背景技術(shù)：
原油含水的比例是一項(xiàng)重要生產(chǎn)數(shù)據(jù)。由于油井中的石油和水在地心熱能的作用下已經(jīng)混合成一種液體，因此要想測量此混合液體中含水率的方法比較繁瑣。目前有一種稱重式柱塞往復(fù)抽吸取樣的全自動(dòng)原油含水率蒸餾測量方法，但是該方法是將蒸餾后的蒸汽直接排入大氣，由于蒸汽中含有少量的油分子以及天然氣，會帶來安全隱患；為此，本發(fā)明的變?nèi)莘e式負(fù)壓冷凝器可收集蒸餾測量中的蒸汽并冷凝后排回原油生產(chǎn)管線。

發(fā)明目的 用機(jī)械裝置和電子控制技術(shù)替代人工，實(shí)現(xiàn)原油含水率的全自動(dòng)化測量，并保障其測量過程實(shí)現(xiàn)全密閉流程，保證了原油含水率全自動(dòng)化測量過程中的安全。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明是一種帶球閥和機(jī)械強(qiáng)制排液的變?nèi)莘e式負(fù)壓冷凝器，其有4個(gè)特點(diǎn)：

1.冷凝器的冷凝室為變?nèi)莘e的。

2.有一個(gè)關(guān)閉蒸餾室的機(jī)械控制單向球閥。

3.在關(guān)閉球閥后，冷凝室因容積變大而形成負(fù)壓。

4.絲桿千斤結(jié)構(gòu)可使柱塞強(qiáng)制向高壓原油管線排除冷凝室中的冷凝液體和氣體。

本發(fā)的帶球閥和機(jī)械強(qiáng)制排液的變?nèi)莘e式負(fù)壓冷凝器的冷凝室(1)中有一個(gè)由減速機(jī)(13)和防爆電機(jī)(14)驅(qū)動(dòng)的千斤絲桿(3)，千斤絲桿(3)的旋轉(zhuǎn)可帶動(dòng)柱塞(2)上、下運(yùn)動(dòng)；通過柱塞(2)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)來改變冷凝室(1)的工作容積，提供一個(gè)負(fù)壓冷凝條件；采用千斤絲桿(3)推動(dòng)柱塞(2)強(qiáng)制排液；在冷凝器的上部安裝有不銹鋼球 閥(6)，不銹鋼球閥(6)在彈簧(7)和頂桿(8)的作用下與柱塞(2)聯(lián)動(dòng)。

冷凝器是由冷凝室(1)、柱塞(2)、千斤絲桿(3)、冷凝器體(4)、冷凝器上蓋(5)、不銹鋼球閥(6)、彈簧(7)、頂桿(8)、進(jìn)氣單向閥(9)、排液單向閥(10)、柱塞密封圈(11)、定位導(dǎo)向銷(12)、減速機(jī)(13)和防爆電機(jī)(14)及壓力傳感器(15)組成。

通過柱塞(2)向下運(yùn)動(dòng)擴(kuò)大了冷凝室(1)的工作容積，可在冷凝室(1)內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓。

冷凝器與外部只有兩個(gè)管路通道，A通道與B通道。其中A通道與原油管路連通，原油管路中流動(dòng)著0.5Mpa至2Mpa的原油，A通道上安裝有兩個(gè)單向閥，其中排液單向閥(10)確保了流動(dòng)介質(zhì)只能從冷凝室(1)流向原油管路，而不能反向流動(dòng)；B通道是與蒸餾器連通，B通道與冷凝室(1)之間安裝有進(jìn)氣單向閥(9)，該閥確保了蒸餾器中的水蒸汽順利地進(jìn)入冷凝室(1)，而冷凝后的液體不會反灌回蒸餾器。

使用進(jìn)氣單向閥(9)、排液單向閥(10)與柱塞(2)的組合結(jié)構(gòu)，使得進(jìn)入冷凝器的工作介質(zhì)只能單方向順序流動(dòng)。

由千斤絲桿(3)與定位導(dǎo)向銷(12)的組合結(jié)構(gòu)，將防爆電機(jī)(14)和減速機(jī)(13)的旋轉(zhuǎn)機(jī)械能轉(zhuǎn)換成柱塞(2)的向上直線運(yùn)動(dòng)，將冷凝后的液體和殘余氣體通過A通道強(qiáng)制排回原油管路。

在A通道與B通道之間還安裝有不銹鋼球閥(6)，該閥確保原油只能從B通道流向A通道，而不能反向流動(dòng)。這一特性保證了蒸餾器和冷凝器工作時(shí)不受原油管路中原油壓力的影響。但是，該特性妨礙了蒸餾器的取樣工作，因此需要在蒸餾器取樣時(shí)打開不銹鋼球閥(6)，這一工作便交由柱塞(2)來完成。在柱塞(2)和不銹鋼球閥(6)之間專門安裝了頂桿(8)，頂桿(8)上頭與不銹鋼球閥(6)的不銹鋼球接觸，下頭與快要達(dá)到上死點(diǎn)的柱塞(2)相碰。具體工作時(shí)當(dāng)柱塞(2)接近上死點(diǎn)時(shí)，推動(dòng)頂桿(8)亦向上運(yùn)動(dòng)并推動(dòng)不銹鋼球閥(6)克服彈簧(7)的彈力一起向上運(yùn)動(dòng)，開啟液流通道；反之，當(dāng)柱塞(2)下行時(shí)，推動(dòng)頂桿(8)失去了支撐力，不銹鋼球閥(6)在彈簧(7)的彈力作用下關(guān)閉液流通道，所以不銹鋼球閥(6)與柱塞(2)屬于一種在上死點(diǎn)附近打開閥的機(jī)械聯(lián)動(dòng)結(jié)構(gòu)。

在冷凝器上蓋(5)與冷凝室(1)相通的部位安裝有壓力傳感器 (15)，用以監(jiān)測冷凝室(1)內(nèi)的工作壓力。

發(fā)明效果 全自動(dòng)原油含水率蒸餾測量方法實(shí)現(xiàn)了油田計(jì)量自動(dòng)化管理，帶來了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、降低采油成本的效果。但是亦帶來了安全生產(chǎn)的隱患，限制了使用的范圍。本發(fā)明將原來開放測量工藝改為密閉測量流程，使得整個(gè)測量過程不對外排放一點(diǎn)物質(zhì)，實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)安全測量。

發(fā)明的實(shí)施例 附圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，本發(fā)明主要由15種主要元件組成，附圖1繪出了它們之間的具體位置。

本發(fā)明核心的工作原理是變?nèi)莘e式的冷凝室(1)。冷凝室(1)是由冷凝器體(4)、冷凝器上蓋(5)、柱塞(2)、柱塞密封圖(11)、頂桿(8)和通往原油管路的A通道及通往蒸餾器的B通道等組成。

冷凝器上蓋(5)上安裝有不銹鋼球閥(6)，不銹鋼球閥(6)的右上邊是通向原油管路的A通道，其左下邊的通道是通向蒸餾室的B通道；平時(shí)不銹鋼球在彈簧(7)的作用下被壓在閥座上，切斷了原油管路通向蒸餾室的液路通道，由原油管路來的高壓原油進(jìn)入球閥的上面，同彈簧(7)一起對不銹鋼球施力將鋼球緊緊壓在閥座上，此時(shí)蒸餾室內(nèi)無原油。

本發(fā)明的帶球閥和機(jī)械強(qiáng)制排液的變?nèi)莘e式負(fù)壓冷凝器工作分為二步：

冷凝器工作的第一步是排空冷凝室(1)、打開不銹鋼球閥(6)：

由計(jì)算機(jī)控制防爆電機(jī)(14)反轉(zhuǎn)，防爆電機(jī)(14)的扭矩經(jīng)減速機(jī)(13)減速增距后帶動(dòng)千斤絲桿(3)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)將柱塞(2)向上頂出，將冷凝室(1)中的冷凝介質(zhì)通過排液單向閥(10)和A通道強(qiáng)制排回原油管路。同時(shí)當(dāng)柱塞(2)接近上死點(diǎn)時(shí)，推動(dòng)頂桿(8)亦向上運(yùn)動(dòng)并推動(dòng)不銹鋼球閥(6)中的不銹鋼球克服彈簧(7)的彈力一起向上運(yùn)動(dòng)，開啟了A通道與B通道之間的液流通道，為蒸餾器自動(dòng)測試的原油取樣工作做好準(zhǔn)備。

冷凝器工作的第二步是產(chǎn)生負(fù)壓，冷凝蒸汽：

蒸餾器完成取樣工作時(shí)，所取原油樣本是帶有原油管路中的壓力的，這會提高原油樣本中水分蒸發(fā)的溫度，不但浪費(fèi)了能量， 還使蒸餾室壓力增高，產(chǎn)生高壓爆炸的危險(xiǎn)，因此需要采取降壓措施。

冷凝器降壓的主要方法是讓柱塞(2)下行，擴(kuò)大冷凝室(1)的工作容積，具體實(shí)施方法是由計(jì)算機(jī)控制防爆電機(jī)(14)正轉(zhuǎn)，防爆電機(jī)(14)的扭矩經(jīng)減速機(jī)(13)減速增距后帶動(dòng)千斤絲桿(3)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)將柱塞(2)向下退出，由于此時(shí)不銹鋼球閥(6)已關(guān)閉，冷凝器通過B通道與蒸餾器形成了一個(gè)密閉的空間，該密閉空間內(nèi)又被進(jìn)氣單向閥(9)分成了蒸餾室和冷凝室兩個(gè)相對獨(dú)立的空間；冷凝室(1)通過柱塞(2)下行擴(kuò)大了工作容積，產(chǎn)生了負(fù)壓并通過進(jìn)氣單向閥(9)傳遞到蒸餾室；在柱塞(2)下行的過程中，計(jì)算機(jī)一方面控制柱塞(2)的下行，另一方面又通過壓力傳感器(15)檢測冷凝室(1)的壓力值，當(dāng)冷凝室(1)出現(xiàn)微負(fù)壓0.01Mpa時(shí)，計(jì)算機(jī)便停止柱塞(2)的下行；當(dāng)冷凝室(1)出現(xiàn)零壓時(shí)，計(jì)算機(jī)便繼續(xù)柱塞(2)的下行……，在計(jì)算機(jī)的閉環(huán)控制下，負(fù)壓一直持續(xù)到蒸餾室中原油樣本的水分被充分蒸發(fā)掉。如果蒸餾室中原油樣本的水分過大，柱塞(2)下行已到達(dá)下死點(diǎn)，計(jì)算機(jī)會停止蒸餾器的加熱器工作，同時(shí)啟動(dòng)排空冷凝室(1)的程序，但是柱塞(2)向上運(yùn)動(dòng)的距離以不碰到頂桿(8)為準(zhǔn)則。

計(jì)算機(jī)通過稱重檢測到蒸餾室中原油樣本的重量不再減少，說明油水分離已經(jīng)完成。計(jì)算機(jī)便會控制冷凝器返回工作的第一步排空冷凝室(1)、打開不銹鋼球閥(6)；開始下一次或另一口井的全自動(dòng)原油含水率蒸餾測量工作。