CN108267565A - 一种判断稠油稀油混合均匀程度及混合后发生二次分离的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种判断稠油稀油混合均匀及混合后发生二次分离的装置及方法，主要包括温度控制系统、测量装置系统、测量电路系统及测控系统，可以定量的、准确的测量在不同温度条件下，稠油稀油混合程度及混合后随时间的分离程度。检测过程入下：(1)处于不同位置的压力传感器分别测量所处位置的压力大小，并通过力电转换电路转换成电信号，经过放大电路及A/D转换电路再将电信号转换成数字信号；(2)对转换的数字信号进行数据分析处理，判断待测混合液体的均匀程度或二次分离程度。与现有技术相比，能够对液体与液体混合程度进行快速的、定量检测，具有较好的稳定性和可靠性。

Description

一种判断稠油稀油混合均匀程度及混合后发生二次分离的装 置及方法

技术领域

本发明属于室内液液两相混合实验研究装置。尤其涉及一种判断稠油稀油混合均匀程度及混合后发生二次分离的装置及方法。

设计背景

掺稀开采是稠油开采方式中的重要的开采工艺，也是应用得最广泛的稠油开采工艺。在对稠油掺稀混合效果的室内实验研究中，稠油掺稀后的均匀程度及掺稀后是否会出现二次分离，对实验研究及现场生产具有重大意义。判断两种或多种物质混合均匀性方法在工业生产中应用较多，判断方式也逐渐多样化，从最初的物理法、筛选法发展到现在的超声在线检测法、红外光谱法、紫外分光光度计检测法及示踪记法。

在固体与固体混合均匀性检测方面：在TMR领域，通常通过物理取样，测定样品中各组分含量大小评价混合程度；2015年，李志敏等人提出了一种钛合金熔铸用硬质散状混合料组分均匀性的检测方法，检测出料堆局部的混合组分的含量，并将其与混合料的计划配比进行对比，从而确定其偏差；2017年6月，梁乃兴等人提出了一种沥青混合料摊铺均匀性实时检测方法，其通过采集彩色数码图像，并采用MATLAB软件对彩色数码图像进行处理，以处理后的图像中9.5mm粒径以上集料的沥青混合料为基础，采用对图像四边求静矩然后求得变异系数的方式建立图像颗粒均匀分布的计算模型，计算后得出评价标准值和评价结果。在固体与液体混合均匀性检测方面：2016年，詹小斌等人公开了一种固液两相混合物均匀性的超声在线检测方法及系统，通过分析超声波发射器射出的超声波信号反射回来的回波信号判断混合均匀性；在液体与液体混合均匀性检测方面：2017 年，苗晴晴等人公开了一种快速检测蛋白在聚合物溶液中的混合均匀度的方法，该方法主要应用于生物医药领域，其采用科学的取样、溶出方法，并利用紫外分光光度计在最佳波长条件下实现快速检测。

同时，通过调研发现，在稠油稀油混合实验中，研究者们通常以稠油稀油在3000r/min 的转速下搅拌20min后认为混合均匀，缺乏一种定量的判断方法。因此，有必要研究一种判断液液混合均匀程度及二次分离程度的方法。本发明基于压力计算公式p＝ρ_液gh，提出了一种集判断混合均匀程度及二次分离于一体的、直观的、定量的装置及方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种判断稠油稀油混合均匀及混合后发生二次分离的装置及方法。旨在解决稠油掺稀混合程度及二次分离时间的判断，为稠油掺稀实验提供严谨的实验装置及方法。

本发明是这样实现的，一种判断稠油稀油混合均匀程度及混合后发生二次分离的装置及方法，包括温度控制系统、测量装置系统、测量电路系统及测控系统。

其中，所述温度控制系统主要由水浴箱和探针温度计构成，其目的是为测量提供所需及恒定的测量温度环境。水浴箱通过电加热方式将水加热到预定温度，并提供动力使水沿着特定路线循环流动起来，用这样的方式调节测量液体的温度。同时，温度探针放入水浴箱液体中测量水流温度，温度探针与水浴箱温度控制装置相连，水流的实时温度下温度控制显示屏上显现。

所述测量装置系统主要由管筒、压力传感器和底座构成。所述测装置系统的基础结构为一个上部为光滑内壁中空的圆柱体、底部为半球状容积体的管筒和底座。管筒用来盛装待测液体，底座用于水平安放管筒，以便确定测量准确性。管筒外壁设置有流入口和流出口，管筒内壁与外壁之间为中空，从水浴箱流出的水通过下端流入口流入管筒流道，经过壁内通道从上端流出口流出返回到水浴箱，经过这样的水流循环的方式调节管筒中的测量液体温度。底座底面四角分布有四个调平旋钮，底座上面分布有两个个水平珠，调节底部旋钮，当水平珠中的珠泡处于中间位置时表明管筒安放水平，当水平珠中的珠泡未处于中间位置时，表明还不具有测量条件。半球体状的设计理念是便于清洗。所述管筒筒壁上有规律的分布有12个螺纹孔通道以供安装压力传感器。压力传感器与管筒通过螺纹连接的方式固定及密封。并对12个通道进行编号，每一个压力传感器编号与显示记录仪的编号相对应。12个压力传感器分三层分布，每层安装4个压力传感器，层内安装的压力传感器等分在同一截面上。压力传感器层间的距离相等，层间对应位置的压力传感器位置的连线与轴线平行。压力传感器与测量电路相连接，通过压力传感器接收到的压力大小来调节电路中电阻的大小，改变电路中电流信号。

所述测量电路系统由力电转换电路、放大电路以及A/D转换电路三个电路构成。所述力电转换电路主要是将传感器接收到的压力变化转化为变化的电信号，它是通过感受压力变化调节一个滑动电阻来实现的；所述放大电路将转换的微弱电信号放大以供负载正常工作，它是通过三极管控制基极的电流来控制集电极的电流，来达到放大的目的；所述 A/D转换电路将输送来的放大电流信号转换成数字信号。

所述测控系统包括显示记录仪和笔记本电脑，显示记录仪有14个显示区块，分别显示测量温度、测量时间及管筒四周的12个压力传感器。压力传感器的感应变化通过测量电路转化为数字信号在显示记录仪上显示，通过对比横向同一截面四个方向位置所受到的压力差异的大小及纵向上两两对应位置的压力差是否相等来判断混合油样是否混合均匀；应用此装置通过在静止状态下不同时间对筒壁所受压力值的变化来判断混合后的油样时候会发生二次分离现象；测量不同温度条件下混合程度及二次分离程度，可得出混合程度、二次分离与温度之间的关系。

附图说明

图1是一种判断稠油稀油混合均匀及混合后发生二次分离的装置流程图；

图2是本发明中Ⅰ截面压力传感器分布规律图，按顺时针编号为1-1、1-2、1-3、1-4；图3是本发明中Ⅱ截面压力传感器分布规律图，按顺时针编号为2-1、2-2、2-3、2-4；图4是本发明中Ⅲ截面压力传感器分布规律图，按顺时针编号为3-1、3-2、3-3、3-4。在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：

1-基座；2-调平旋钮；3-水平珠；4-管筒外壁；5-水循环流道；6-管筒内壁；7-管筒；8-水浴箱；9-探针温度计；10-软管；11-压力传感器；12-力电转换电路；13-放大电路； 14-A/D转换电路；15-电缆；16-显示记录仪；17-笔记本电脑。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，图1是本发明一种判断稠油稀油混合均匀及混合后发生二次分离的装置流程图。

一种判断稠油稀油混合均匀及混合后发生二次分离的装置及方法主要包括温度控制系统、测量装置系统、测量电路系统和测控系统，可以定量的、准确的测量在不同温度条件下，稠油稀油混合程度及混合后随时间的分离程度。

实验介质为稠油和稀油的混合油样，调节水浴箱7确定测量环境温度。调节底座1下部调平旋钮2，使水平珠3中的珠泡处于中间位置，以确保测量时液面水平，测量数据准确。将混合油样倒入管筒7中，混合油样液面应高于最上层的压力传感器截面(Ⅰ截面)，保持整个装置处于静止状态。压力传感器11接收到压力信号，力电转换电路12将接收到的压力信号转换成电信号，电信号传播到放大电路13，放大电路13将微弱的电信号放大以供负载正常工作，放大电信号传播到A/D转换电路14，将电信号转成数字信号。数字信号在显示记录仪16上显示并存储，存储的数据由笔记本电脑17读取分析。判断混合油样混合均匀时，根据显示记录仪中的数值大小便可以判断。当同一截面四个方位上的压力传感器所受压力大小一致，且相邻层间压力传感器对应压力差相等时(显示记录仪上表现为每组CH1-4、CH5-8、CH9-12上的数值分别相同)，表明混合油样混合均匀，达到实验的标准要求；若同截面的压力传感器所受压力，不等层间压力传感器对应压力差不相等时(显示记录仪上表现为每组CH1-4、CH5-8、CH9-12不同方位数值不同)，表明混合油样混合不均匀。混合均匀程度由公式一计算。

所述公式一为：

在该公式一中，I_l、I_v分别为横向、纵向上的混合均匀程度，无量纲；P_ij为各个压力传感器测量值，单位为N；P_j(理)为对应深度压力计算理论值，单位为N；ΔP_k ¹²、ΔP_k ²³分别为Ⅰ截面与Ⅱ截面和Ⅱ截面与Ⅲ截面对应压力传感器压力差值，单位为N；

判断混合油样二次分离时，通过计算不同时间下相邻对应方位的数值差大小发生变化来判断混合油样混合后是否发生了二次分离。若相邻对应方位的数值差没有变化，表明油样混合静置后不会随着时间延续发生二次分离；若相邻对应方位的数值差发生了变化，表明油样混合静置后随着时间延续发生二次分离，通过记录不同长短的时间段的数值差异大小来定量分析分离程度大小。分离程度由公式二计算。

所述公式二为：

在该公式二中，ΔP_i ^t'为静止1h后对应压力传感器压力差测量值，单位为N；ΔP_i ^t为1h 小时前对应压力传感器压力差测量值，单位为N；S为分离程度，为无量纲数。

相比于现有技术的缺点和不足，本发明具有以下有益效果：

1)通过测量各个压力传感器所受力大小，可实现液液两相混合、分离程度的定量表示； 2)通过测量不同时刻下数值变化，可实现混合、分离程度随时间的变化关系；

3)通过调节温度，可实现混合、分离程度与温度之间的变化关系。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.本发明是这样实现的，一种判断稠油稀油混合均匀程度及混合后发生二次分离的装置及方法，包括温度控制系统、测量装置系统、测量电路系统及测控系统，可以检测稠油稀油混合均匀程度及二次分离程度。

2.所述测量装置系统包括底座、测量筒、压力传感器。底座上调平旋钮及水平珠配合使用使装置处于水平，达到测量条件。测量筒四周布置有12个压力传感器，分布规律为：压力传感器分三层分布，每层为4个压力传感器，同层压力传感器所处深度相同，并均匀分布在四周；相邻两层的压力传感器深度差相同，且层间相邻压力传感器位置一一对应。

3.所述测量电路系统包括力电转换电路、放大电路、A/D转换电路。力电转换电路将力信号转换成电信号，方法电路将微弱电信号放大以供负载正常工作，A/D转换电路将电信号转换成数字信号。

4.所述测控系统包括显示记录仪及笔记本电脑。测量过程中压力传感器测量参数传送给显示记录仪，显示记录仪可以记录所有压力传感器的实时数据。最后记录的数据通过电脑读取及处理。

5.判断混合油样混合均匀时，当同一截面四个方位上的压力传感器所受压力大小一致，且相邻层间压力传感器对应压力差相等时，表明混合油样混合均匀，达到实验的标准要求；若同截面的压力传感器所受压力，不等层间压力传感器对应压力差相等时，表明混合油样混合不均匀。混合均匀程度由公式一计算。

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6.判断混合油样二次分离时，若相邻对应方位的数值差没有变化，表明油样混合静置后不会随着时间延续发生二次分离；若相邻对应方位的数值差发生了变化，表明油样混合静置后随着时间延续发生二次分离，通过记录不同长短的时间段的数值差异大小来定量分析分离程度大小。分离程度由公式二计算。

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7.测量不同温度条件下混合程度及二次分离程度，可得出混合程度、二次分离与温度之间的关系。