含盐油水混合物浓度测量方法的研究

摘要

原油含盐率和含油率的测量,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,改进运输方法和炼制工艺,具有重要意义。同时,准确及时地原油含盐率和含油率检测数据,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,实现油田高效率管理,起着重要作用。为了提高生产管理的自动化程度,需要实现对原油含盐率和含油率的两个重要指标同时地准确地测量。作者在参阅国内外大量相关参考文献的基础上,从多功能传感技术出发采用四电极电导率传感器和超声波传感器,设计了一种基于多传感器技术测量含盐率和含油率的测试方法。首先,介绍了有关电导测试技术的基本知识,对电导测量系统所面临的问题作了详尽的分析,分析了超声波在液体中传播的特性以及温度对超声波声速的影响。然后,测试实验利用蒸馏水、基础油和氯化钠三种物质的乳化液模拟实际中的原油;利用四电极电导率测试电路和超声波渡越时间测试电路实现了对溶液电导率和超声波渡越时间的测量,并对测量的数据进行了分析,利用线形最小二乘的方法对含盐率和含油率的函数进行拟合,对实验中产生误差的原因进行了分析。最后,设计四电极电导率的改进测试电路,测试电路模拟部分包括滤波电路以及驱动电路;数字部分以单片机为核心,利用PID调节方法和DDS器件实现了测试激励信号的变频和调幅,利用相关检测技术实现对微弱信号的检测。

目录

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 课题背景与意义

1.2 原油含盐率和含油率测量方法研究现状

1.2.1 原油含盐率测量方法

1.2.2 原油含油率测量方法

1.2.3 原油含盐率和含油率测量技术的发展趋势

1.3 课题研究的主要内容

第2章 理论知识

2.1 电解质溶液的电导

2.1.1 电导与电导率

2.1.2 电解质溶液导电的机理

2.1.3 影响溶液电导率大小的因素

2.1.4 电导测量法面临的问题

2.2 超声波的特性

2.2.1 材料的超声特性

2.2.2 液体中超声波的声速及温度对声速的影响

2.3 本章小结

第3章 测试系统设计

3.1 测试系统的总体设计

3.2 传感器的设计及测试电路

3.2.1 四电极电导率测试电路

3.2.2 超声波传感器的测量电路设计

3.3 本章小结

第4章 油水盐浓度研究

4.1 实验材料与方法

4.1.1 影响油水盐的乳化的因素

4.1.2 乳化液的制备

4.1.3 实验方法

4.2 测量结果

4.2.1 单一溶液的测量

4.2.2 不同含盐率下乳化液的测量

4.2.3 乳化液测量结果

4.3 结果分析

4.4 本章小结

第5章 四电极电导率测试系统改进设计

5.1 改进电路系统框图

5.2 PID原理

5.2.1 PID基本原理

5.2.2 PID参数选择

5.2.3 PID参数确定

5.3 相关检测原理

5.3.1 相关函数

5.3.2 相关检测

5.4 硬件设计

5.4.1 模拟滤波及驱动

5.4.2 数据采集

5.4.3 激励信号发生

5.5 软件流程

5.5.1 软件总体设计

5.5.2 激励信号发生模块

5.5.3 A/D模块

5.6 本章小结

结论

参考文献

附录1 四电极电导率测试改进电路图

附录2 测试实验装置

致谢