本發(fā)明涉及原油檢測的技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

對于原油來說在開采，脫水，計(jì)量，集輸以及銷售的過程中，原油產(chǎn)量以及原油的含水率是最為重要的指標(biāo)。含水率測試誤差，直接影響油井及油層動態(tài)分析，破壞電脫水器中電場，降低脫水效果，給原油集輸造成很大能源浪費(fèi)，因此原油含水在線檢測常重要。在原油生產(chǎn)過程，含水率的實(shí)時精確測量仍是檢測技術(shù)中的難點(diǎn)之一;由于原油含水、含泥沙、粘度大，特別在寒冷地區(qū)，對于接觸式測量儀表的測量精度及使用壽命有很大影響;一般的檢測系統(tǒng)無法滿足現(xiàn)場工藝的要求。

油田聯(lián)合站應(yīng)用含水檢測系統(tǒng)的主要目的是:(1)統(tǒng)計(jì)各礦區(qū)當(dāng)天(或當(dāng)月)的來油產(chǎn)量;(2)計(jì)量聯(lián)合站當(dāng)天(或當(dāng)月)外輸原油總量和庫存油量;(3)依據(jù)原油含水率來指揮聯(lián)合站原油脫水過程，以保證原油產(chǎn)量和質(zhì)量。目前仍有許多聯(lián)合站對原油含水分析靠人工完成，從人工取樣到分析出結(jié)果，大約時間較長。因此，很難實(shí)時地反映現(xiàn)場的生產(chǎn)狀況，在一定程度上影響了各項(xiàng)生產(chǎn)措施的確定和實(shí)施。

現(xiàn)有技術(shù)中，如201220025973.7、200720133429.3的專利公開的，根據(jù)水的密度與石油的密度不同，可以把油水混合物看成是由原油與水兩部分組成，根據(jù)原油密度、水的密度以及測量得到的油水混合物的密度，可以推算出原油中的含水量。在上述現(xiàn)有技術(shù)中，其基本假設(shè)是原油密度以及水密度都是固定不變的，在測量時將原油密度以及水密度作為預(yù)設(shè)的值，用于水含量的測試。在實(shí)際的物理環(huán)境下，雖然水密度是基本不變的，但是原油密度隨著溫度的變化以及油井的開采生命周期的不同，會產(chǎn)生較大的變化?，F(xiàn)有技術(shù)中，為了避免溫度對于預(yù)設(shè)的原油密度的影響，通常的方法是通過溫度傳感器檢測實(shí)時環(huán)境溫度，然后對于預(yù)設(shè)的原油密度作一個溫度的修正，從而提高測量的可靠性。但是，這樣的修正一方面需要增加溫度傳感器以及修正算法，另外一方面，對于油井周期和地質(zhì)條件變化導(dǎo)致的原油密度變化，無法進(jìn)行可靠的修正，因此，現(xiàn)有技術(shù)上述方法測量出來的原油含水量，可靠性相對較差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種油田聯(lián)合站原油含水率檢測系統(tǒng)，能夠避免上述因素影響原油含水量檢測的可靠性。

作為本發(fā)明的一個方面，一種油田聯(lián)合站原油含水率檢測系統(tǒng)，包括：沉降罐，原油進(jìn)入沉降罐后，由于重力作用分為低含水原油層、乳化層和水層；步進(jìn)壓強(qiáng)傳感器，其通過步進(jìn)電機(jī)能夠驅(qū)動壓強(qiáng)傳感器在沉降罐豎直位置上下運(yùn)動，測定沉降罐內(nèi)各個高度的壓強(qiáng)信息；處理系統(tǒng)，所述處理系統(tǒng)基于所述降罐內(nèi)各個高度的壓強(qiáng)信息以及油田水密度，得出所述沉降罐內(nèi)各個高度的原油含水率；其特征在于：所述處理系統(tǒng)包括，密度確定單元，其基于各個高度的壓強(qiáng)信息，確定各個高度的密度；分層確定單元，其基于各個高度的密度確定低含水原油層和乳化層分層位置的高度；低含水原油層穩(wěn)定點(diǎn)確定單元，其確定低含水原油層中連續(xù)高度的穩(wěn)定點(diǎn)；原油實(shí)時濃度確定單元，其基于上述穩(wěn)定點(diǎn)的壓強(qiáng)和高度數(shù)據(jù)，以及預(yù)設(shè)的穩(wěn)定點(diǎn)含水率以及水密度，確定原油實(shí)時濃度；原油含水率確定單元，其基于上述原油實(shí)時濃度、油田水密度以及沉降罐內(nèi)各個高度的壓強(qiáng)信息，確定沉降罐內(nèi)各個高度的原油含水率。

優(yōu)選的，還包括除氣裝置，其設(shè)置于沉降罐之前，用于將進(jìn)入沉降罐的原油進(jìn)行除氣。

優(yōu)選的，所述密度確定單元基于如下公式確定各個高度的密度，，其中P_i為第i點(diǎn)的壓強(qiáng)值，H_i為第i點(diǎn)高度。

優(yōu)選的，所述分層確定單元根據(jù)基于如下方式確定原油層和乳化層的高度，按照高度由高到低確定各段高度內(nèi)密度的變化率，當(dāng)該段高度變化率大于特定閾值時，判定該段高度的低點(diǎn)為低含水原油層和乳化層的分層位置高度。

優(yōu)選的，所述低含水原油層穩(wěn)定點(diǎn)確定單元選擇高度大于分層位置高度的點(diǎn)作為集合，依據(jù)高度從高到底分別取各點(diǎn)以及距離該點(diǎn)最近的N個點(diǎn)的密度作為集合，計(jì)算該集合的算術(shù)平均值以及均方差Δρ，從而計(jì)算r＝Δρ/,如果該r值小于特定閾值，則取該集合作為低含水原油層中連續(xù)高度的穩(wěn)定點(diǎn)集合。

優(yōu)選的，所述原油實(shí)時濃度確定單元基于下式計(jì)算原油實(shí)時密度ρ_油，，其中為上述算術(shù)平均值，ρ水為預(yù)設(shè)的水密度，D為預(yù)設(shè)的穩(wěn)定點(diǎn)含水率。

優(yōu)選的，所述原油含水率確定單元基于下式計(jì)算沉降罐內(nèi)各個高度的原油含水率D_i，。

優(yōu)選的，所述N為大于4的整數(shù)。

優(yōu)選的，所述處理系統(tǒng)還包括存儲單元，所述原油實(shí)時濃度確定單元確定原油實(shí)時濃度后，將該原油實(shí)時濃度以及時間存儲于存儲單元。

優(yōu)選的，當(dāng)?shù)秃蛯臃€(wěn)定點(diǎn)確定單元在遍歷高度大于分層位置高度的點(diǎn)的集合后，不能夠找到連續(xù)的N個點(diǎn)作為穩(wěn)定點(diǎn)集合時，所述低含水原油層穩(wěn)定點(diǎn)確定單元判斷N－1是否為大于4的整數(shù)：如果是則將N設(shè)置為N－1，重新確定穩(wěn)定點(diǎn)集合；如果否，則通過存儲單元使用距離本次最近時間的原油實(shí)時濃度作為本次原油實(shí)時濃度。

附圖說明

圖1是油田聯(lián)合站沉降罐的油水分層示意圖。

圖2是油田聯(lián)合站沉降罐的油水分層對應(yīng)的含水量分布圖。

圖3是本發(fā)明實(shí)施例的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

參見圖1，含水原油進(jìn)入沉降罐后，由于其密度不同，受到重力作用分為從高到低依次分為低含水原油層、乳化層和水層。含水原油分層后各層的含水率分布情況可以參見圖2，水層中含水率變化較為劇烈，乳化層含水率也存在較為明顯的變化，而隨著高度的升高，由于原油密度較低，聚集在低含水原油層中，形成含水率穩(wěn)定的區(qū)域，也不隨著高度變化，在該穩(wěn)定區(qū)域內(nèi)含水率大概在3％～4％之間，對應(yīng)的原油含量在96％到97％。

本發(fā)明的原油含水率檢測系統(tǒng)居于如下的原理，在低含水原油層的穩(wěn)定區(qū)域中，其含水率是穩(wěn)定的，可以將該含水率作為一個預(yù)設(shè)值，通過計(jì)算該區(qū)域內(nèi)的含水原油的密度，與預(yù)設(shè)的基本不變的水密度，可以實(shí)時計(jì)算出該含水原油中原油的實(shí)時密度，進(jìn)而根據(jù)該原油的實(shí)時密度，與沉降罐內(nèi)各個高度測量的含水原油密度結(jié)合，就可以計(jì)算出沉降罐內(nèi)各個高度的含水量。因此，在不需要溫度修正的情況下，也可以通過實(shí)時原油密度，計(jì)算沉降罐內(nèi)各個高度的含水量，提高測量結(jié)果的可靠性。

參見圖3，本發(fā)明實(shí)施例的油田聯(lián)合站原油含水率檢測系統(tǒng)，包括，沉降罐，步進(jìn)壓強(qiáng)傳感器以及處理系統(tǒng)。

原油進(jìn)入沉降罐后，由于重力作用分為低含水原油層、乳化層和水層，在不同的高度具有不同的含水率。步進(jìn)壓強(qiáng)傳感器通過步進(jìn)電機(jī)能夠驅(qū)動壓強(qiáng)傳感器在沉降罐豎直位置上下運(yùn)動，測定沉降罐內(nèi)各個高度的壓強(qiáng)信息。步進(jìn)壓強(qiáng)傳感器在對于沉降罐各個高度的壓強(qiáng)進(jìn)行測量后，將各個高度H_i的壓強(qiáng)P_i傳送給處理系統(tǒng)。處理系統(tǒng)基于預(yù)設(shè)的低含水原油層的含水率值、水密度，以及步進(jìn)傳感器發(fā)送的數(shù)據(jù)，用于計(jì)算沉降罐內(nèi)各個高度的原油含水率。

處理系統(tǒng)包括，密度確定單元，分層確定單元，低含水原油層穩(wěn)定點(diǎn)確定單元，原油實(shí)時濃度確定單元，原油含水率確定單元。其中，密度確定單元基于如下公式確定各個高度的含水原油密度， ，其中P_i為第i點(diǎn)的壓強(qiáng)值，H_i為第i點(diǎn)高度。在確定各個高度密度后，分層確定單元按照高度由高到低確定各段高度內(nèi)密度的變化率（ρ_i－ρ_i－1）/(H_i-H_i-1)，當(dāng)該段高度變化率大于特定閾值時，表示其密度變化較大，判定該段高度的低點(diǎn)為低含水原油層和乳化層的分層位置高度。在確定低含水原油層和乳化層的分層位置高度高度后，低含水原油層穩(wěn)定點(diǎn)確定單元選擇高度大于分層位置高度的點(diǎn)作為集合，即為低含水原油層的點(diǎn)集合，依據(jù)高度從高到底分別取各點(diǎn)以及距離該點(diǎn)最近的N個點(diǎn)的密度作為子集合，計(jì)算該子集合的算術(shù)平均值以及均方差Δρ，從而計(jì)算r＝Δρ/,如果該r值小于特定閾值，表示該子集合內(nèi)各點(diǎn)的密度穩(wěn)定，則取該子集合作為低含水原油層中連續(xù)高度的穩(wěn)定點(diǎn)集合。在確定穩(wěn)定點(diǎn)集合后，原油實(shí)時濃度確定單元基于下式計(jì)算原油實(shí)時密度ρ_油，，其中為上述算術(shù)平均值，ρ水為預(yù)設(shè)的水密度，可以設(shè)置為1g/cm3，D為預(yù)設(shè)的穩(wěn)定點(diǎn)含水率，可以設(shè)置為3.5%。在確定原油實(shí)時密度后，原油含水率確定單元基于下式計(jì)算沉降罐內(nèi)各個高度的原油含水率D_i，。

優(yōu)選的，上述實(shí)施例中N為大于4的整數(shù)。在原油實(shí)時濃度確定單元確定原油實(shí)時濃度后，將該原油實(shí)時濃度以及時間存儲于存儲單元。如果存儲罐中原油整體含水量較高導(dǎo)致低含水原油層厚度較低，當(dāng)?shù)秃蛯臃€(wěn)定點(diǎn)確定單元在遍歷高度大于分層位置高度的點(diǎn)的集合后，不能夠找到連續(xù)的N個點(diǎn)作為穩(wěn)定點(diǎn)集合時，低含水原油層穩(wěn)定點(diǎn)確定單元判斷N－1是否為大于4的整數(shù)：如果是則將N設(shè)置為N－1，重新確定穩(wěn)定點(diǎn)集合；如果否，則通過存儲單元使用距離本次最近時間的原油實(shí)時濃度作為本次原油實(shí)時濃度。

本發(fā)明實(shí)施例的原油含水率檢測系統(tǒng)的處理系統(tǒng)，還可以包括沉降罐總含水量確定元件，其基于沉降罐內(nèi)各個高度的原油含水率D_i以及各個高度之間的體積和預(yù)設(shè)的水密度，確定沉降罐內(nèi)總含水量。

上述實(shí)施例中的僅用于示范性的表示本發(fā)明的內(nèi)容。另外，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可于本發(fā)明精神內(nèi)做其它變化，只要其不偏離本發(fā)明的技術(shù)效果均可。這些依據(jù)本發(fā)明精神所做的變化，都應(yīng)包含在本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍之內(nèi)。