【摘 要】
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在油田开发过程中,勘探、钻井、采油、运输等生产链都离不开对原油含水率的准确测量,如今,原油含水率已经成为了油田开发过程中的一个重要测量参数。在含水率的测量中,间接测量法具备测量效率高和准确性好的优点,是国内外含水率测量仪器研究的主要方向。间接测量法包括电导率法、电容法、射频法、短波法、微波法、射线法、密度法,其中,密度法在原油含水率的测量中存在准确性不高和分辨率过低的问题,导致其不适用于测量含水率
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在油田开发过程中,勘探、钻井、采油、运输等生产链都离不开对原油含水率的准确测量,如今,原油含水率已经成为了油田开发过程中的一个重要测量参数。在含水率的测量中,间接测量法具备测量效率高和准确性好的优点,是国内外含水率测量仪器研究的主要方向。间接测量法包括电导率法、电容法、射频法、短波法、微波法、射线法、密度法,其中,密度法在原油含水率的测量中存在准确性不高和分辨率过低的问题,导致其不适用于测量含水率低于20%的原油。针对以上问题,提出了一种基于石英晶体谐振原理的原油含水率测量系统设计方案。该方案通过实验的方法,标定含水率理论公式的参数,然后通过测量系统计算出原油样品的含水率,一定程度上能够解决准确性不高和分辨率过低的问题。论文工作包括:1.针对原油含水率的测量,进行了相关的理论推导。根据密度计算原油含水率的原理,结合石英晶体谐振机理测量原油密度的理论知识,推导出了原油含水率关于石英晶体谐振频率的理论公式;2.设计了含水率测量系统的测量方案,搭建了实验平台,并对传感器进行了选型实验及结果分析。以锁相放大器为测量系统的核心,进行测量系统的搭建;分别对谐振频率为32.768kHz的石英音叉晶振、5MHz的石英晶振片以及4MHz的石英梁式晶振进行了实验,通过结果分析,最终选择4MHz的石英梁式晶振作为测量系统的传感器;3.配置了9组标准溶液,对含水率的理论公式进行了标定,并对标定后的结果进行验证。针对原油含水率关于石英晶体谐振频率的理论公式,通过实验方法进行了参数的标定;将标定后的理论公式进行验证,把测量结果与蒸馏法的实际结果进行比较,结果显示:测量含水率与实际含水率相关性很高,误差也很小,说明了测量系统的可行性;4.对某油田分公司的原油样品进行了测量,并以蒸馏法的检测结果为标准进行了比较分析,结果表明:测量系统在含水率为0~99.65%的范围内具有较高的准确度,同时对含水率低于20%的原油也具备较高的分辨率;5.根据搭建的含水率测量系统,模拟油井现场的测量步骤,描绘出含水率的变化曲线,并对原油中含气及含砂对测量结果造成的误差进行一个定性分析。对取自油井的原油样品进行检测,并描绘出油井的含水率变化曲线,将结果与人工化验值进行比较,结果表明:基于石英晶体谐振器的原油含水率测量系统的测量结果精度更高,并且描绘的含水率变化曲线更加平缓,这对油田原油产量的预测能够起到更好地作用。
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