电容式油水界面仪的设计与应用

刘闯，张照，彭正辉，朱今祥，吴燕民，葛薇

(中国电波传播研究所，山东 青岛 266580)

原油站库的原油交接计量直接关系到油田的成本核算，区块的产油累计,地质开采方案编制等多方面。但由于油水密度的不同及受强电场、温度、压力等因素的影响，导致无法测得油罐内准确的油水界面,从而影响油罐盘库计量准确度。通常情况下，从罐顶到罐底，物质的分布规律分别为气体、原油、油水乳化液、水、污泥层。油罐中的油和水可以组成不同形态的油水乳化液，在界面处形成乳化带，准确地测量出乳化带的位置和宽度，就能确定油水界面的位置，进而计算出储罐中原油和水的体积。

在原油生产过程中，很多储罐仍然采用人工方法检测储罐的油水界面的位置，测量误差较大，操作不便，而且受取样和测定周期的影响。因此，本文设计了一种电容式油水界面仪，可以实现原油罐的油水界面长时间动态的在线监测。

1 油水界面仪的工作原理与系统构成

1.1 工作原理

油水界面的位置可以通过监测浸在其中2个极板的电容值差异后计算得到，原理如图1所示。

图1 板间电容原理示意

电容的计算如式(1)所示：

C=εrε0S/d

(1)

式中：C——电容值；εr——被测介质的相对介电常数；ε0——常温空气的介电常数；S——极板的正对面积；d——极板距离。由此可见，当两极板的相对位置确定后，影响C的只有εr，因此C和εr之间的线性关系如式(2)所示：

C=aεr+b

(2)

式中：a,b——常数

1.2 测量系统构成

电容式油水界面仪主要由电容测量传感器，检测控制主机和上位机PC构成，其中电容测量传感器置于油罐内部，可以单根工作，也可以根据实际油罐的高度多根级联工作；……