電容法測試原油含水率實驗分析5頁

1、電容法測試原油含水率實驗分析1、水的介電常數(shù)一般柴油的介電常數(shù)在2.0-3.0之間，溫度對它的影響很小，基本可以忽略不計。所以這里就不討論油的介電常數(shù)和溫度的關(guān)系。通常在測試過程中都設(shè)定水的介電常數(shù)是常量，但是如圖1所示，溫度會對水的介電常數(shù)帶來較大影響，從而影響原油含水率的測試結(jié)果。因此電容法測試原油含水率過程中必須進行溫度補償。表1 不同溫度下水的等效介電常數(shù)圖1 水的介電常數(shù)Ew隨溫度變化示意圖一般環(huán)境下地面的水溫約為20，但是井下的溫度可能達到30-130的范圍內(nèi)，在電容法測試的過程中，溫度的變化導(dǎo)致水的介電常數(shù)發(fā)生改變從而影響了原油含水率的測試，因此溫度造成原油含水率測試的誤差絕對不

2、可忽視，在實際測試過程中必須進行溫度補償。2含水率測試實驗條件準(zhǔn)備和實驗結(jié)果選擇CAV424電容一電壓轉(zhuǎn)換芯片外接相關(guān)調(diào)整器件的參數(shù)為:參考電容34pf,振蕩電容52.2pf,電位器數(shù)值12.76K,濾波電容9.2nf。表2為20原油含水率與電容傳感器輸出電壓的關(guān)系。表2 20原油含水率與電容傳感器輸出電壓的關(guān)系根據(jù)電容法測試原理，本文通過電容傳感器輸出電壓與原油等效介電常數(shù)關(guān)系測試原油含水率，利用電容傳感器分三次測試不同介質(zhì)的電壓U1、U2、U3，然后去平均值U，就可以得出介電常數(shù)與電容傳感器輸出電壓的函數(shù)關(guān)系。表3是電容傳感器測試不同介質(zhì)的輸出電壓。表 3 電容傳感器測試不同介質(zhì)下的輸出電

3、壓結(jié)合表3，用Excel軟件對原油等效介電常數(shù)和電容傳感器輸出電壓的關(guān)系進行曲線擬合，如圖2所示:圖2 原油等效介電常數(shù)與電容傳感器輸出電壓的關(guān)系 將上式編入數(shù)據(jù)處理程序中，輸入單片機后便可通過測試的電壓值計算原油等效介電常數(shù)，再通過溫度確定水的等效介電常數(shù)和油的等效介電常數(shù)，就可以計算出原油含水率。表4為不同含水率，不同溫度下原油含水率與電容傳感器輸出電壓的關(guān)系。表4 不同含水率，不同溫度下原油含水率與電容傳感器輸出電壓的關(guān)系3測試含水率范圍分析隨著原油從低含水階段到高含水階段變化，電容傳感器輸出電壓值以及原油含水率逐漸發(fā)生變化，表5是不同含水率下，20原油含水率與電容傳感器輸出電壓關(guān)系。表

4、5 不同含水率下，200C原油含水率與電容傳感器輸出電壓關(guān)系由表5得到不同含水率的條件下，20電容傳感器輸出電壓與原油等效介電常數(shù)的關(guān)系如圖3所示:圖3 傳感器輸出電壓與原油等效介電常數(shù)關(guān)系由圖3可以看出電容傳感器的輸出電壓隨著原油等效介電常數(shù)的增加呈現(xiàn)對數(shù)關(guān)系增加，在原油等效介電常數(shù)較低時，電容傳感器的靈敏度較強，當(dāng)原油等效介電常數(shù)逐漸增大時，非線性程度較強，傳感器的靈敏度相對較弱。這就是電容法測試原油含水率在低含水階段測試誤差小，高含水階段測試誤差大的原因。圖4 電容法測試原油含水率范圍分析在同一溫度下，電容法測試含水率的范圍分析如圖4所示，由圖看出電容法測試原油含水率適合低含水測試，當(dāng)含水率高于40%時，測試誤差增大。4溫度對含水率測試的影響30%原油含水率下，不同溫度原油含水率與電容傳感器輸出電壓的關(guān)系如表6所示表6 30%原油含水率不同溫度原油含水率與電容傳感器輸出電壓的關(guān)系 由測試和計算的數(shù)據(jù)表6看出，在同一含水率情況下，隨著溫度的升高，水的等效介電常數(shù)逐漸