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光学法油水分析方案归纳与拟定1

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油水分析技术背景⑴传统检测方法:传统方法包括电脱法和蒸馏法。此类测量方法无法实现在线连续测量，而且取样时间长，随机性误差和人为误差都很大，并无法避免，很显然无法满足油田实现自动化管理的需求。⑵密度计法:应用密度原理测量原油含水率受外界影响因素较多①压力和温度的影响，主要受到温度变送器和压力变送器的准确度的影响；②水质矿化的影响，水中的矿化程度较高易使密度计等装置表面结垢，影响测量精度和仪器使用寿命，此现象多见于高含水的原油；③泥沙和溶解气等杂质的影响，主要表现为“气增油”和“砂吃油”现象，最终会导致得出的混合密度值有误差，进而影响测量的精度。3

油水分析技术背景⑶射线法：此类含水分析仪调试过程比较简单，并且可以同时进行介质含气率的测量。缺点是测量精度不高，造价高，使用和维修困难；内含放射源，虽然能量强度较低，但也会对人体造成伤害。⑷短波及微波法：短波法对原油的温度及含盐量不敏感，因此温度漂移和水矿化度对测量精度的影响就非常小，同时短波法还具有测量范围宽的优点。但是采用微波技术，成本高，使用和维护困难，使其应用受到了一定的影响。并且普遍采用的二相流体点线式的采样不能正确全面反映混合两相流的情况！因而实验室条件下测量精度能达到要求，但在现场工况条件下尚不能满足精度要求。4

油水分析技术背景⑸电容法:采用电容法研制的仪器，具有设备简单，安装方便，价格低廉，可靠性好，维护方便等优点，因此得到了广泛应用；但是，由于电容式传感器的电容量一般很小，传感器的测量电路往往受到寄生电容和环境变化的影响而难以实现高精度测量，且电容法的量程范围小，可调性差，仅适合于含水率低于30%的油田。⑹射频法:射频电容法是测量油品含水率的新方法，该法基于射频阻抗理论，具有测量精度高，重复性好，体积小，响应快等特点，只要建立相应的标定表，该传感器同样可用于其它油品低含水率的测量，若在传感器探头内加入测量电导率线路，则可扩大其测量范围。实验证明，在射频约为10MHz时，油和水的射频阻抗特性差别最大，故射频一般设计成10MHz。这样就造成电路复杂且成本较大，并受环境的影响而难以实现高精度在线检测。5

油水分析技术背景⑺红外光谱法:红外区域水的吸收光谱如图:从水的红外光谱图可以看出,在波长1.46μm、1.94μm、2.92μm等处有水的吸收带。当用这些波长的红外光照射被测物质时,因被测物质的水分含量不同将产生不同的光能量吸收,只要能从被测物中测得光能量的变化量,即可测定物质中的水分含量。红外水分仪在含水率低于30%时,一般选用1.94μm作为测量波长。红外线通过水分时被有选择地吸收,其吸收量大小遵循朗伯—比耳定律。红外辐射经过物质后的光强与物质的浓度(水分含量)之间存在一定关系,即吸收能量随着被测物的浓度含量的增加而增加,而从样品反射(或透射)的红外辐射能量则随着吸收能量的增加而减少。因此,只要测得从样品反射回来的红外辐射能量变化(衰减量),便能完成水分含量的测量。试样分离、提纯通常采用分馏、萃取（四氯化碳:易挥发、有毒）、重结晶、柱层析、薄层层析等；需要标准的材料红外谱图数据库。6

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红眼含水测量仪—美国PI公司测量原理:含水原油中,水分子和原油成分中的C—H键对近红外光的吸收带是不同的,如表1所示。表1C-H键和水在近红外段的吸收带根据光的吸收原理，当单色的平行光束通过均匀媒质时，被吸收的光能与吸收光的分子数有关。即与该物质在媒质中的浓度有关，有I(λ)=I0(λ)exp[?A(λ)?C?L]式中:A(λ)——与浓度无关的常数；C——被测物质的浓度,mol/L；L——被测媒质的厚度,mm。C-HH2O1.69~1.7551.762~1.9771.