專(zhuān)利名稱(chēng)：射頻超聲波清洗式原油含水率計(jì)量?jī)x的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種射頻超聲波清洗式原油含水率計(jì)量?jī)x，適用原油生產(chǎn)過(guò)程中含水率的測(cè)量。
背景技術(shù)：
水是原油的常見(jiàn)伴生物，世界上大多數(shù)原油都含有伴生水。這些伴生水大部分是以乳化的細(xì)小水滴存在于原油中的，少量則懸浮于重油或溶解于原油中。當(dāng)采用注水采油工藝時(shí)，采出的原油還可能是原油乳化液和游離水的混合體，因而乳化液是常見(jiàn)的、主要的油水混合形態(tài)。含水率不同，原油乳化液的結(jié)構(gòu)形態(tài)也不同。當(dāng)含水較低時(shí)，原油為連續(xù)相，水為分散相，這時(shí)的乳化液稱(chēng)作油包水型乳化液；當(dāng)含水較高時(shí)，水為連續(xù)相，原油為分散相，這時(shí)的乳化液稱(chēng)作水包油型乳化液。原油和水的乳化過(guò)程是不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的，因而不會(huì)改變?cè)秃退谋緛?lái)性質(zhì)， 但因此而引起的原油乳化液物理性質(zhì)的變化卻是較大的，其中包括與含水計(jì)量關(guān)系密切的物理性質(zhì)密度和介電常數(shù)。根據(jù)測(cè)量原理的不同，原油含水率測(cè)量?jī)x常見(jiàn)的有以下三類(lèi)電特性法、密度法和同位素法含水測(cè)量?jī)x。其中電特性法含水測(cè)量?jī)x還可分為電容法、微波法、射頻法和短波法含水測(cè)量?jī)x。射頻法是計(jì)量原油含水率的方法之一。根據(jù)電磁波的物理特性電磁波在通過(guò)介質(zhì)時(shí)或多或少被介質(zhì)所吸收。不同頻率的電磁波在通過(guò)同一介質(zhì)或同一頻率電磁波通過(guò)不同介質(zhì)時(shí)，介質(zhì)所吸收的能量是不同的，吸收能量的多少服從朗伯——貝爾定律I = I0e_ucl (1-1)式中I——穿透能量I0——入射能量u——吸收系數(shù)c——介質(zhì)濃度1——介質(zhì)厚度對(duì)式(1 一 1)變換為I0 = Iellcl對(duì)于混合物質(zhì)，則有I0 = Ie(U1C1I^U2C2I2) (1-2)式中U1C1I1和U2C2I2——兩種不同物質(zhì)的吸收系數(shù)、介質(zhì)濃度和介質(zhì)厚度當(dāng)含水儀用于測(cè)定油水中的含量時(shí)，則兩種物質(zhì)分別是油和水。探測(cè)器發(fā)射一定頻率的電磁波時(shí)，油的電磁波能量吸收系數(shù)U2很小，取其近似為零，則式(1-2)變?yōu)镮0 = Iellcl (1-3)對(duì)于一定頻率的電磁波，水的吸收系數(shù)保持不變，當(dāng)測(cè)量?jī)x的尺寸一定，則1確定。測(cè)量?jī)x安裝到輸油管線上以后，電磁波透射能量I被管線吸收，這個(gè)能量隨介質(zhì)的變化很小，可以近似為恒定值。從式(1-3)可知，探測(cè)器發(fā)射功率Itl只能隨著介質(zhì)濃度(這里為水)的變化而變化。在原油的開(kāi)采過(guò)程中，油中含有大量的蠟、堿、砂等雜質(zhì)，傳感器工作一段時(shí)間后， 這些雜質(zhì)就會(huì)積結(jié)在探頭表面，造成含水信號(hào)失真，影響測(cè)量精度。以往的射頻含水儀經(jīng)常在很短的工作周期內(nèi)，拆卸發(fā)射探頭進(jìn)行清洗，增加了勞動(dòng)強(qiáng)度，不利于油田長(zhǎng)期連續(xù)測(cè)量。
發(fā)明內(nèi)容針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種射頻超聲波清洗式原油含水率計(jì)量?jī)x。即在射頻含水測(cè)量?jī)x中加一超聲波清洗器，利用超聲波在液體中的“空化機(jī)理”，剝離積結(jié)在射頻發(fā)射天線上的物質(zhì)，達(dá)到清洗的目的，保持含水儀的測(cè)量精度。本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種射頻超聲波清洗式原油含水率計(jì)量?jī)x，主要是由超聲波振板、射頻發(fā)射天線、 整流器和測(cè)量電路板組成。法蘭盤(pán)固定在油品管道上，管道底部裝有整流器，法蘭盤(pán)上連接套有絕緣環(huán)的射頻發(fā)射天線和超聲波振板，測(cè)量電路板通過(guò)電纜分別與射頻發(fā)射天線和超聲波振板連接，測(cè)量電路板上有端蓋；油品管道底部有進(jìn)液口，一側(cè)有出液口。上述整流器由橫板和圓環(huán)板交錯(cuò)組合而成。上述測(cè)量電路板上的計(jì)量電路由電源電路、晶體振蕩器電路、緩沖驅(qū)動(dòng)電路、功率耦合電路、功率檢測(cè)電路組成。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是1、含水儀裝入油品管道中。在控制電源的驅(qū)動(dòng)下，對(duì)超聲波振板周?chē)挠鸵喊l(fā)出超聲波，由超聲波油液的“空化”作用完成對(duì)射頻發(fā)射天線的清洗。由檢測(cè)電路完成對(duì)油品含水率的計(jì)量。2、在計(jì)量電路上，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了射頻功率探測(cè)法，可使功率探測(cè)范圍從OdBm 到-45dBm，大大地提高了本含水儀的測(cè)量分辨率和準(zhǔn)確度。3、整流器的作用使油液更為均勻，提高測(cè)量的準(zhǔn)確度。

圖1為本實(shí)用新型示意圖。圖2為圖1整流器示意圖。圖3為圖1控制、信號(hào)流程。圖4為圖1計(jì)量電路板測(cè)量電路原理圖。
具體實(shí)施方式
如圖1-2所示，一種射頻超聲波清洗式原油含水率計(jì)量?jī)x，主要含有超聲波振板 5、射頻發(fā)射天線4、整流器2和測(cè)量電路板7。法蘭盤(pán)9固定在油品管道1上，管道1底部裝有橫板12和圓環(huán)板13交錯(cuò)組合而成整流器2。法蘭盤(pán)9上連接套有絕緣環(huán)3的射頻發(fā)射天線4和超聲波振板5，測(cè)量電路板7通過(guò)電纜6分別與射頻發(fā)射天線4和超聲波振板5 連接，測(cè)量電路板7上有端蓋8;油品管道1底部有進(jìn)液口 10，一側(cè)有出液口 11。[0035]如圖4所示，測(cè)量電路板7上的計(jì)量電路就是由電源電路、晶體振蕩器電路、緩沖驅(qū)動(dòng)電路、功率耦合電路、功率檢測(cè)電路組成。其功能是①電源電路電源電路選用 WRB1205N-2W DC-DC轉(zhuǎn)換器(U5)，輸入電壓為12V，輸出電壓為5V。WRB1205N-2W轉(zhuǎn)換器為寬電壓輸入，隔離穩(wěn)壓輸出，DIP封裝的DC-DC模塊電源。該電源具有高隔離度，高輸出電壓穩(wěn)定度和較小紋波噪聲的優(yōu)異性能，能滿(mǎn)足本含水儀測(cè)量電路對(duì)電源的要求。②晶體振蕩器XC2164KIC(Ul)是高頻，低功耗，內(nèi)嵌晶體振蕩器和驅(qū)動(dòng)電路。它使用IOOMHz泛音石英晶體，輸出IOOMHz方波，作為射頻含水率測(cè)量?jī)x的射頻源，送入U(xiǎn)2。③高速緩沖驅(qū)動(dòng)電路LMH6321 (U2)是帶有電流限制的高速緩沖器。具有單位增益，很高的壓擺率和IlOMHz信號(hào)帶寬，能驅(qū)動(dòng)50歐負(fù)載，是一優(yōu)良的線驅(qū)動(dòng)器。U2接收Ul的射頻時(shí)鐘信號(hào)，緩沖驅(qū)動(dòng)輸出。U4是一電壓跟隨器，輸出2. 5V電壓連接到U2的GND端，使U2可在單5V電源下工作。 ④功率耦合電路功率耦合功能由功率分配器(U6)完成。(U6)是一分二，頻率IOOMHz功率分配器，它將檢測(cè)天線探頭的能量變化，并將該變化反饋給U3。⑤功率檢測(cè)電路功率檢測(cè)電路由MAX9933 (U3)構(gòu)成。MAX9933是一低功耗RF檢測(cè)器，工作頻率從2MHz到1. 6GHz。功率檢測(cè)電路是本含水儀的核心部分，根據(jù)射頻檢測(cè)原理，原油含水率的變化轉(zhuǎn)換為射頻功率的變化。為了提高測(cè)量的分辨率，功率檢測(cè)必須能探測(cè)出發(fā)射功率的微小變化。MAX9933 對(duì)50歐負(fù)載終端，測(cè)量范圍從_45dBm到OdBm，完全可以滿(mǎn)足檢測(cè)的精度。對(duì)功率大小的檢測(cè)轉(zhuǎn)換成電壓從Pin7輸出。Jl是射頻發(fā)射探頭連接器，連接插入原油中的天線探頭。含水儀裝入油品管道1中，油液從管道底部進(jìn)液口 10通過(guò)整流器2，使油液更加均勻。在控制電源的驅(qū)動(dòng)下，裝在射頻發(fā)射天線4將射頻注入油品中，超聲波振板5在油品液體中，對(duì)超聲波振板周?chē)挠鸵喊l(fā)出超聲波，利用“超聲波空化”對(duì)射頻發(fā)射天線4進(jìn)行清洗，并將剝離粘接物從出液口 11排出。后由測(cè)量電路板7上的計(jì)量電路完成對(duì)油品含水率的計(jì)量。
權(quán)利要求1.一種射頻超聲波清洗式原油含水率計(jì)量?jī)x，含有超聲波振板(5)、射頻發(fā)射天線 G)、整流器( 和測(cè)量電路板(7)，其特征是法蘭盤(pán)(9)固定在油品管道(1)上，管道(1) 底部裝有整流器0)，法蘭盤(pán)(9)上連接套有絕緣環(huán)( 的射頻發(fā)射天線(4)和超聲波振板 (5)，測(cè)量電路板(7)通過(guò)電纜(6)分別與射頻發(fā)射天線⑷和超聲波振板(5)連接，測(cè)量電路板(7)上有端蓋(8)；油品管道(1)底部有進(jìn)液口(10)，一側(cè)有出液口(11)。
2.如權(quán)利要求1所述一種射頻超聲波清洗式原油含水率計(jì)量?jī)x，其特征是整流器O) 由橫板(1 和圓環(huán)板(1 交錯(cuò)組合而成。
3.如權(quán)利要求1所述一種射頻超聲波清洗式原油含水率計(jì)量?jī)x，其特征是測(cè)量電路板 (7)上的計(jì)量電路由電源電路、晶體振蕩器電路、緩沖驅(qū)動(dòng)電路、功率耦合電路、功率檢測(cè)電路組成。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種射頻超聲波清洗式原油含水率計(jì)量?jī)x，其結(jié)構(gòu)特征是法蘭盤(pán)固定在油品管道上，管道底部裝有整流器，法蘭盤(pán)上連接套有絕緣環(huán)的射頻發(fā)射天線和超聲波振板，測(cè)量電路板通過(guò)電纜分別與射頻發(fā)射天線和超聲波振板連接，測(cè)量電路板上有端蓋；油品管道底部有進(jìn)液口，一側(cè)有出液口。本實(shí)用新型在控制電源的驅(qū)動(dòng)下，對(duì)超聲波振板周?chē)挠鸵喊l(fā)出超聲波，由油液“空化”作用完成對(duì)射頻發(fā)射天線的清洗。解決了射頻發(fā)射天線表面雜質(zhì)的積結(jié)，造成含水信號(hào)失真，影響測(cè)量精度的問(wèn)題，有利于油田長(zhǎng)期連續(xù)測(cè)量。
文檔編號(hào)G01N23/00GK202256193SQ20112023273
公開(kāi)日2012年5月30日 申請(qǐng)日期2011年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月30日
發(fā)明者曹東生 申請(qǐng)人:曹東生