便携式原油含水率快速测量仪表的设计

　　1　引言

　　原油含水率的测量对于原油的开采,成品油的生产、储运、销售及加工具有重要的意义。在原油的开采过程中,单井含水率是重要的地质数据,关系到能否维持高的单井产量和采收率,及时发现生产井的问题。采油厂在组织原油生产的过程中,目前大部分采用分队计量的管理方法,原油含水率的测量对统计各采油队的产量及掌握全厂生产进度是必不可少的数据。采油厂把原油外输时,需要精度很高的含水率测量手段作为商业结算的依据,成品原油含水率数据失准,损害供需双方的经济利益。

　　国内外的传统的原油含水率测量方法中,主要是蒸馏法和电脱法。蒸馏法测量精度高,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 h.电脱法虽操作比较简单,但误差较大。这些传统方法的优点是本质上是一种直接的和绝对的测量方法,缺点是人为误差大,测量时间长。为了提高生产过程和生产管理的自动化程度,使用自动化仪表测量是国际上原油含水率测量仪表发展的趋势。

　　设计的FSH-E型便携式原油含水率测量仪表的优点在于测量速度快,可连续进行测量。测量精度高,易于和计算机相联接,实现人机交互,便于操作。便携式原油含水率快速测量仪采用手提式,人工只需提取少量的原油样品,放置到仪表中,进行简单的操作,数据就可显示在微机的软件界面中。从而省去了原来的很多的繁琐的步骤。操作者只需等仪表预热过程结束后,放置原油样品,就可快速、精确地测量出样品的含水率。整个过程迅速、方便。

　　2　仪表的工作原理

　　FSH-E型便携式原油含水率快速分析仪表的原理:利用核物理学中γ射线穿透被测原油样品时,油和水的吸收系数不同而产生的衰减程度不同来确定被测样品含水率。这种测量仪表主要利用了γ射线透射的有关性质及厚度不同,衰减程度不同的原理[1]。γ射线源产生射线,射线穿过介质时,将与介质原子发生光电效应、康普顿效应和电子效应[2]。射线与介质原子间只要发生一次碰撞就会偏离原来的入射方向,一部分射线被吸收,一部分射线穿透介质。同一能量的同种射线在不同介质中的吸收系数不同,同时损失和穿透的射线也不同。穿透介质的射线,连接到射线探测器上。仪表采用的射线探测器由碘化钠闪烁体、光电倍增管及附属电路构成。当射线与碘化钠闪烁体作用时,产生物理作用。导致闪烁体发光,通常这种光都很微弱并且持续时间很短,难以用肉眼观测,而且不易收集,所以要用光电倍增管把光信号放大并转换成电脉冲。然后由前置放大器对电脉冲进行放大,配以外围电路,电脉冲测量放大。输入到微机系统中,转化为计数值。电脉冲强度的不同,计数值自然不同。根据介质厚度体积的各方面关系,计算出原油中的含水率。当一束初始强度为N0的射线穿过厚度为χ的介质时,它的强度衰减为N,可由下式表示: