技术领域

本发明涉及油气生产技术领域，具体为一种原油生产含水在线分析与测量装置。

背景技术

在石油生产、管理过程中，随时掌握原油含水量的变化，对于油井的动态分析、油站设施的工作状况控制和掌握外输原油的质量等都是非常重要的。由于以往的原油在线自动含水分析装置具有放射性、测量结果不稳定、体积过大、价格过高等原因在石油石化生产行业中一直没有得到很好的推广应用。

人工取样化验的方法是目前油田最常用的含水率检测方法，无论井口还是输油管线均需要定期定时对油样进行人工提取并化验室进行人工化验操作。测量操作过程需要水浴加热、量筒粗测含水率、放入离心机甩样、人工计算等程序，分析一个样品耗费时间较多，这种方法的取样量和管线流经的液量相比非常小，因此取样的代表性差。

在线含水分析仪利用石油和水对高频电磁波的能量吸收程度不同，由于水的介电常数远远大于石油，所以水对高频电磁波的吸收率远大于石油，根据测量电磁波谐振腔探头中电磁波能量的大小，经过数据处理和分析可以得到原油中的含水比例。传感探头采用高频电磁波谐振腔结构。该结构具有探头内部电磁波能量集中、信号稳定性好、不易结蜡、不受油包水或水包油的影响等特点。激励信号采用1GHz高频信号，1GHz信号源具有频率展宽小，水的矿化度在该频率下对探测结果影响较小等特点。

然而，该种在线含水分析仪具有诸多优势，但安装时需要保证准确的安装位置，确保传感探头在油气管道中与油水的充分接触以保证测量的准确度和精确性，同时传感器探头在油气管道中的倾斜角度将直接影响原油在传感器探头上的附着程度，保证在线含水分析仪的安装精度以防止油气管道的堵塞。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种原油生产含水在线分析与测量装置，通过专门设计的管道定位机构和对中夹持机构，能够将含水在线分析仪的传感探头在油气管道中以精确的倾斜角度伸入到指定的安装位置。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种原油生产含水在线分析与测量装置，包括管道定位机构、对中夹持机构和升降机构，在油气管道的一侧设置升降机构，所述升降机构上设置有管道定位机构和对中夹持机构；

所述油气管道包括油气管道主体、第二管体、管道法兰，所述管道法兰设置在所述第二管体的端部，含水在线分析仪的检测端插入第二管体中，并通过管道法兰实现固定连接；

所述升降机构将所述管道定位机构抬升至所述第二管体的等高位置处，通过管道定位机构夹持第二管体，实现所述对中夹持机构相对于第二管体上的管道法兰的相对位置的固定；

所述升降机构包括升降底座、剪叉升降机构、驱动缸、升降台和移动轮，所述升降底座上设置有剪叉升降机构，所述剪叉升降机构的顶端设置有升降台，所述剪叉升降机构的中部设置有驱动缸，通过所述驱动缸能够驱动所述剪叉升降机构的伸缩，并以此驱动所述升降台的升降，所述升降台上设置有管道定位机构和对中夹持机构，所述管道定位机构和对中夹持机构在升降台上的相对位置固定，并且所述管道定位机构的夹持中心与所述对中夹持机构的夹持中心同轴；

所述管道定位机构夹持第二管体后，通过对中夹持机构夹持所述含水在线分析仪，能够实现所述含水在线分析仪相对于第二管体的同轴，使得所述含水在线分析仪的检测端伸入第二管体并到达油气管道主体内的精确位置处。

进一步的，含水在线分析仪包括分析仪表头、安装基座、分析仪法兰、伸缩节和传感探头；

所述安装基座的上端可拆卸的设置有分析仪表头，所述安装基座的下端连接有多节的伸缩节，末端的伸缩节上设置有传感探头；

所述伸缩节的两端通过螺纹结构依次密封连接，通过连接不同数量的伸缩节以改变所述传感探头距离所述安装基座的位置。

进一步的，所述伸缩节包括第一弹性密闭圈、第二弹性密闭圈、外螺纹段、密封槽、内螺纹段、密封凸台、伸缩节本体、伸缩节外壳和填充层；

所述伸缩节包括伸缩节本体和伸缩节外壳，所述伸缩节本体和伸缩节外壳之间通过填充层实现粘结固定和密封填充；

所述伸缩节本体的头部设置有密封凸台，所述密封凸台的上端面上设置有第一弹性密闭圈，所述密封凸台的台阶面上设置有第二弹性密闭圈，所述伸缩节本体头部未被伸缩节外壳覆盖的外侧面上设置有外螺纹段；

所述伸缩节本体的尾部还设置有密封槽，所述密封槽的形状与所述密封凸台相适配；

所述伸缩节外壳尾部的内侧面设置有内螺纹段，所述内螺纹段与所述外螺纹段相适配。

进一步的，所述管道定位机构包括第一夹持块、第二夹持块、导向杆、支撑基座、驱动螺杆、第一手轮和联动座；

所述升降台上述设置有支撑基座，所述支撑基座之间平行的设置有导向杆和驱动螺杆，所述第一夹持块、第二夹持块可滑动的支撑在所述导向杆上，并通过驱动螺杆驱动所述第一夹持块、第二夹持块相向/反向移动，所述驱动螺杆的两端分别设置有第一手轮，所述驱动螺杆的中部通过联动座连接；

所述第一夹持块、第二夹持块为对称结构且相向设置，且所述第一夹持块、第二夹持块相对的侧面上设置有楔形的夹持口，所述楔形的夹持口在夹持第二管体时能够实现自动对中。

进一步的，所述对中夹持机构包括对中基座、第二手轮、驱动齿轮、齿轮盘、铰接座、对中夹杆和对中盘；

所述升降台上设置有对中基座，所述对中基座上可转动的设置有第二手轮和驱动齿轮，所述驱动齿轮与所述第二手轮传动连接，所述对中基座上还可转动的设置有齿轮盘，所述驱动齿轮与所述齿轮盘啮合；

所述对中基座的上端固定设置有对中盘，所述对中盘的中心位置与所述第一夹持块、第二夹持块的所述楔形的夹持口的中心位置同轴；

所述齿轮盘的周向等间距的设置有铰接座，所述铰接座上可转动的设置有多个对中夹杆，所述对中夹杆伸入所述对中盘的内部；

通过转动第二手轮驱动所述齿轮盘相对于所述对中盘转动，实现多个所述对中夹杆对所述安装基座的夹持和定位。

进一步的，所述对中夹杆包括第一对中夹杆、第二对中夹杆、第三对中夹杆；

所述对中盘包括第一旋转座、第二旋转座、第三旋转座、对中盘本体；

所述第一旋转座、第二旋转座、第三旋转座可转动的设置在所述对中盘本体的周向的等分位置上；

所述第一对中夹杆、第二对中夹杆、第三对中夹杆的一端与所述铰接座铰接，另一端分别可滑动的支撑在所述第一旋转座、第二旋转座、第三旋转座上；

所述齿轮盘相对于所述对中盘转动时，使得所述铰接座靠近/远离与之相对应的第一旋转座/第二旋转座/第三旋转座，进而改变所述第一对中夹杆、第二对中夹杆、第三对中夹杆伸入对应的所述第一旋转座、第二旋转座、第三旋转座中的长度，同时使得第一旋转座、第二旋转座、第三旋转座在所述对中盘本体上转动一定的角度，进而实现第一对中夹杆、第二对中夹杆、第三对中夹杆对所述安装基座的夹持和定位。

进一步的，所述第一对中夹杆、第二对中夹杆、第三对中夹杆的结构相同且均包括对中夹杆本体、弧形面、滑动球；

所述对中夹杆本体可滑动的设置在所述第一旋转座/第二旋转座/第三旋转座上，当所述齿轮盘相对于所述对中盘转动并使得铰接座靠近/远离与之相对应的第一旋转座/第二旋转座/第三旋转座时，使得所述对中夹杆本体相对于所述第一旋转座/第二旋转座/第三旋转座滑动，同时使得所述第一旋转座、第二旋转座、第三旋转座在所述齿轮盘上转动一定角度，使得所述弧形面朝向所述对中盘的中心位置移动，进而使得所述滑动球抵接在所述安装基座的外周面上。

与现有技术相比，本发明提供了一种原油生产含水在线分析与测量装置，具备以下有益效果：

1.本发明通过专门设计的管道定位机构和对中夹持机构，在将含水在线分析仪安装至油气管道上时，实现对含水在线分析仪安装位置的精确控制，保证含水在线分析仪的传感探头在油气管道中的设置位置和倾斜姿态，确保传感探头在油气管道中与油水的充分接触以保证测量的准确度和精确性，同时还能够防止原油粘附于传感探头上，进而防止油气管道的堵塞。

2.本发明通过专门设计的伸缩节结构，能够方便的调节传感探头距离安装基座的位置，进而保证传感器探头能够伸入到油气管道的指定位置，同时通过设置的多个弹性密闭圈、密封凸台和密封槽的结构，保证伸缩节的结构强度的同时保证了密闭性，同时避免了多余的机械活动部件，加上防粘油的表面处理工艺，确保仪器长期工作可靠和免维护运行。

附图说明

图1为本发明的含水在线分析仪安装设备的整体结构示意图；

图2为本发明的含水在线分析仪的结构示意图；

图3为本发明的伸缩节的结构示意图；

图4为图3中A处的局部放大示意图；

图5为本发明的升降机构的结构示意图；

图6为本发明的管道定位机构的结构示意图；

图7为本发明的对中夹持机构的结构示意图；

图8为本发明的齿轮盘的结构示意图；

图9为本发明的对中盘的结构示意图；

图10为本发明的对中夹杆的结构示意图；

图中：含水在线分析仪1、分析仪表头11、安装基座12、分析仪法兰13、伸缩节14、第一弹性密闭圈141、第二弹性密闭圈142、外螺纹段143、密封槽144、内螺纹段145、密封凸台146、伸缩节本体147、伸缩节外壳148、填充层149、传感探头15、管道定位机构2、第一夹持块21、第二夹持块22、导向杆23、支撑基座24、驱动螺杆25、第一手轮26、联动座27、对中夹持机构3、对中基座31、第二手轮32、驱动齿轮33、齿轮盘34、铰接座35、对中夹杆36、第一对中夹杆361、对中夹杆本体3611、弧形面3612、滑动球3613、第二对中夹杆362、第三对中夹杆363、对中盘37、第一旋转座371、第二旋转座372、第三旋转座373、对中盘本体374、升降机构4、升降底座41、剪叉升降机构42、驱动缸43、升降台44、移动轮45、油气管道5、油气管道主体51、第二管体52、管道法兰53。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面根据附图1-10对本发明进行详细的描述，本发明的含水在线分析仪安装设备，包括管道定位机构2、对中夹持机构3和升降机构4，在油气管道5的一侧设置升降机构4，所述升降机构4上设置有管道定位机构2和对中夹持机构3；

所述油气管道5包括油气管道主体51、第二管体52、管道法兰53，所述管道法兰53设置在所述第二管体52的端部，含水在线分析仪1的检测端插入第二管体52中，并通过管道法兰53实现固定连接；

所述升降机构4将所述管道定位机构2抬升至所述第二管体52的等高位置处，通过管道定位机构2夹持第二管体52，实现所述对中夹持机构3相对于第二管体52上的管道法兰53的相对位置的固定；

所述升降机构4包括升降底座41、剪叉升降机构42、驱动缸43、升降台44和移动轮45，所述升降底座41上设置有剪叉升降机构42，所述剪叉升降机构42的顶端设置有升降台44，所述剪叉升降机构42的中部设置有驱动缸43，通过所述驱动缸43能够驱动所述剪叉升降机构42的伸缩，并以此驱动所述升降台44的升降，所述升降台44上设置有管道定位机构2和对中夹持机构3，所述管道定位机构2和对中夹持机构3在升降台44上的相对位置固定，并且所述管道定位机构2的夹持中心与所述对中夹持机构3的夹持中心同轴；

所述管道定位机构2夹持第二管体52后，通过对中夹持机构3夹持所述含水在线分析仪1，能够实现所述含水在线分析仪1相对于第二管体52的同轴，使得所述含水在线分析仪1的检测端伸入第二管体52并到达油气管道主体51内的精确位置处。

本发明的含水在线分析仪1的基本型插入式含水在线分析仪采用电磁波相移探测技术对原油的介电常数进行测量，根据混合液体综合介电常数的大小，推算出原油的含水率。该含水分析仪采用了集成化专用芯片作为核心测量单元，高科技芯片的使用使该仪表具有体积小、测量范围大（0~100%）、测量精度高、工作稳定性好、安装简单等特点。

含水在线计量可实现综合含水在线计量监控，数据远端传输，综合含水实时在线监控，并与现有数字化平台接轨，可实时监测、记录管线中原油的含水变化情况，满足生产现场需求。

进一步的，含水在线分析仪1包括分析仪表头11、安装基座12、分析仪法兰13、伸缩节14和传感探头15；

所述安装基座12的上端可拆卸的设置有分析仪表头11，所述安装基座12的下端连接有多节的伸缩节14，末端的伸缩节14上设置有传感探头15；

所述伸缩节14的两端通过螺纹结构依次密封连接，通过连接不同数量的伸缩节14以改变所述传感探头15距离所述安装基座12的位置。

进一步的，所述伸缩节14包括第一弹性密闭圈141、第二弹性密闭圈142、外螺纹段143、密封槽144、内螺纹段145、密封凸台146、伸缩节本体147、伸缩节外壳148和填充层149；

所述伸缩节14包括伸缩节本体147和伸缩节外壳148，所述伸缩节本体147和伸缩节外壳148之间通过填充层149实现粘结固定和密封填充；

所述伸缩节本体147的头部设置有密封凸台146，所述密封凸台146的上端面上设置有第一弹性密闭圈141，所述密封凸台146的台阶面上设置有第二弹性密闭圈142，所述伸缩节本体147头部未被伸缩节外壳148覆盖的外侧面上设置有外螺纹段143；

所述伸缩节本体147的尾部还设置有密封槽144，所述密封槽144的形状与所述密封凸台146相适配；

所述伸缩节外壳148尾部的内侧面设置有内螺纹段145，所述内螺纹段145与所述外螺纹段143相适配。

通过以上结构实现了传感探头15的精准安装、密封性和结构强度，采用电磁波相移探测技术对原油的介电常数进行测量，通电即可用，不含任何放射性物质，无活动部件，即保证了很高的测量分辨率，又具有很强的介质适应性，还安全环保，可直接替换油田早期安装的放射性含水率仪表。内置温度传感器，由于水的介电常数随温度的增大而减小，会导致测量的含水率值变小。进行温度补偿可以对测量结果进行准确的修正，从而达到提高测量精度的目的。传感探头15采用316不锈钢，可适应各种酸、碱腐蚀性液体和包括甲苯等有机溶剂在内的绝大多数被测介质。无机械活动部件，加上防粘油的表面处理工艺，确保仪器长期工作可靠和免维护运行。

进一步的，所述管道定位机构2包括第一夹持块21、第二夹持块22、导向杆23、支撑基座24、驱动螺杆25、第一手轮26和联动座27；

所述升降台44上述设置有支撑基座24，所述支撑基座24之间平行的设置有导向杆23和驱动螺杆25，所述第一夹持块21、第二夹持块22可滑动的支撑在所述导向杆23上，并通过驱动螺杆25驱动所述第一夹持块21、第二夹持块22相向/反向移动，所述驱动螺杆25的两端分别设置有第一手轮26，所述驱动螺杆25的中部通过联动座27连接；

所述第一夹持块21、第二夹持块22为对称结构且相向设置，且所述第一夹持块21、第二夹持块22相对的侧面上设置有楔形的夹持口，所述楔形的夹持口在夹持第二管体52时能够实现自动对中。

进一步的，所述对中夹持机构3包括对中基座31、第二手轮32、驱动齿轮33、齿轮盘34、铰接座35、对中夹杆36和对中盘37；

所述升降台44上设置有对中基座31，所述对中基座31上可转动的设置有第二手轮32和驱动齿轮33，所述驱动齿轮33与所述第二手轮32传动连接，所述对中基座31上还可转动的设置有齿轮盘34，所述驱动齿轮33与所述齿轮盘34啮合；

所述对中基座31的上端固定设置有对中盘37，所述对中盘37的中心位置与所述第一夹持块21、第二夹持块22的所述楔形的夹持口的中心位置同轴；

所述齿轮盘34的周向等间距的设置有铰接座35，所述铰接座35上可转动的设置有多个对中夹杆36，所述对中夹杆36伸入所述对中盘37的内部；

通过转动第二手轮32驱动所述齿轮盘34相对于所述对中盘37转动，实现多个所述对中夹杆36对所述安装基座12的夹持和定位。

进一步的，所述对中夹杆36包括第一对中夹杆361、第二对中夹杆362、第三对中夹杆363；

所述对中盘37包括第一旋转座371、第二旋转座372、第三旋转座373、对中盘本体374；

所述第一旋转座371、第二旋转座372、第三旋转座373可转动的设置在所述对中盘本体374的周向的等分位置上；

所述第一对中夹杆361、第二对中夹杆362、第三对中夹杆363的一端与所述铰接座35铰接，另一端分别可滑动的支撑在所述第一旋转座371、第二旋转座372、第三旋转座373上；

所述齿轮盘34相对于所述对中盘37转动时，使得所述铰接座35靠近/远离与之相对应的第一旋转座371/第二旋转座372/第三旋转座373，进而改变所述第一对中夹杆361、第二对中夹杆362、第三对中夹杆363伸入对应的所述第一旋转座371、第二旋转座372、第三旋转座373中的长度，同时使得第一旋转座371、第二旋转座372、第三旋转座373在所述对中盘本体374上转动一定的角度，进而实现第一对中夹杆361、第二对中夹杆362、第三对中夹杆363对所述安装基座12的夹持和定位。

进一步的，所述第一对中夹杆361、第二对中夹杆362、第三对中夹杆363的结构相同且均包括对中夹杆本体3611、弧形面3612、滑动球3613；

所述对中夹杆本体3611可滑动的设置在所述第一旋转座371/第二旋转座372/第三旋转座373上，当所述齿轮盘34相对于所述对中盘37转动并使得铰接座35靠近/远离与之相对应的第一旋转座371/第二旋转座372/第三旋转座373时，使得所述对中夹杆本体3611相对于所述第一旋转座371/第二旋转座372/第三旋转座373滑动，同时使得所述第一旋转座371、第二旋转座372、第三旋转座373在所述齿轮盘34上转动一定角度，使得所述弧形面3612朝向所述对中盘37的中心位置移动，进而使得所述滑动球3613抵接在所述安装基座12的外周面上。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。