專利名稱：射頻超聲波清洗式原油含水率計量儀的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種射頻超聲波清洗式原油含水率計量儀，適用原油生產過程中含水率的測量。
背景技術：
水是原油的常見伴生物，世界上大多數(shù)原油都含有伴生水。這些伴生水大部分是以乳化的細小水滴存在于原油中的，少量則懸浮于重油或溶解于原油中。當采用注水采油工藝時，采出的原油還可能是原油乳化液和游離水的混合體，因而乳化液是常見的、主要的油水混合形態(tài)。含水率不同，原油乳化液的結構形態(tài)也不同。當含水較低時，原油為連續(xù)相，水為分散相，這時的乳化液稱作油包水型乳化液；當含水較高時，水為連續(xù)相，原油為分散相，這時的乳化液稱作水包油型乳化液。原油和水的乳化過程是不發(fā)生化學反應的，因而不會改變原油和水的本來性質， 但因此而引起的原油乳化液物理性質的變化卻是較大的，其中包括與含水計量關系密切的物理性質密度和介電常數(shù)。根據(jù)測量原理的不同，原油含水率測量儀常見的有以下三類電特性法、密度法和同位素法含水測量儀。其中電特性法含水測量儀還可分為電容法、微波法、射頻法和短波法含水測量儀。射頻法是計量原油含水率的方法之一。根據(jù)電磁波的物理特性電磁波在通過介質時或多或少被介質所吸收。不同頻率的電磁波在通過同一介質或同一頻率電磁波通過不同介質時，介質所吸收的能量是不同的，吸收能量的多少服從朗伯——貝爾定律I = I0e_ucl (1-1)式中I——穿透能量I0——入射能量u——吸收系數(shù)c——介質濃度1——介質厚度對式(1 一 1)變換為I0 = Iellcl對于混合物質，則有I0 = Ie(U1C1I^U2C2I2) (1-2)式中U1C1I1和U2C2I2——兩種不同物質的吸收系數(shù)、介質濃度和介質厚度當含水儀用于測定油水中的含量時，則兩種物質分別是油和水。探測器發(fā)射一定頻率的電磁波時，油的電磁波能量吸收系數(shù)U2很小，取其近似為零，則式(1-2)變?yōu)镮0 = Iellcl (1-3)對于一定頻率的電磁波，水的吸收系數(shù)保持不變，當測量儀的尺寸一定，則1確定。測量儀安裝到輸油管線上以后，電磁波透射能量I被管線吸收，這個能量隨介質的變化很小，可以近似為恒定值。從式(1-3)可知，探測器發(fā)射功率Itl只能隨著介質濃度(這里為水)的變化而變化。在原油的開采過程中，油中含有大量的蠟、堿、砂等雜質，傳感器工作一段時間后， 這些雜質就會積結在探頭表面，造成含水信號失真，影響測量精度。以往的射頻含水儀經(jīng)常在很短的工作周期內，拆卸發(fā)射探頭進行清洗，增加了勞動強度，不利于油田長期連續(xù)測量。
發(fā)明內容針對上述現(xiàn)有技術存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種射頻超聲波清洗式原油含水率計量儀。即在射頻含水測量儀中加一超聲波清洗器，利用超聲波在液體中的“空化機理”，剝離積結在射頻發(fā)射天線上的物質，達到清洗的目的，保持含水儀的測量精度。本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的一種射頻超聲波清洗式原油含水率計量儀，主要是由超聲波振板、射頻發(fā)射天線、 整流器和測量電路板組成。法蘭盤固定在油品管道上，管道底部裝有整流器，法蘭盤上連接套有絕緣環(huán)的射頻發(fā)射天線和超聲波振板，測量電路板通過電纜分別與射頻發(fā)射天線和超聲波振板連接，測量電路板上有端蓋；油品管道底部有進液口，一側有出液口。上述整流器由橫板和圓環(huán)板交錯組合而成。上述測量電路板上的計量電路由電源電路、晶體振蕩器電路、緩沖驅動電路、功率耦合電路、功率檢測電路組成。本實用新型的優(yōu)點是1、含水儀裝入油品管道中。在控制電源的驅動下，對超聲波振板周圍的油液發(fā)出超聲波，由超聲波油液的“空化”作用完成對射頻發(fā)射天線的清洗。由檢測電路完成對油品含水率的計量。2、在計量電路上，本實用新型設計了射頻功率探測法，可使功率探測范圍從OdBm 到-45dBm，大大地提高了本含水儀的測量分辨率和準確度。3、整流器的作用使油液更為均勻，提高測量的準確度。

圖1為本實用新型示意圖。圖2為圖1整流器示意圖。圖3為圖1控制、信號流程。圖4為圖1計量電路板測量電路原理圖。
具體實施方式
如圖1-2所示，一種射頻超聲波清洗式原油含水率計量儀，主要含有超聲波振板 5、射頻發(fā)射天線4、整流器2和測量電路板7。法蘭盤9固定在油品管道1上，管道1底部裝有橫板12和圓環(huán)板13交錯組合而成整流器2。法蘭盤9上連接套有絕緣環(huán)3的射頻發(fā)射天線4和超聲波振板5，測量電路板7通過電纜6分別與射頻發(fā)射天線4和超聲波振板5 連接，測量電路板7上有端蓋8;油品管道1底部有進液口 10，一側有出液口 11。[0035]如圖4所示，測量電路板7上的計量電路就是由電源電路、晶體振蕩器電路、緩沖驅動電路、功率耦合電路、功率檢測電路組成。其功能是①電源電路電源電路選用 WRB1205N-2W DC-DC轉換器(U5)，輸入電壓為12V，輸出電壓為5V。WRB1205N-2W轉換器為寬電壓輸入，隔離穩(wěn)壓輸出，DIP封裝的DC-DC模塊電源。該電源具有高隔離度，高輸出電壓穩(wěn)定度和較小紋波噪聲的優(yōu)異性能，能滿足本含水儀測量電路對電源的要求。②晶體振蕩器XC2164KIC(Ul)是高頻，低功耗，內嵌晶體振蕩器和驅動電路。它使用IOOMHz泛音石英晶體，輸出IOOMHz方波，作為射頻含水率測量儀的射頻源，送入U2。③高速緩沖驅動電路LMH6321 (U2)是帶有電流限制的高速緩沖器。具有單位增益，很高的壓擺率和IlOMHz信號帶寬，能驅動50歐負載，是一優(yōu)良的線驅動器。U2接收Ul的射頻時鐘信號，緩沖驅動輸出。U4是一電壓跟隨器，輸出2. 5V電壓連接到U2的GND端，使U2可在單5V電源下工作。 ④功率耦合電路功率耦合功能由功率分配器(U6)完成。(U6)是一分二，頻率IOOMHz功率分配器，它將檢測天線探頭的能量變化，并將該變化反饋給U3。⑤功率檢測電路功率檢測電路由MAX9933 (U3)構成。MAX9933是一低功耗RF檢測器，工作頻率從2MHz到1. 6GHz。功率檢測電路是本含水儀的核心部分，根據(jù)射頻檢測原理，原油含水率的變化轉換為射頻功率的變化。為了提高測量的分辨率，功率檢測必須能探測出發(fā)射功率的微小變化。MAX9933 對50歐負載終端，測量范圍從_45dBm到OdBm，完全可以滿足檢測的精度。對功率大小的檢測轉換成電壓從Pin7輸出。Jl是射頻發(fā)射探頭連接器，連接插入原油中的天線探頭。含水儀裝入油品管道1中，油液從管道底部進液口 10通過整流器2，使油液更加均勻。在控制電源的驅動下，裝在射頻發(fā)射天線4將射頻注入油品中，超聲波振板5在油品液體中，對超聲波振板周圍的油液發(fā)出超聲波，利用“超聲波空化”對射頻發(fā)射天線4進行清洗，并將剝離粘接物從出液口 11排出。后由測量電路板7上的計量電路完成對油品含水率的計量。
權利要求1.一種射頻超聲波清洗式原油含水率計量儀，含有超聲波振板(5)、射頻發(fā)射天線 G)、整流器( 和測量電路板(7)，其特征是法蘭盤(9)固定在油品管道(1)上，管道(1) 底部裝有整流器0)，法蘭盤(9)上連接套有絕緣環(huán)( 的射頻發(fā)射天線(4)和超聲波振板 (5)，測量電路板(7)通過電纜(6)分別與射頻發(fā)射天線⑷和超聲波振板(5)連接，測量電路板(7)上有端蓋(8)；油品管道(1)底部有進液口(10)，一側有出液口(11)。
2.如權利要求1所述一種射頻超聲波清洗式原油含水率計量儀，其特征是整流器O) 由橫板(1 和圓環(huán)板(1 交錯組合而成。
3.如權利要求1所述一種射頻超聲波清洗式原油含水率計量儀，其特征是測量電路板 (7)上的計量電路由電源電路、晶體振蕩器電路、緩沖驅動電路、功率耦合電路、功率檢測電路組成。
專利摘要本實用新型涉及一種射頻超聲波清洗式原油含水率計量儀，其結構特征是法蘭盤固定在油品管道上，管道底部裝有整流器，法蘭盤上連接套有絕緣環(huán)的射頻發(fā)射天線和超聲波振板，測量電路板通過電纜分別與射頻發(fā)射天線和超聲波振板連接，測量電路板上有端蓋；油品管道底部有進液口，一側有出液口。本實用新型在控制電源的驅動下，對超聲波振板周圍的油液發(fā)出超聲波，由油液“空化”作用完成對射頻發(fā)射天線的清洗。解決了射頻發(fā)射天線表面雜質的積結，造成含水信號失真，影響測量精度的問題，有利于油田長期連續(xù)測量。
文檔編號G01N23/00GK202256193SQ20112023273
公開日2012年5月30日 申請日期2011年6月30日 優(yōu)先權日2011年6月30日
發(fā)明者曹東生 申請人:曹東生