流動液體密度粘度連續(xù)測量方案——壓差式密度粘度測量系統(tǒng)

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1、流動液體密度粘度連續(xù)測量方案——壓差式密度粘度測量系統(tǒng)流動液體密度粘度連續(xù)測量方案——壓差式密度粘度測量系統(tǒng)流動液體密度粘度連續(xù)測量方案——壓差式密度粘度測量系統(tǒng)流動液體密度粘度連續(xù)測量方案——壓差式密度粘度測量系統(tǒng)流動液體密度粘度連續(xù)測量方案——壓差式密度粘度測量系統(tǒng)流動液體密度粘度連續(xù)測量方案——壓差式密度粘度測量系統(tǒng)第20卷第3期2002年9月天然氣與石油NaturalGasAndOilV01.20.No.3Sept.2002文章編號:1006—5539{2002)03—0052—03流動液體密度粘度連續(xù)測量方案壓差式密度粘度測量系統(tǒng)

2、柯元明,李明,李蘭(西安石油學院,陜西西安710065)摘要:提出一種利用壓差測量液體密度和粘度的方法.其原理是:利用壓力傳感器采集系統(tǒng)(例如管道)內(nèi)部兩個壓力差值,將其轉變?yōu)殡娦盘柡筝斎霐?shù)據(jù)處理系統(tǒng),經(jīng)過運算求解并記錄流動液體的密度和粘度.該方法具有測量范圍寬,測量精度高的特點,可以對管道內(nèi)流動液體的流變參數(shù)進行連續(xù),在線測量和記錄.關鍵詞:壓強;密度;粘度;流量計;在線測量中圖分類號:TH715.2文獻標識碼:B1概述目前,在石油油脂工業(yè),石油儲運過程,石油勘探測井等領域,凡是涉及流體,都需要測定其密度和粘度.我國原油多屬”三高”原油…

3、1,因此,掌握含蠟原油的流變特性是提高原油輸運效率,避免”凝管”現(xiàn)象發(fā)生的關鍵.而含蠟原油的密度和粘度是表征其流變特性最重要的物理量,也是輸油工藝設計和管道運行不可缺少的基本參數(shù)_2l3J.所以,準確測定流動液體的密度和粘度等流變參數(shù)對于輸油管道的運行與管理至關重要.以往對流動液體密度和粘度的測量,大都采用現(xiàn)場取樣,然后在實驗室測量的方式.然而,由于采樣環(huán)境與測試環(huán)境不同,往往使測量結果發(fā)生偏差;或者為了得到不同條件下待測參數(shù)的變化規(guī)律,不得不采用多點取樣法進行分析,這種作法工作量大,耗時長,效率低,且誤差較大.為了迅速,可靠地測量流體的密

4、度和粘度并且連續(xù),動態(tài)地記錄其變化,我們提出一個壓差式液體密度和粘度在線測量系統(tǒng)方案.該系統(tǒng)不僅可以避免傳統(tǒng)方法中產(chǎn)生的誤差,測量精度高,速度快,并且可以在高溫,高壓條件下工作.它可以對流動中的油,氣,泥漿的密度和粘度進行在線測量和記錄.2密度和粘度在線測量原理目前,用于液體密度測量的裝置有許多種,常用的有浮子式結構和測力式結構.其中浮子式結構分為浮子上置式結構和下置式結構,所采用的原理是將浮子浸入液體中,根據(jù)浮力的變化來測量液體的密度.這種方法雖然原理簡單,但是浮子上置式結構要求被測液體對浮子的浮力必須小于其重量,而浮子下置式結構則正相反

5、.這樣,裝置的使用范圍將受到被測液體密度大小的限制.測力式結構是將一重球浸入液體中,當液體密度發(fā)生變化時浮力也將發(fā)生變化,通過稱重傳感器測量重球所受之力來計算液體的密度.這種方法要求重球的重量大于在被測液體中所受的浮力,因而適用范圍同樣受到限制.另外,測量含蠟原油粘度所用的儀器主要有毛細管粘度計和旋轉粘度計.前者只能用于牛頓流體,對于非牛頓流體無法測量出明顯的流變曲線.旋轉粘度計只能用于靜態(tài)液體,不能測定流動液體的粘度.并且由于旋轉粘度計自身有一套比較復雜的傳動機構,只有當原油中析出一定數(shù)量的蠟晶后,才能影響到所測量的粘度值,所以利用這種儀

6、器測量粘度時,有一定的滯后性.收稿日期:2001—07—10;修回日期:2001—09—07作者簡介:柯元明(1942一),男,四川成都人,副教授,主要從事物理學教學與非線性光學研究工作.電話:(029)8219502.第20卷第3期柯元明,等:流動液體密度粘度連續(xù)測量方案——壓差式密度粘度測量系統(tǒng)53根據(jù)本文提出的利用壓差來測定流動液體密度和粘度的方案,可以設計和制作一種能夠在封閉管道內(nèi)連續(xù),在線測定和記錄流動液體密度和粘度的系統(tǒng).2.1系統(tǒng)結構和各部分的作用圖1是設想用來測定流動液體密度和粘度的裝置及數(shù)據(jù)處理和顯示,記錄系統(tǒng)示意圖.半徑

7、r的圓管AB平滑地過渡為另一段半徑為r2的圓管CD,AB和CD的長度均為Ah.管的一端(例如較細的一端)與一個精密(體積)流量計D.相連.d1,d2,重力加速度.Ap1)(2)2.2測量原理如圖2,若管道內(nèi)有理想液體(不可壓縮,無內(nèi)摩擦)穩(wěn)定流動,而且無渦旋,則有Bernoulli方程[]:1+121+pgh1=2+122+pgh2(3)式中l(wèi)一液體密度;l,2——分別為口和6兩處的壓強;l,”02——分別為口和6兩處的流速;hI,hz——分別為口和b兩處的高度.圖2管內(nèi)流體作穩(wěn)定流動如考慮液體內(nèi)摩擦,則應加入粘滯耗散項叫:Pl+尋;+pg

8、h1:P2+尋;+pgh2+叫(4)假定管道橫截面積處處相等,則常有勘.=2.于是液體密度:fD=(5)fD—3其中,△=1一2,Ah=h2一h1.在圓管的情況下,耗散項可按Ha