流動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(xué)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(gè)壓力差值,將其轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柡筝斎霐?shù)據(jù)處理系統(tǒng),經(jīng)過運(yùn)算求解并記錄流動(dòng)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(diǎn),可以對管道內(nèi)流動(dòng)液體的流變參數(shù)進(jìn)行連續(xù),在線測量和記錄.關(guān)鍵詞:壓強(qiáng);密度;粘度;流量計(jì);在線測量中圖分類號:TH715.2文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B1概述目前,在石油油脂工業(yè),石油儲運(yùn)過程,石油勘探測井等領(lǐng)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(yùn)效率,避免”凝管”現(xiàn)象發(fā)生的關(guān)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(shè)計(jì)和管道運(yùn)行不可缺少的基本參數(shù)_2l3J.所以,準(zhǔn)確測定流動(dòng)液體的密度和粘度等流變參數(shù)對于輸油管道的運(yùn)行與管理至關(guān)重要.以往對流動(dòng)液體密度和粘度的測量,大都采用現(xiàn)場取樣,然后在實(shí)驗(yàn)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(jié)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(diǎn)取樣法進(jìn)行分析,這種作法工作量大,耗時(shí)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(dòng)態(tài)地記錄其變化,我們提出一個(gè)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(dòng)中的油,氣,泥漿的密度和粘度進(jìn)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(jié)構(gòu)和測力式結(jié)構(gòu).其中浮子式結(jié)構(gòu)分為浮子上置式結(jié)構(gòu)和下置式結(jié)構(gòu),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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)是將一重球浸入液體中,當(dāng)液體密度發(fā)生變化時(shí)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(jì)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(xì)管粘度計(jì)和旋轉(zhuǎn)粘度計(jì).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(zhuǎn)粘度計(jì)只能用于靜態(tài)液體,不能測定流動(dòng)液體的粘度.并且由于旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)自身有一套比較復(fù)雜的傳動(dòng)機(jī)構(gòu),只有當(dāng)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(shí),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(xué)教學(xué)與非線性光學(xué)研究工作.電話:(029)8219502.第20卷第3期柯元明,等:流動(dòng)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(dòng)液體密度和粘度的方案,可以設(shè)計(jì)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(dòng)液體密度和粘度的系統(tǒng).2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和各部分的作用圖1是設(shè)想用來測定流動(dòng)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(xì)的一端)與一個(gè)精密(體積)流量計(jì)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(dòng),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(qiáng);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(dòng)如考慮液體內(nèi)摩擦,則應(yīng)加入粘滯耗散項(xiàng)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(xiàng)可按Ha