[发明专利]一种基于射频法的双天线结构原油含水率测量传感器

说明书

一种基于射频法的双天线结构原油含水率测量传感器，包括天线保护套，所述的接收天线与发射天线对称设置于天线保护套内部；保护套与双天线接触部分的空隙通过胶性填充物填充，所述的接收天线的辐射方向垂直于发射天线本身、接收天线以及含水原油的切面；所述的填充物阻止原油进入天线；所述的传输接头用于连接同轴线；双天线结构相对于传统的一根单极子天线以及电流互感法具有更明显的区分度、不易受环境影响、且成本低，能适用于多种原油含水率场合。

技术领域

本发明属于含水率测量技术领域，特别涉及一种基于射频法的双天线结构原油含水率测量传感器，可特别适用于石油化工领域中原油含水率的测量或其他两相流中水分含量的测量。

背景技术

随着社会经济的迅速发展，各行各业对于石油能源的需求量逐年提升。但是我国的地理环境比较复杂加之储油量少，而且多数主力老井经过数十年的开采已经进入高含水率甚至特高含水率阶段，因此油井中的产出液中会含有大量的水分。产出液中原油与水的不相溶导致含水原油以一种乳化液的形式存在于输油管道中，这对于原油含水率的测量带来了巨大的挑战，因此原油含水率的测量一直是石油化工行业的难点和热点。而含水率的准确测量对于计量油井产量、评价油藏的开采价值和采出程度、制定开采方案等具有重要意义。在原油开采中其水分含量的高低直接影响油井出油层位，油井出液量，原油产量等的动态分析和开采；运输过程中，由于水分的存在会导致原油乳化浑浊，腐蚀管道，黏度增加，附着与输油管道内壁，同时也加大了管道的运输功耗，造成管道运输不稳定，直接影响运输管道的寿命，并且降低了输油管道以及储油罐等大型设备的利用率；在原油炼制过程中，过多的水分会造成加热原料的多余使用，在加热过程中有可能会发生含水原油突沸等生产事故。

通过查阅文献，最新的利用电磁波在被测介质中的传播特性测量含水率是电磁波法测量含水率的主要技术之一，现有的利用电磁波传播特性测量含水率时主要采用的方法有两种：一种是文献西安石油大学贺国强硕士论文：原油含水率测量技术研究，利用一根单极子天线自身对电磁波的辐射来测量原油含水率，但当被测介质发生变化时，不仅单极子天线的辐射效率也会因介质的不同而不同，且天线的发射系数也会发生变化，同时由于单极子天线被安装在金属管道内，在被测介质经过单极子天线时，单极子天线自身会接收到金属管道发射回来的电磁波，这些因素导致一根单极子天线测量原油含水率的精度差，受外界干扰明显。

另一种是石油化工应用期刊上面的文献：基于射频幅值法的原油含水率测量系统研究使用平行的双单极子全向天线，这种结构的天线平行于含水原油，没有区分双天线各自的作用，也没有说明双天线的各自的反射系数，导致这种结构的传感器在被测介质中的传播特性无法测量。

发明内容

针对原油含水率测量存在的上述问题，本发明目的是提供一种基于射频法的双天线结构原油含水率测量传感器，具有高精度、能够满量程测试原油含水率得特点。

为了实现上述目的，本发明采取如下的技术解决方案：

一种基于射频法的双天线结构原油含水率测量传感器，包括天线保护套以及设置于天线保护套1内部的双天线——发射天线2和接收天线3；天线保护套1的上半部分1-1为圆筒形，下半部分1-2为半球体；所述的发射天线2与接收天线3对称垂直设置于天线保护套1内，发射天线2与接收天线3两者处于同一平面，其分别设置于天线保护套1横截面直径D的1/4和3/4处，保护套1与双天线接触部分的空隙通过胶性填充物4填充，双天线不穿透天线保护套下半部分1-2的半球体；超出保护套上半部分1-1的发射天线2与接收天线3的馈电端口进行机械处理，设置与同轴传输线相连接的传输接头5，所述的传输接头5用于连接外接处理电路。