一、 综述

在油田原油生产、含水原油处理、原油储运以及石油炼制过程中，原油含水量在线检测很重要。它直接影响着生产操作、产品质量与产量、原材料及能源消耗等各项经济技术指标和企业经济效益。现有的检测方法存在着检测误差大、可靠性差等问题，难以满足原油生产的实际需要。这个问题引起了国内外专家的重视。大连海璐科技有限公司研发的hwc188系列原油含水在线分析仪，为解决这一问题提供了新的可靠手段。几年来在一些油田及炼油厂得到应用，取得了显著的经济效益和社会效益，受到广泛欢迎和高度评价。实践证明，该仪表技术指标先进、性能稳定、安全可靠，比现有的其它方法优越。与同类产品相比，主要技术指标达到了先进水平。

二、 检测原理

1、 检测的必要性

在线检测原油含水量是原油开采、脱水处理、集输计量、储运销售及石油炼制等过程急待解决的重要问题。若原油含水量检测不准，将直接影响油井及油层动态分析，破坏电脱水器中电场，降低脱水效果；给原油运输造成很大能源浪费；在石油炼制过程中原油含水超标易引起突沸等恶性事故发生。因此，原油含水在线检测很重要。现有的在线检测方法如电容法、微波法、射线法、重力分析法等均存在着各自的不足，使应用得到限制。采用电磁波吸收法研制的原油含水分析仪HCW188系列仪表是当代较先进的一种方法，它可以在0~100%范围内测量原油含水量，工作稳定可靠，有较高的精度，弥补了其它方法的不足。经大量的实际运行表明，HCW188系列原油含水分析仪很好地解决了原油含水在线检测的技术难题。

2、 检测原油含水量原理及优点

（1）.原理

电能以电磁波的形式辐射到以乳化状态存在的油水介质中，根据油、水这两种介质对电磁波吸收能力的不同来检测油水乳化液中水的含量。

电磁波通过介质时，将或多或少地被吸收，因此电磁波的出射能量总是小于入射能量。这种能量的减少服从郎伯—贝尔定律（J.H.Lamber—A.Beer），即：

  I入=I出eμN┄┄(1)

  式中：μ--介质的吸收系数；

            N—介质的分子数；

            I入--电磁波入射波强；

           I出—电磁波出射波强。

式（1）表明：当保持出射波强一定时，电磁波的入射波强与吸收介质分子数成指数规律变化。吸收系数是由介质特性决定的，各种介质的吸收系数μ是不同的，μ随波长而变。因此，物质对不同频率的电磁波吸收能力是不同的。式（1）适用于单一频率的电磁波。

如果吸收介质由多种物质组成，则式（1）应为：

I入=I出e∑μiNi┄┄(2)

在油水乳化液中，式(2)可变为：

  I入=I出e∑μ0N0+μwNw┄┄(3)

式中：μ0—原油吸收系数；

          N0—原油分子数；

          μw—水吸收系数；

          Nw—水分子数。

        根据实验得知：因μ0《μw，N0变化对I入的影响很小，可设I出eμ0N0=I0为常数：即电磁波通过纯油介质的入射波强为I0，则式（3）可变为：

    I入=I0eμWNW┄┄(4)

        式(4）说明电磁波的入射波强只与容器里的油中含水量成指数规律变化。基于这一原理可实现对原油含水量的监测。

将此表数据绘出I=f(w)曲线如图1。从图1中看出变送器输出电流与油中含水率是指数函数关系，与理论关系完全一致。

这个随油中含水量变化的电流信号，经处理、放大、线性校正后输出4~20mA标准直流信号。

（2）优点

目前，原油含水在线检测的方法较多，有电容法、微波法、射线法、重力分析法等。

电容法受介质温度影响及制造工艺的影响检测误差大，可靠性差；微波测量精度较高，但因使用特殊的微波器件，要求严格，加工制造难度大；射线法存在安全问题及造价高，使用、维修不便，应用受到限制；重力法的精度不能满足实际需要,这些方法都因各自的不足而不能得到广泛应用。

电磁吸收法检测原油含水量，是当代一种先进的方法。由其原理可知，新型含水变送器精度不受介质粘度、密度、温度、压力等因素的影响。发射器对碳氢化合物不敏感，可较长时间稳定工作。可在全量程（0~100%）范围内测量，精度满足需要,比起上述诸方法优越，是目前较好的方法。

三、主要技术指标

(1) 测量范围

①HWC188D型原油低含水在线分析仪，测量范围0~10%。

②​HWC188G型原油高含水在线分析仪，测量范围0~100%。​

(2)主要技术指标

   ①监测范围：油中含水0~100%（体积百分比）。

   ②误差：0~4%≦±0.05%;

   0~60%≦±0.5%;

   0~100%≦±1%;

   ③输出形式：4~20mADC(三线制)

   ④环境温度：-30℃~+80℃

   ⑤介质温度: -20℃~+100℃

   ⑥连接：机械接口:ANSI 150 FLANGE;电气接口:1/2NPT",直接和PLC或显示表连接

   ⑦供电：24VDC

   ⑧传输电缆长度：<300米

   ⑨传输电缆分布参数：电感L<0.23Mh;

           电容C<15.83nF;

           电阻R<16.96Ω。

四、产品的主要应用

可用于油田采油厂单井产液量或区块产液量含水、动力液含水、进出站原油含水、电脱水器进出口含水、外输原油含水以及炼油厂进装置原油含水的监测。

对单井产液量含水、区块产液量含水、外输原油含水、三相分离器含水和电脱水器出口含水、动力液系统含水等都可以采用HWC系列原油含水在线分析仪。

大连海璐科技有限公司

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