油水分离液体界面控制系统

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1、北京石油化工学院本科毕业设计（论文）开题报告题目名称：油水界面测量试验系统设计题目类型：实验学生姓名：董倩专业：测控技术与仪器学院：机械工程学院年级：06级指导教师：张宝生2010年3月15一、选题背景、研究意义及文献综述1选题背景在油田生产中，开采出的原油在采油计量站进行计量后进入联合站。经过计量、加热,进入一级沉降罐,沉降分离后送至中间罐,经过脱水泵脱水、二次加热后进入二级沉降罐,分离后的原油进入电脱水器进行最后的处理,达到含水率标准(0.5%)后,最后送到成品油储罐。在整个过程中,都需要进行油水界面的测量，这对油品的含水率、处理过程的监控和生产成本的控制都是非常关键

2、的。为实现油水分离，需要知道储罐内原油及水的准确位置,通过对油水分界面位置的准确监测,及时调整排水量及排油量,如果控制不当不但会造成生产的浪费和环境污染，还会存在冒罐等安全隐患，因此油水界面检测是实现油水分离、储油罐水位自动控制非常重要的环节,但目前所用的油水界面仪在实际生产中都存在各种问题，不能完全适应现场的需要。在油田油水界面仪的使用过程中,接触的介质多为处于55~80℃之间的油水混合物，由于油和水可以组成不同形态的油水乳化液，在界面处形成宽度和状态随机变化的乳化带，且原油含水率、黏度、沥青的浓度、矿物质的含量等参数都会影响该过渡带的稳定性，导致普通界面测量仪在测量时

3、会产生较大误差甚至不能使用,因此对原油储罐油水界面的准确检测一直没有很好的方法。近年来，随着国内外生产过程自动化水平的不断提高，各国的油田工作者也先后研制出了基于不同原理的油水界面自动检测装置。当前，国内外油罐液位测量仪表根据测量方式的不同，可分为接触式和非接触式两种类型，其中测量原油中含水量的方法也是各种各样。目前，常用的在线检测方法有:射线法、电容法、射频法、短波法及微波法等。在19世纪末20世纪初，国外就己经出现了关于油水分离的理论。60年代末至80年代初，国外主要研制和使用的是各种钢带浮子液位计，大多都是对每个油罐进行独立安装，现场显示，这类仪表的主要缺点是机械摩

4、擦影响了计量精度，浮子在滑动杆上容易被敷住。随着对计量精度要求的不断提高，出现了伺服式液位计，由于其使用了伺服马达，消除了因机械摩擦而引起的误差，提高了灵敏度，其液位的计量精度也得到极大地提高。这一时期的典型产品是美国VAREC公司生产的2500型钢带浮子液位计和6500型伺服式液位计，荷兰NRAF公司的SH型伺服动力液位计等。德国的ENRAF一ONIUS公司于80年代末期推出了串式电容物位测量系统，该系统采用多级串式电容液位传感器。1990年代中期，曼彻斯特理工大学的电子工程系成功地研制出了分段电容阵列法，这种方法的电容传感器不但对传感器的制作工艺要求很高，而且对安装维

5、护的要求也很高。近几年，美国研制出了磁致伸缩液位计，这种传感器同时可以测温，具有很高的测量精度，但是它的致命缺点是不适合测量粘稠的原油。在国内，由于起步比较晚，油水分离技术依然处于初始的研究阶段，目前依然普遍采用传统的重力油水分离方法。重力分离法原理简单、成本低，目前不但在国内，在世界上也是最主要的油水分离方法。重力法的关键技术和难点在于原油与水的界面检测技术，即油水界面检测技术。虽然油水界面检测技术发展了很多年，但是，由于原油与水混合物成分的复杂性，到目前为止还没有可以十分有效地应用于国内各油田的产品推出。近些年随着大庆油田等国内大型油田都己经临近了枯油期，原油中的水分

6、含量也越来越高，油田迫切需要能有效地解决油水分离的一种技术，因此不断地加大对该技术的资金投入，同时业内人士们的不断关注和油水界面检测技术的不断发展，推动了油水界面检测技术的迅速发展。目前，已有不少可以小规模应用于特定油田的技术出现，并且也相继出现了一批专门制造这一类检测仪器的公司，如北京创新思成科技有限公司、山东力创、兰州科庆仪表公司等。而且检测手段和方法也得到了长足的发展，目前，不但有传统的电容式、电极式、放射线式、机电式和浮球式等;超声波探测技术、射频技术和光纤技术等新技术也开始尝试应用于油水界面的检测中，并且已经取得了一定的成果。2.研究意义石油是现代社会应用得最为

7、广泛的能源物质之一，然而石油从开采出来到分离、提炼，再到工业、生活的生产消费，却是一个极其复杂的过程，仅开采原油就是一道非常复杂的工序。随着原油的开采，油井内会伴随着有大量的水和气同时产出，即实际开采出来的是油、气、水的混合物，有时还会伴随有少量的泥沙。一般说来，除去原油中的泥沙和气体是比较容易的，而除去其中的水却是一个很复杂的过程，相应地也就产生了油水的检测与分离技术。19由于原油的生产过程中面临着这样的一个难题，特别是在原油的采收和储运过程中，油中的水分会沉降在储油罐的底部，占据大量的容积。因此，只有随时将储油罐中的水排出