:
原油含水的测定 一．测定原油含水的意义： 1.提供计算纯油量的依据，计算出总液量后，减去水量，方可得 到纯油量。 2.测出水份，根据其含量高低，确定脱水方法及检查脱水效果， 可掌握外输含水情况。 3.从单井的含水变化了解油田动态，确定合理的工作制度。 4.配合试油分层测试，了解分层含水率，评价油层工业价值。 5.含水测定准确与否，是造成输差的主要原因之一。 二．原油含水测定的方法： （一）原理： 本方法是将原油与无水汽油混合，于烧瓶中加热沸腾，收集其冷凝下来的水量，其水份含量按水份接收器刻度读数，用重量百分数表示。 （二）方法： 1.将油样在不超过50°C的温度变化下溶化，并充分搅拌，使 油水混合均匀。 2.向预先洗净不带水份的烧瓶中，称入适当重量的原油，称准 至0.1g。 3.用量筒量取100ML无水汽油，注入烧瓶中，并摇晃使其溶解。 4.蒸馏高含水原油或者粘稠原油时，为防止冲油，应先向烧瓶 中加入沸石，浮石或者一端封闭的玻璃毛细管。
5.仪器安装，将洗干净的接受器，用它的支管紧密的安装在圆 底烧瓶上，然后在接受器上端连接冷凝器，冷凝器的内壁要 事先擦拭干净。 6.加热烧瓶，并控制回流速度，使冷凝管的斜口每秒滴下2---4 滴液体，不可暴沸。 7.当接受器内水份不再增加，而且溶剂的上层完全透明时，应 停止加热回流的时间应该在30-45分钟之间为宜，最长不超 过1个小时。蒸馏完后，用金属丝带胶头的一端将冷凝器内 壁上的水刮进接受器里。 8.待稍冷却后，将仪器拆除，读出接受器中收集的水的体积。 当接受器内液体呈现浑浊无法读数时，将接受器放入70°C 热水中使其澄清后再将接受器置于接近室温方可读数。三．试样水份重量百分数X按下式计算： X（% ）=V/G*100 式中：V—在接受器中收集水的体积（ML ） G—式样的重量 注：水在室温时密度可视为1，因此用水的毫升数作为水的克数。 四．方法概要： 1.溶剂：工业溶剂油或者80--120°C馏分的直流汽油，溶剂在 使用前必须进行脱水。 2.油样搅拌：试样在称量前必须进行充分搅拌，以达到尽可能的
原油含水化验人员岗位责任 一、岗位专责制 1、上岗前穿戴好劳保用品。 2、严格执行国家标准、企业标准规定的实验方法和取样方法。 3、按规定的时间取样化验含水，特殊的情况加密取样次数，认真操作，记录化验结果，确保资料齐全、准确。 4、油罐取样必须按1:1:1比例取上、中、下三级样，大罐进油必须取样。 5、妥善保管汽油，不要任意浪费。 6、保持仪器灵敏、准确、整洁、完好。 7、认真收集、填写资料确保资料完整准确。 8、保证化验室清洁、整齐。 二、安全环保制 1、非岗位人员进室要登记。 2、严格执行防火、防爆、防人身事故的规定，掌握安全生产知识，严防事故发生。 3、定期检查，熟练使用消防器材及操作技术。 4、杜绝污水、污油排放，环境污染要及时治理。 5、保证化验场地无垃圾，物品摆放整齐有序。 6、本着“谁污染，谁负责，谁治理”的原则，保证场地清洁、卫生。
原油含水安全操作规程 （1）称样 ①含水在1%以下，称样100g。 ②含水在1%-10%，称样50g。 ③含水在10%-30%，称样20g。 ④含水在30%，以上称样10g。 （2）清理和准备好所有仪器、工具及药品。 （3）检查电路是否畅通安全。 （4）预热油样温度不得超过40℃。 （5）称油样准确度0.1g。 （6）使用的溶剂，必须经脱水处理方可用作含水油样的溶剂。 （7）含水测定仪必须按出厂编号配套使用。 （8）含水测定仪安装必须符合要求。 （9）蒸馏速度应控制液流每秒3-4滴。 （10）记录读数，视线应与水面同一水平，读弯月面切点，读数准确到0.1ml。（11）冷却水温度应低于25℃。 （12）两次平行测定，其读数不得超过接受器的一个刻度。 （13）油样含水小于0.03%，确认为是含水痕迹。 （14）如实整理填写化验记录和报表并存档。
. . . . 分类号：TP212 单位代码：107 密级：一般学号：1072005014008 本科毕业论文（设计） 题目：原油含水率检测电路设计 专业：电子信息工程 姓名 指导教师： 职称： 答辩日期：
原油含水率检测电路设计 摘要：含水率是原油检测中一重要技术指标，在我国，原油的开采、生产、运输等环节的含水率测量水平还很低。本文主要介绍了一种基于电容式传感器，利用电荷转移法测量原油含水率的工作电路，本设计中含水率测量围可达到0～100%，误差＜1％，线性度好，灵敏度高，稳定性好，漂移小。性能可靠的软件设计既保证系统尽量全的智能化测量功能，又保证宽测量围的线性化，以及系统的快速响应特性。 关键词：原油含水率；敏感探头；电容传感器；8051 The Detect Circuit Design of Moisture content in crude oil Abstract: Moisture content is an important technical indicators in Oil detection. In China, Crude oil extraction, production, transportation and other aspects of measuring moisture content is still very low. In this paper, Mainly Introduced a working circuit for Moisture content measurement of crude oil. In this paper, Moisture content measuring range up to 0 ~ 100%, p <1%, Good linearity, high sensitivity, good stability, and drift small. The design of reliable software systems as much as possible not only to ensure full functionality of the intelligent measurement and to ensure wide range of linear measurement, as well as the system's rapid response characteristics. Key words: water content in crude oil;Sensitive probe;Capacitance sensor;8051 石油化工行业中，原油含水率是原油生产和加工过程中的主要计量参数之一，含水率数据的测量是否准确和及时，对原油生产和管理具有极其重要的意义。 目前，检测原油含水率的方法很多，有传统的定时取样蒸馏化验的人工方法、射线法、短波法、微波法、电容法等。在原油含水率检测中，电容式传感器以其结构简单、响应快、灵敏度高等优点被广泛使用。运用电荷转移法可实现电容—电压的转换,再利用电压—频率转换电路,同时应用单片机进行数值转换,最终得到原油的含水率。1．测量元件的基本原理 1.1电容传感器的探头基本原理 电容传感器的敏感探头是一变介电常数式电容传感器。该探头对被测含水原油的介电常数敏感，而含水原油的介电常数随原油含水率变化而变化，敏感探头置于被测含水原油中，如果忽略原油中所含杂质的影响，可近似看作纯油和纯水的混合物。纯
电容法测试原油含水率实验分析 1、水的介电常数 一般柴油的介电常数在2.0-3.0之间，温度对它的影响很小，基本可以忽略不计。所以这里就不讨论油的介电常数和温度的关系。通常在测试过程中都设定水的介电常数是常量，但是如图1所示，温度会对水的介电常数带来较大影响，从而影响原油含水率的测试结果。因此电容法测试原油含水率过程中必须进行温度补偿。 表1 不同温度下水的等效介电常数 图1 水的介电常数Ew随温度变化示意图 一般环境下地面的水温约为20℃，但是井下的温度可能达到30℃-130℃的范围内，在电容法测试的过程中，温度的变化导致水的介电
常数发生改变从而影响了原油含水率的测试，因此温度造成原油含水率测试的误差绝对不可忽视，在实际测试过程中必须进行温度补偿。2含水率测试实验条件准备和实验结果 选择CA V424电容一电压转换芯片外接相关调整器件的参数为:参考电容34pf,振荡电容52.2pf,电位器数值12.76K,滤波电容9.2nf。表2为20℃原油含水率与电容传感器输出电压的关系。 表2 20℃原油含水率与电容传感器输出电压的关系 根据电容法测试原理，本文通过电容传感器输出电压与原油等效介电常数关系测试原油含水率，利用电容传感器分三次测试不同介质的电压U1、U2、U3，然后去平均值U，就可以得出介电常数与电容传感器输出电压的函数关系。表3是电容传感器测试不同介质的输出
电压。 表3 电容传感器测试不同介质下的输出电压 结合表3，用Excel软件对原油等效介电常数和电容传感器输出电压的关系进行曲线拟合，如图2所示: 图2 原油等效介电常数与电容传感器输出电压的关系 将上式编入数据处理程序中，输入单片机后便可通过测试的电压值计算原油等效介电常数，再通过温度确定水的等效介电常数和油的等效介电常数，就可以计算出原油含水率。 表4为不同含水率，不同温度下原油含水率与电容传感器输出电
蒸馏法测原油含水量操作规程 一蒸馏装置和安装 常用的蒸馏装置，用标准磨口仪器装配，由圆底烧瓶、蒸馏头、温度计、冷凝管、接受管和接受瓶组成。当用普通玻璃仪器装配蒸馏装置时，通常使用带支管的蒸馏烧瓶，各玻璃仪器间用胶塞连接。 安装仪器之前，首先要根据蒸馏物的量，选择大小合适的蒸馏瓶。蒸馏物液体的体积，一般不要超过蒸馏瓶容积的2/3，也不要少于1/3。蒸馏瓶中加几粒沸石。仪器的安装顺序一般是先从热源开始，先在架设仪器的铁架台上放好煤气灯（或其它热源装置），再根据煤气灯火焰的高低依次安装铁圈（或三脚架）、石棉网（或水浴、油浴），然后安装蒸馏瓶。注意瓶底距石棉网1～2 mm，不要触及石棉网；用水浴或油浴时瓶底应距水浴（或油浴）锅底1～2 cm。蒸馏瓶用铁夹垂直夹好。安装冷凝管时，应先调整它的位置使与已装好的蒸馏瓶高度相适应并与蒸馏头的侧管同轴，然后松开固定冷凝管的铁夹，使冷凝管沿此轴移动与蒸馏瓶连接。铁夹不应夹得太紧或太松，以夹住后稍用力尚能转动为宜。完好的铁夹内通常垫以橡皮等软性物质，以免夹破仪器。在冷凝管尾部通过接液管连接接受瓶。当用不带支管的接液管时，接液管与接受瓶之间不可用塞子连接，以免造成封闭体系，使加热蒸馏时体系压力过大而发生爆炸。安装温度计时，要特别注意调整温度计的位置，使温度计水银球的上限和蒸馏头侧管的下限在同一水平线上。 安装仪器的顺序一般都是自下而上，从左到右。要稳妥端正，无
论从正面或侧面观察，全套仪器装置的轴线都要在同一平面内。 二蒸馏操作 三加料 将待蒸馏液通过玻璃漏斗小心倒入蒸馏瓶中，要注意不使液体从支管流出。加入几粒助沸物，安好温度计。再一次检查仪器的各部分连接是否紧密和妥善。 四加热 用水冷凝管时，先由冷凝管下口缓缓通入冷水，自上口流出引至水槽中，然后开始加热。加热时可以看见蒸馏瓶中的液体逐渐沸腾，蒸气逐渐上升。温度计的读数也略有上升。当蒸气的顶端到达温度计水银球部位时，温度计读数就急剧上升。这时应适当调小煤气灯的火焰或降低加热电炉或电热套的电压，使加热速度略为减慢，蒸气顶端停留在原处，使瓶颈上部和温度计受热，让水银球上液滴和蒸气温度达到平衡。然后再稍稍加大火焰，进行蒸馏。控制加热温度，调节蒸馏速度，通常以每秒1～2滴为宜。在整个蒸馏过程中，应使温度计水银球上常有被冷凝的液滴。此时的温度即为液体与蒸气平衡时的温度，温度计的读数就是液体（馏出物）的沸点。蒸馏时加热的火焰不能太大，否则会在蒸馏瓶的颈部造成过热现象，使一部分液体的蒸气直接受到火焰的热量，这样由温度计读得的沸点就会偏高；另一方面，蒸馏也不能进行得太慢，否则由于温度计的水银球不能被馏出液蒸气充分浸润使温度计上所读得的沸点偏低或不规范。 五观察沸点及收集馏液
离心法测定原油含水量 目前我们化验室原油含水测定的方法为蒸馏法和电脱水法。这两种方法在油田生产中广泛应用，但同时他们也存在相应弊端，能否找到一种既高效又准确的测定方式用于原油的单井化验是油田生产中急需解决的问题。传统原油含水测定法是蒸馏法。蒸馏法测定设备采用高纤维加热，但电热套大面积包围烧瓶，又有一定厚度的保温材料，势必产生很大的温度惯性。化验人员一旦发现温度偏高，即使马上关掉电源，也难以达到立即降温的目的，无法遏止冲样。200毫升的热油突然从冷凝管上口喷出，给化验人员带来很大危险，热油一旦溅在电热套内，极易起火。该方法测定一支油样，最少要用45min，速度慢，又要大量耗电，同时需要100 mL稀释剂(200#汽油或二甲苯)。这种方法既没能摆脱危险，更难提高效率。现在海一生产管理区有120多口井，一个月三套样并且每天有重点井。一个月有500井次的样要作。做样密度大，要求含水精度高。蒸馏法不但耗费化验溶剂油、耗电量高、不环保而且操作过程中化验员的人为误差大、化验精度不高。油而且采油厂要求化验室做单井的原油含沙分析。现在化验室作油井单井含沙仍然是汽油清洗加滤膜过滤，不但费溶剂汽油而且操作员极易把清洗中的沙粒倒掉造成化验结果不准确。而离心法化验含水在测定含水的同时可以测定沉淀
物。试样进行离心时一般分三层：上面一层是油，中间是水，下面一层是沉淀物，读取离心管相应的刻度就分别知道油样所含水和沉淀物不但可以做含水测试还可以作含沙测试。离心法原理：原油与水是两种互不相溶的液体，其密度大小不同，在加入破乳剂后，油中的乳化水分离出来，利用离心机高速旋转产生的离心力，密度大的水被沉积在离心管的底部，实现油水分离，经读水液位刻度，计算出原油含水数值(公式同上)。（注：水在室温下的密度可视为1 g/cm3，因此可用水的体积作为水的质量）。 离心法测定原油含水的特点是速度快，批量大，安全系数高，适合高含水的油井。该方法不但避免了蒸馏法因加热带来的冲样和其他危险因素，而且节约了化验汽油和电能，十分环保。
混凝土 1、工程名称：兴龙花园A、C标 2、混凝土强度：C15 3、检验方法：天平称量 4、检验时间：2013年12月15日 5、检验结果：符合要求 6、理论配合比： 水泥：砂：碎石：水：外加剂=1:2.54:3.80:0.60:0.10 7、计算施工配合比： 水泥：砂：碎石：水：外加剂=1:2.61:3.88:0.447:0.10
混凝土 1、工程名称：兴龙花园A、C标 2、混凝土强度：C20 3、检验方法：天平称量 4、检验时间：2013年12月22日 5、检验结果：符合要求 6、理论配合比： 水泥：砂：碎石：水：外加剂=1:2.01:3.88:0.56：0.10 6、计算施工配合比： 水泥：砂：碎石：水：外加剂=1:2.07:3.96：0.31::0.10
混凝土 1、工程名称：兴龙花园A、C标 2、混凝土强度：C25 3、检验方法：天平称量 4、检验时间：2013年12月22日 5、检验结果：符合要求 6、理论配合比： 水泥：砂：碎石：水：外加剂=1:2.23:3.29:0.53:0.10 7、计算施工配合比： 水泥：砂：碎石：水：外加剂=1:2.30:3.36:0.40:0.10
砂石含水率检测记录 M10水泥砂浆 1、工程名称：兴龙花园A、C标 2、砂浆强度：M10 3、检验方法：天平称量 4、检验时间：2014年1月1日 5、检验结果：符合要求 6、理论配合比： 水泥：砂：水=1:4.92：0.84 8、计算施工配合比： 水泥：砂：水=1:5.02：：0.70
M10混合砂浆 1、工程名称：兴龙花园A、C标 2、砂浆强度：M10 3、检验方法：天平称量 4、检验时间：2014年3月10日 5、检验结果：符合要求 6、理论配合比： 水泥：砂：水：石灰=1:4.92:0.84:0.16 7、计算施工配合比： 水泥：砂：水：石灰=1:5.07: 0.69:0.16
样本及选型表 WOA-1000-A原油含水分析仪WOA-1000-A原油含水分析仪(油田输油，收油，罐车卸油) 原理：WOA-1000-A原油含水分析仪以电磁波为工作频率，通过发射装置，将恒幅、稳频的电磁波电能发射到含水原油中。根据油中含水量的不同，介质吸收的波能量不同，探测装置将这个因原油含水量不同而引起吸收电能不同的信号传送到DCS系统或者监测器。经处理、放大、线性校正后输出一随油中含水量而变化的标准电信号，该信号转换为含水比例。 适用范围：WOA-1000-A含水分析仪适合于应用于油田原油脱水站、转运站、计量站、卸油站、输油管道及炼油厂等需要计量、监测油中含水量的部位。尤其适合于原油中、低含水检测，对于化工产品的含水检测同样适用。 技术参数： 监测范围：0~3%，0~10%，0~60%，0~100%等 分辨率：±0.1% ； 监测绝对误差：0~3%：≤±0.1%； 0~60%：≤±2%； 0~100%：≤±3%；； 工作环境温度：-400C~800C； 介质温度：200C~2400C； 电源：24VDC； 输出信号：4-20mA；RS485； 防爆等级：ExdⅡBT4； 消耗功率：15W 特点：成本低；操作简便，调试简单，零点与满量程；具有温度补偿功能，最高温度可达2400C；分辨率高，精度高，重复性好；安全，环保，防爆。
WOA-1000-A系列原油含水分析仪选型表WOA-1000-A- 1智能含水分析仪-----量程：0～100% 精度-----3% 2智能含水分析仪-----量程：0～60% 精度-----2% 3智能含水分析仪-----量程：0～10% 精度-----0.3% 4智能含水分析仪-----量程：0～3% 精度-----0.1% A被测介质-----油品类 B被测介质-----化工原料 1介质温度-----≦1000C 2介质温度-----≦1600C 3介质温度----->1600C 1压力等级-----PN2.5 2压力等级-----PN4.0 3压力等级-----PN6.4 4压力等级-----其它 F-----法兰连接：DN50 M-----螺纹连接：M I-----插入式安装 P-----管线式安装 C-----保护管材质：碳钢 S-----保护管材质：316SS L-----保护管材质：316L O-----保护管材质：其它 I-----电流信号：4～20mA R-----通讯信号：RS232/ I-----带现场指示 N-----无现场指示 选型举例：WOA-1000-A-2A22FISII 注意事项：螺纹连接时，压力等级≦PN4.0。 联系我们 北京乾达源科技有限公司 厂址：北京市东城区东四十条甲22号南新仓商务大厦A-1008 网址：https://www.doczj.com/doc/2217879633.html, E-mial:cpuc@https://www.doczj.com/doc/2217879633.html, T el:(010)51690025/26/27(0459)430068
张家田徐竟天张乃禄薛朝妹作者 西安石油大学电子工程学院原油含水率直接影响到原油的开采、脱水、集输、计量、销售、炼化都要求检测原油含水率。因此，等，在油田原油生产和储运的过程中，原油含水率的在线检测，对于确定油井出水、出油层位，估计原油产量，预测油井的开发寿命，具有重要意义。同时，准确及时的原油含对管理部门减少能能够反映出油井的工作状态，水率在线检测数据，耗、降低成本，实现油田自动化管理，起着重要作用。我国先后开发出多种不同形式的原油含水率测试仪，投入油田使用其稳定性、但由于工艺和技术水平原因，后，虽然取得了一定的效果，可靠性及成本情况，难以适应我国高含水油田生产准确性、实时性、实际的要求。因此，针对我国原油生产的特点，研究原油含水率的测量技术，研制使我国原油含水率测量技术迈入一新型传感器，开发高品质的仪表，个新的台阶，具有重要的社会意义和经济意义。原油含水率测量技术的现状1人工测量加工等环节的原油含水率的测量方我国石油行业原油的生产、储运、采用蒸馏法和电法很多，传统的人工测量方法主要是通过人工取样，脱法测定原油含水率。但存在许多缺点，;蒸馏法测量精度高但误差较大。;电脱法虽操作简单． 主要表现在取样每口井的取样量和油井产液量相比非常小，因此，1 代表性差。的代表性差。2人工取样所得到的流体，不能代表油井的全部流体组分。天取一个样，4~7连续性差。3目前人工取样通常
是对正常生产的油井对非正常生产的油井采取加密取样的方式，这就造成了非连续性变化。分析一个样品约缓慢加热等程序测量操作需要取样、稀释、;4耗时。2小时。耗因此，传统的人工方法取样的随机性大，取样不及时，不能及时反映化验原油含水率的变化，而且在油井较为分散或恶劣的天气情况下，传统的人工测量法无法进行在线精的劳动强度更大。更为重要的是，确测量，不能满足油田生产自动化管理的需要。在线测量2原油含水率在线测量技术在油田得到随着我国石油行业的技术发展，许多单位先后开发出了各种形式的在线检测仪了越来越广泛的应用，表。在线检测仪表投入使用后，大大降低了劳动强度，提高了测量精度和测量速度，使油田自动化水平迈上了一个新的台阶。目前常用的在线检测方法有密度计法、射线法、电容法、射频法、短波法及微波法等。）密度计法。原油含水率不同，其密度也不同。当确定了含水原1（计算出含水原油的含水可根据纯油密度和纯水密度，油的密度值后， 率。该法一般应用震动管液体密度计（或科氏力质量流量计）连续测量两相分离器排出的油水混合液的密度，再计算出原油含水率。在应用密度法测原油含水率时，应注意以下问题油井产纯油和矿化水的密度取值问题。密度计的温度压力补偿问题。补测介质的取样问题。密度计结垢问题。矿化水造成的密度计振动管内壁结垢的现象十其中在高含水原油中，对容易引起结垢的高含水原油，不应采用振动管密度分严重。因此，计测量含水。使用情由于现场介质条件和环境限制，采用振动管密度计测含水率，造成含水偏低、液中含气会
蒸馏法测定原油含水操作规程 一、准备工作 1、准备脱水24小时后的溶剂油。 2、准备称取油样的天平一台。 二、操作前检查 1、检查含水仪内循环水的水位是否将循环泵没入水中。 2、检查温度传感器是否插入冷凝管中。 3、检查冷凝管顶部开口处是否塞有脱脂棉球。 三、操作步骤 1. 将冷凝管固定在测定架上，连接乳胶管； 2. 将原油预热，不超过40度，剧烈搅拌3分钟，倒入烧瓶中，在天平称取试样，精确至0.1克，对不同含水原油按下述规定称样，含水在1%以下，称样100-200克；含水在1%-10%称样50克；含水10%-25%，称样20克；含水25%-50%，称样10克，含水50%以上称5克； 3. 在称好试样的烧瓶中加入100-200毫升溶剂油，装上接受器，再接冷凝管，冷凝管上端应用棉花塞紧； 4. 打开循环冷却水，开始加热，调节好电炉，控制液流每秒3-4滴为宜； 5. 当接受器水分不再增加，上层汽油完全透明时停止蒸馏； 6. 待温度降低后，可用带鸡毛的铁丝将冷凝管内壁附着的水分刮下来，卸下接受器，记录读数时，视线应与水面在同一水平线上，读弯月面切点，准确至0.025毫升； 7. 若接受器中溶剂呈混浊，可用热水加热约20分钟，使之澄清，等冷却至室温后记录读数； 8. 含水测定计算： 乳化水测定计算公式： 含水（%）=V/G*100 式中：V-在接受器中收集水的体积，ml
G-试样重量，g 总含水测定计算公式： 总含水（%）={[（G-G 1）*B/100+A]/(G-G 1 +A)}*100 式中：G-试样与样桶总重量，g G 1 -空样桶重量，g B-测出乳化水百分含量，% A-游离水体积，ml 四、注意事项 1、存在风险：中毒、烫伤、火灾 预防措施：劳保使用正确、现场操作监护到位、注意强制通风。 2、预热油温必须低于40度，油样必须搅拌均匀； 3、凡磨口处都必须涂上凡士林，以免漏气； 4、冷却水温度必须低于25度，蒸馏时间不超过1小时； 5、两次平行测定，其读数差不超过接受器的一个刻度，若油样含水少于0.03%，则认为有痕迹； 6、蒸馏以后，仪器一定要洗干净，尤其是接受器，以防影响下次含水量的准确测定； 7、计算结果保留到两位小数。