[发明专利]基于超声波声速法的原油含水率检测方法

说明书

本发明公开了一种基于超声波声速法的原油含水率检测方法。超声波声速法利用超声波在含水原油样品中的传播速度来确定被测样品的含水率。超声波声速法在很大程度上受到温度变化的影响，因此对其进行温度补偿是提高检测精度的关键。本发明通过推导得到了包含温度补偿的原油含水率检测机理模型；通过实验得到不同含水率和不同温度下超声波在被测样品中的传播速度，利用机理模型得到含水率预测初步结果；将机理模型预测结果和温度作为输入变量、含水率真实值作为输出变量，采用支持向量回归的方法得到优化后的含水率检测模型。本发明通过机理建模与数据驱动建模相结合的混合建模方法有效地提升了超声波声速法在不同温度下对原油含水率的检测精度。

技术领域

本发明属于原油含水率检测技术领域，特别涉及一种基于超声波声速法原油含水率检测方法。

背景技术

在石油工业中，原油含水率是一项非常重要的指标，在开采、集输、计量、炼化等过程中，都对原油的含水率检测提出了要求。含水率的大小在很大程度上决定了原油的品质，因此准确地测量原油中的含水率对于石油行业有着非常重要的意义。

现行的原油含水率检测方法通常分为两大类。第一类是离线测量方法，包括蒸馏法、电脱法和卡尔·费休滴定法等。蒸馏法和电脱法是基于油水分离，卡尔·费休滴定法是基于中和滴定时所消耗的卡尔·费休试剂量与被测样品中的水分含量有关。这类方法通常具有测量精度较高的优点，但都需要较为复杂的实验设备和专业的实验操作，所需要的时间都比较长，不能满足现场快速检测的需要。第二类是在线检测的方法，主要包括：

(1)电导率法在油水混合物中，油、水电导率差异很大，纯油几乎不导电，含水率对于油水混合物的电导率起到了决定性作用。在水为连续相时含水率可通过Maxwell公式进行计算，但含水率较低的原油产品中水为离散相，此时该方法无法使用。另外，该方法受介质的离子浓度、矿化程度的影响很大。

(2)电容法电容法是基于油和水的介电常数差异很大，油水混合物的介电常数随含水率的变化非常灵敏，因此测量介质为油水混合物时的等效电容就可以测得含水率。电容法对于水作为离散相的油水混合物有着很好的测量效果，但当含水率较高时，水多在原油中开始连通，电容法便无法进行检测，因此仅适用于低含水率的检测。

(3)电磁波法电磁波法是一种非接触式测量方法，这种方法基于油和水对于电磁波的吸收能力有着很大的差别，将固定能量的电磁波发射穿过油水混合物并进行接收，通过检测接收到的电磁波强度来确定油水混合物含水率的大小。短波法和微波法都是这种方法的分支，但短波法对于环境的温度要求较高，不可以有较大的温度波动，振荡器要产生稳定的振荡频率才能正常测量，而微波法比较复杂，需要很好的抗干扰设备，成本较高。

(4)射线法射线法同样是一种非接触式的测量方法，其基本工作原理在于油和水对射线的吸收能力有很大的差异。射线法通常用于油井，油田计量站间的计量，其最大的缺点就是安全性较低，由于仪器中含有辐射源，防护措施成本较高，日常维护费用昂贵。