CN108627412B - 流体置换称重法油水微量自动计量装置及方法 - Google Patents

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Abstract

流体置换称重法油水微量自动计量装置，包括进液管、分离烧杯、同心组合烧杯、天平系统和电脑，天平系统包括电子天平I和电子天平II，同心组合烧杯放置在电子天平II上，同心组合烧杯由底部公用同圆心一大一小两烧杯组合而成，且内部小烧杯高度低于大烧杯，小烧杯将容器分隔为中心空间和环形空间，分离烧杯置于同心组合烧杯的小烧杯内，其开口向上悬空连接在电子天平I上，进液管的出口端设置在分离烧杯中下部，入口端连接待测混合流体，电子天平与电脑连接进行自动读数。本装置结构简单，流体的计量直接称重不受分离管径和流速影响，其计量精度高，同时计量装置直接和电脑相连，实现了计算机自动监测及计算，自动化程度高。

Description

流体置换称重法油水微量自动计量装置及方法
技术领域
本发明属于计量技术领域，具体涉及到一种适用于对岩心驱替实验过程中产生的混合油水进行微量计量的装置及方法。
背景技术
油气工业中常常进行室内岩心驱替模拟实验，以研究油气在储层中的流动规律，为准确掌握油气井生产动态、制定开发方案及挖潜措施等提供科学依据。在此类驱替实验中，产出流体常常为油、水两相混合流体。为了研究两相流体在岩心中的渗流规律，需要在出口端实时计量每一相流体的产出情况，实验中常常出现其中的单相流体体积微小的情况，为油水混合流体自动以及精确计量提出了更高的要求。
目前油水两相实时计量装置通常需要在一个管径较大的容器内使油水先进行分离，然后人工分别读出两相体积，或者利用照相、光电感应、电极感应、微压差测量等方法探测油水界面位置，然后进行两相直接测量或者把油水分别转移后测量。油水分离速度受管径和管壁影响较大，为了使得油水能够快速分离，该类装置用于油水分离的容器管径一般较大，且常常出现油水界面不够清晰的情况，使得计量精度不高，难以进行微量计量。各种传感器和油水转移的设计虽然提高了装置自动化程度，但由于未改变基本原理，装置复杂化同时会降低油水两相计量精度以及同步性。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供一种结构简单，操作方便，计量精度高，自动化程度高的油水两相微量计量装置及方法，解决目前技术自动化程度和计量精度不够的弊端。
为了解决上述技术问题，本发明通过以下方式来实现：
流体置换称重法油水微量自动计量装置，包括进液管、分离烧杯、同心组合烧杯、天平系统和电脑，天平系统包括电子天平I和电子天平II，所述同心组合烧杯放置在电子天平II上，同心组合烧杯由底部公用同圆心一大一小两烧杯组合而成，且内部小烧杯高度低于大烧杯，小烧杯将容器分隔为中心空间和环形空间，所述分离烧杯置于同心组合烧杯的小烧杯内，其开口向上悬空连接在电子天平I上，所述进液管的出口端设置在分离烧杯中下部，其入口端连接待测混合流体，电子天平I和电子天平II与电脑连接进行自动读数。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果：
本装置结构简单，流体的计量由直接称重而非测量体积确定，因此不受分离管径和流速影响，其计量精度高，同时计量装置直接和电脑相连，实现了计算机自动监测及计算，自动化程度高。
附图说明
图1是本发明计量装置的结构示意图。
图中各个标记分别为：1、进液管；2、分离烧杯；3、同心组合烧杯，4、电子天平I，5、电子天平II，6、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，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。
如图1所示，流体置换称重法油水微量自动计量装置，包括进液管1、分离烧杯2、同心组合烧杯3、电子天平I4、电子天平II5和电脑6，所述同心组合烧杯放置在电子天平II上，同心组合烧杯由底部公用同圆心一大一小两烧杯组合而成，且内部小烧杯高度低于大烧杯，小烧杯将容器分隔为中心空间和环形空间。所述分离烧杯置于同心组合烧杯的小烧杯内，其开口向上悬空连接在电子天平I上进行称重，所述进液管不与装置内的固体物质相接触，出口端设置在分离烧杯中下部，其入口端连接待测混合流体，电子天平I和电子天平II与电脑连接进行自动读数。
本发明所述的流体置换称重法油水微量自动计量装置的计量过程具体包括如下步骤：
1)实验准备，首先将同心组合烧杯中心空间(小烧杯内)装满油相，被测流体进入后油相会溢出，保持此中心空间液面高度恒定，将分离烧杯整体浸没在油相内，并由天平I连接悬浮在油相，由于中心空间油相液面高度恒定，因此实验过程中分离烧杯所受浮力恒定，同时将电子天平I与电子天平II读数调零。
2)待测混合流体通过进液管进入装置后，通过电脑实时记录电子天平I与天平II重量，同时自动计算出实时累计产油量与累积产水量。
流体置换称重法油水微量自动计量装置的原理如下：油水混合流体进入分离烧杯后，水相与油相分离后由于密度较大沉淀在烧杯底部，置换了底部原有的油相，致使上端天平重量发生变化。而此时会从同心组合烧杯中心空间向环形空间溢出与进入系统油水总体积相同体积的油相，致使下部天平重量发生变化。根据上下天平重量与已知的油水密度，就可以计算实时进入系统的油水两相分别的体积。
本发明微量自动计量装置具体方法是：
假设待测油水混合液在t时刻进入系统的累计体积分别为Vo，Vw，此时电子天平I与电子天平II的读数分别为G1和G2。
油水混合流体进入分离烧杯后，水相与油相分离后由于密度较大沉淀在烧杯底部，置换了底部原有的油相，致使上端电子天平I重量发生变化，此时有
G1＝(ρw-ρo)Vw (1)
上式中ρo、ρw分别为油、水密度，为已知参数。
由公式(1)可以计算进入系统的水相体积为
Figure BDA0001643421130000031
同时，由于进入系统的油水总体积都转化为油体积被溢出到同心组合烧杯的环形空间内，电子天平II的重量增加，此时有
G2＝(Vo+Vw)ρo (3)
带入公式(2)，可以计算该时刻进入系统中油相体积为
Figure BDA0001643421130000032
因此，本发明提供的流体置换称重法油水微量自动计量装置，可根据两个天平的实时重量，即可计算出油水两相实时累计体积。
以上所述仅是本发明的实施方式，再次声明，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进，这些改进也列入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (1)

1.流体置换称重法油水微量自动计量装置，其特征在于：包括进液管、分离烧杯、同心组合烧杯、天平系统和电脑，天平系统包括电子天平I和电子天平II，所述同心组合烧杯放置在电子天平II上，同心组合烧杯由底部公用同圆心一大一小两烧杯组合而成，且内部小烧杯高度低于大烧杯，小烧杯将容器分隔为中心空间和环形空间，所述分离烧杯置于同心组合烧杯的小烧杯内，其开口向上悬空连接在电子天平I上，所述进液管的出口端设置在分离烧杯中下部，其入口端连接待测混合流体，电子天平I和电子天平II与电脑连接进行自动读数；待测油水混合液在t时刻进入系统的累计体积分别为Vo，Vw，此时电子天平I与电子天平II的读数分别为G1和G2，
油水混合流体进入分离烧杯后，水相与油相分离后由于密度较大沉淀在烧杯底部，置换了底部原有的油相，致使上端电子天平I重量发生变化，此时有
G1＝(ρw-ρo)Vw (1)
上式中ρo、ρw分别为油、水密度，为已知参数；
由公式(1)可以计算进入系统的水相体积为
Figure FDA0002442049060000011
同时，由于进入系统的油水总体积都转化为油体积被溢出到同心组合烧杯的环形空间内，电子天平II的重量增加，此时有
G2＝(Vo+Vw)ρo (3)
带入公式(2)，可以计算该时刻进入系统中油相体积为
Figure FDA0002442049060000012
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