流动液体密度粘度连续测量方案——压差式密度粘度测量系统

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1、流动液体密度粘度连续测量方案——压差式密度粘度测量系统流动液体密度粘度连续测量方案——压差式密度粘度测量系统流动液体密度粘度连续测量方案——压差式密度粘度测量系统流动液体密度粘度连续测量方案——压差式密度粘度测量系统流动液体密度粘度连续测量方案——压差式密度粘度测量系统流动液体密度粘度连续测量方案——压差式密度粘度测量系统第20卷第3期2002年9月天然气与石油NaturalGasAndOilV01.20.No.3Sept.2002文章编号:1006—5539{2002)03—0052—03流动液体密度粘度连续测量方案压差式密度粘度测量系统

2、柯元明,李明,李兰(西安石油学院,陕西西安710065)摘要:提出一种利用压差测量液体密度和粘度的方法.其原理是:利用压力传感器采集系统(例如管道)内部两个压力差值,将其转变为电信号后输入数据处理系统,经过运算求解并记录流动液体的密度和粘度.该方法具有测量范围宽,测量精度高的特点,可以对管道内流动液体的流变参数进行连续,在线测量和记录.关键词:压强;密度;粘度;流量计;在线测量中图分类号:TH715.2文献标识码:B1概述目前,在石油油脂工业,石油储运过程,石油勘探测井等领域,凡是涉及流体,都需要测定其密度和粘度.我国原油多属”三高”原油…

3、1,因此,掌握含蜡原油的流变特性是提高原油输运效率,避免”凝管”现象发生的关键.而含蜡原油的密度和粘度是表征其流变特性最重要的物理量,也是输油工艺设计和管道运行不可缺少的基本参数_2l3J.所以,准确测定流动液体的密度和粘度等流变参数对于输油管道的运行与管理至关重要.以往对流动液体密度和粘度的测量,大都采用现场取样,然后在实验室测量的方式.然而,由于采样环境与测试环境不同,往往使测量结果发生偏差;或者为了得到不同条件下待测参数的变化规律,不得不采用多点取样法进行分析,这种作法工作量大,耗时长,效率低,且误差较大.为了迅速,可靠地测量流体的密

4、度和粘度并且连续,动态地记录其变化,我们提出一个压差式液体密度和粘度在线测量系统方案.该系统不仅可以避免传统方法中产生的误差,测量精度高,速度快,并且可以在高温,高压条件下工作.它可以对流动中的油,气,泥浆的密度和粘度进行在线测量和记录.2密度和粘度在线测量原理目前,用于液体密度测量的装置有许多种,常用的有浮子式结构和测力式结构.其中浮子式结构分为浮子上置式结构和下置式结构,所采用的原理是将浮子浸入液体中,根据浮力的变化来测量液体的密度.这种方法虽然原理简单,但是浮子上置式结构要求被测液体对浮子的浮力必须小于其重量,而浮子下置式结构则正相反

5、.这样,装置的使用范围将受到被测液体密度大小的限制.测力式结构是将一重球浸入液体中,当液体密度发生变化时浮力也将发生变化,通过称重传感器测量重球所受之力来计算液体的密度.这种方法要求重球的重量大于在被测液体中所受的浮力,因而适用范围同样受到限制.另外,测量含蜡原油粘度所用的仪器主要有毛细管粘度计和旋转粘度计.前者只能用于牛顿流体,对于非牛顿流体无法测量出明显的流变曲线.旋转粘度计只能用于静态液体,不能测定流动液体的粘度.并且由于旋转粘度计自身有一套比较复杂的传动机构,只有当原油中析出一定数量的蜡晶后,才能影响到所测量的粘度值,所以利用这种仪

6、器测量粘度时,有一定的滞后性.收稿日期:2001—07—10;修回日期:2001—09—07作者简介:柯元明(1942一),男,四川成都人,副教授,主要从事物理学教学与非线性光学研究工作.电话:(029)8219502.第20卷第3期柯元明,等:流动液体密度粘度连续测量方案——压差式密度粘度测量系统53根据本文提出的利用压差来测定流动液体密度和粘度的方案,可以设计和制作一种能够在封闭管道内连续,在线测定和记录流动液体密度和粘度的系统.2.1系统结构和各部分的作用图1是设想用来测定流动液体密度和粘度的装置及数据处理和显示,记录系统示意图.半径

7、r的圆管AB平滑地过渡为另一段半径为r2的圆管CD,AB和CD的长度均为Ah.管的一端(例如较细的一端)与一个精密(体积)流量计D.相连.d1,d2,重力加速度.Ap1)(2)2.2测量原理如图2,若管道内有理想液体(不可压缩,无内摩擦)稳定流动,而且无涡旋,则有Bernoulli方程[]:1+121+pgh1=2+122+pgh2(3)式中l一液体密度;l,2——分别为口和6两处的压强;l,”02——分别为口和6两处的流速;hI,hz——分别为口和b两处的高度.图2管内流体作稳定流动如考虑液体内摩擦,则应加入粘滞耗散项叫:Pl+寻;+pg

8、h1:P2+寻;+pgh2+叫(4)假定管道横截面积处处相等,则常有勘.=2.于是液体密度:fD=(5)fD—3其中,△=1一2,Ah=h2一h1.在圆管的情况下,耗散项可按Ha