專利名稱：原油含水率與流量測(cè)量方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種原油與水混合流中原油，含水率與流量測(cè)量方法及其裝置，更進(jìn)一步涉及一種可實(shí)現(xiàn)連續(xù)、在線對(duì)原油、含水率與流量的測(cè)量裝置。
目前，絕大多數(shù)原油輸送管道中含有水、含水率以百分之幾到百分之幾十不等，測(cè)量原油含水率、流量是原油生產(chǎn)、輸送過(guò)程中的一個(gè)最基本要求。原油含水與流量測(cè)量的困難在于原油與水形成的乳化液隨含水率的變化而不同。含水率的測(cè)量還與流量測(cè)量有關(guān)，因此，到目前為止，沒(méi)有一種原油含水測(cè)量方法和裝置能夠達(dá)到精確測(cè)量百分之幾至百分之一百的水平，更不能測(cè)量稠油含水率，當(dāng)原油密度接近于水的密度(930kg/m3)時(shí)，應(yīng)用動(dòng)力學(xué)原理的測(cè)量方法會(huì)造成很大偏差。
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提出了一種導(dǎo)熱方法測(cè)量原油含水率和流量的方法及其裝置，能同時(shí)測(cè)量原油的含水率和油水流量，適用于一切熱物理性質(zhì)有差異的(導(dǎo)熱、比熱、粘度等)液—液兩相流體的流量、相比率的測(cè)量。
本發(fā)明的測(cè)量裝置，包括內(nèi)部裝有加熱器與溫度傳感器的兩個(gè)導(dǎo)熱元件，加熱器設(shè)置不同加熱功率控制器，根據(jù)兩個(gè)導(dǎo)熱元件內(nèi)加熱溫度與流體之間溫差大小進(jìn)行轉(zhuǎn)換，以保證兩個(gè)導(dǎo)熱元件與流體之間有一定溫差。
附圖
為本發(fā)明裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
本發(fā)明的裝置包括兩個(gè)導(dǎo)熱元件4、5，導(dǎo)熱元件4、5中裝入加熱器6、8，溫度傳感器7、9，一個(gè)導(dǎo)熱元件寬邊平行于管道中心線，另一個(gè)導(dǎo)熱元件的寬邊垂直于管道中心線，溫度傳感器3垂直或傾斜置于管道1中，傳感器3、4、5、6、7、8、9分別與工況表10相接。另外，圖中1是流體管道，2是流體。
本發(fā)明的測(cè)量方法為測(cè)量?jī)?nèi)部裝有加熱器與溫度傳感器的兩個(gè)導(dǎo)熱元件在液體中的熱擴(kuò)散率，得到二組熱擴(kuò)散率與流量，含水率關(guān)系式。加熱功率通過(guò)加熱器電壓和電流測(cè)得，溫度差由內(nèi)部溫度傳感器7、9與單獨(dú)裝于流體中的溫度傳感器3之間測(cè)量所得。
兩個(gè)導(dǎo)熱元件在流體中安裝位置不相同，一個(gè)的寬邊平行于管道中心線；另一個(gè)的寬邊垂直于管道中心線，兩組加熱器的傳熱方程為q1LΔt1·Km=C1+C2RemPr0.33]]>q2LΔt2·Km=b1+b2RenPr0.33]]>再聯(lián)立求解上述二個(gè)關(guān)系式，從而得到原油含水率和油水流量。
加熱器恒流供電，裝備不同加熱功率控制器。根據(jù)加熱長(zhǎng)方體與液體之間溫差大小進(jìn)行轉(zhuǎn)換。加熱功率，溫度傳感器與二次儀表相連，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集處理與輸出。
測(cè)量原理加熱長(zhǎng)方體在油水混合物或其它的液—液混合物中的熱擴(kuò)散率為q1(T1-T0)Km·l=C1+C2RemPr0.33---(1)]]>q2(T2-T0)Km·l=b1+b2RenPr0.33---(2)]]>式中，q1，q2為加熱功率；T1，T2，T0為導(dǎo)熱元件的溫度和流體溫度；Km為混合物導(dǎo)熱系數(shù)；Re為雷諾數(shù)；Re=umdρmμm]]>
μm為混合物粘度；L為導(dǎo)熱元件長(zhǎng)度；d為當(dāng)量直徑；ρm為密度；pr=Cpm·μmKm]]>Cpm為定壓比熱；C1，C2，b1，b2為常數(shù)。
含水率h滿足下述關(guān)系式流體物質(zhì)參數(shù)可表達(dá)為，Cpm＝hCpw+(1-h)CpoKm＝hKw+(1-h)Koμm＝hμw+(1-h)μo式中h為含水率可得到q1T1-T0=f(u,h)]]>由上二式即可求得原油含水率h和流量q1，也即，油和水的流量。
本發(fā)明可應(yīng)用于原油含水率，流量或其它任何物理性質(zhì)有差異的液—液兩相流量、相比率測(cè)量，不受、溫度、壓力、輸送管道大小的限制，在線連續(xù)測(cè)量。
權(quán)利要求
1.原油含水率與流量測(cè)量裝置，包括兩個(gè)導(dǎo)熱元件(4)、(5)，其特征在于，導(dǎo)熱元件(4)、(5)中裝入加熱器(6)、(8)，溫度傳感器(7)、(9)，一個(gè)導(dǎo)熱元件寬邊平行于管道中心線，另一個(gè)導(dǎo)熱元件的寬邊垂直于管道中心線，溫度傳感器(3)垂直或傾斜置于管道(1)中，傳感器(3)、(4)、(5)、(6)、(7)、(8)、(9)分別與工況表(10)相接。
2.原油含水率與流量測(cè)量方法，首先，測(cè)量?jī)?nèi)部裝有加熱器與溫度傳感器的兩個(gè)導(dǎo)熱元件在液體中的熱擴(kuò)散率，得到二組熱擴(kuò)散率與流量，含水率關(guān)系式，加熱功率通過(guò)加熱器電壓和電流測(cè)得，溫度差由內(nèi)部溫度傳感器(7)、(9)與單獨(dú)裝于流體中的溫度傳感器(3)之間測(cè)量所得，兩個(gè)導(dǎo)熱元件在流體中安裝位置不相同，一個(gè)的寬邊平行于管道中心線，另一個(gè)的寬邊垂直于管道中心線，然后再聯(lián)立流體熱擴(kuò)散關(guān)系式，從而得到原油含水率和油水流量。
全文摘要
一種可實(shí)現(xiàn)連續(xù)、在線對(duì)原油精度、含水率與流量的測(cè)量方法及其裝置,包括兩個(gè)導(dǎo)熱元件和一個(gè)斜置于管道中的溫度傳感器,導(dǎo)熱元件中裝入加熱器和溫度傳感器,測(cè)量?jī)蓚€(gè)導(dǎo)熱元件在液體中的熱擴(kuò)散率,得到二組熱擴(kuò)散率與流量、含水率關(guān)系式,然后求解出原油含水率和油水流量,適用于一切熱物理性質(zhì)有差異的(導(dǎo)熱、比熱等)液一液兩相流體的流量、相比率的測(cè)量。
文檔編號(hào)G01N25/00GK1259671SQ99115960
公開(kāi)日2000年7月12日 申請(qǐng)日期1999年12月29日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月29日
發(fā)明者周芳德, 王躍社, 王廷利, 狄連城, 朱惠賢 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)