CN108759971B - 排水称重法两相混合流体微量自动计量装置及方法 - Google Patents

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    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
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Abstract

排水称重法两相混合流体微量自动计量装置，包括进液管、敞口针筒、同心组合烧杯、天平系统和电脑，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，敞口针筒一端敞口，其内设置有能使敞口针筒内吸满液体的活塞，敞口针筒上端连接在电子天平I，其下端悬空倒扣在同心组合烧杯的小烧杯内，进液管的出口端设置在敞口针筒中上部，电子天平与电脑连接进行自动读数。本装置结构简单不受分离管径和流速影响，计量精度高；实现了计算机自动监测及计算，自动化程度高；可用于具有密度差的液‑液混合流体或气‑液混合流体，适用范围广。

Description

排水称重法两相混合流体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互不相溶、且存在一定密度差的两相流体(如气水，或油水)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、气、水其中的两相混合物。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一相流体体积微小的情况，为混合流体自动以及精确计量提出了更高的要求。
目前该领域分为油水或气水计量装置，还未有两者能同时计量的仪器。该类装置通常需要在一个管径较大的容器内使混合液先进行分离，然后再分别测量两相体积。由于混合流体分离速度受管径和管壁影响较大，为了使得两相流体能够快速分离，该类装置用于分离和体积计量的容器管径一般较大，导致单相流体体积计量精度较低，不能满足实验要求。另外，该类装置计量精度通常也受混合液流动速度影响，而且自动化程度普遍不高。
发明内容
本发明的目的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，可同时适用于油水和气液微量计量的装置及方法，解决目前技术自动化程度低、计量精度低、用途单一的弊端。
为了解决上述技术问题，本发明通过以下方式来实现：
排水称重法两相混合流体微量自动计量装置，包括进液管、敞口针筒、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，所述敞口针筒一端敞口，其内设置有能使敞口针筒内吸满液体的活塞，敞口针筒上端连接在电子天平I，其下端悬空倒扣在同心组合烧杯的小烧杯内，所述进液管的出口端设置在敞口针筒中上部，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，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，计量精度高；实现了计算机自动监测及计算，自动化程度高；既可用于具有密度差的液-液混合流体实时计量，也可用于气-液混合流体实时计量，适用范围广。
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、敞口针筒，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，排水称重法两相混合流体微量自动计量装置，包括进液管1、敞口针筒2、同心组合烧杯3、天平系统和电脑，天平系统包括电子天平I 4和电子天平II 5，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。所述敞口针筒一端敞口，其内设置有能使敞口针筒内吸满液体的活塞，敞口针筒上端连接在电子天平I进行称量，其下端悬空倒扣在同心组合烧杯的小烧杯内，所述进液管不和装置内固体物质接触，进液管的出口端设置在敞口针筒中上部，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。
排水称重法两相混合流体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)装满水，敞口针筒内也通过活塞进行吸满水，此时待测混合流体进入敞口针筒后，会有相同体积的水相溢出，保持同心组合烧杯的中心空间液面高度恒定，同时将电子天平I与电子天平II读数调零。
2)混合待测流体(气水或油水)通过进液管进入装置后，通过电脑实时记录各个电子天平重量，同时自动计算出实时累计产油量与累积产水量。
排水称重法两相混合流体微量自动计量装置的原理如下：气水或油水混合流体进入敞口针筒后，由于密度差的原因，气或油相分离后集聚在敞口针筒上部，置换了敞口针筒上部原有的水，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混合流体总体积相同体积的水相，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气水密度，就可以计算实时进入系统的油水两相分别的体积。
本发明的量自动计量装置具体方法是：
假设待测混合液在t时刻进入系统的油或气(油/气)的体积为Vo/g，水体积为Vw，此时天平4与天平5的读数分别为G1和G2。
混合流体进入敞口针筒后，油/气相与水相分离后由于密度较小上浮集聚在敞口针筒上部，置换了上部原有的水相，致使上端电子天平I重量发生变化，此时有
G1＝(ρw-ρo/g)Vo/g (1)
上式中ρo/g、ρw分别为油/气密度、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 BDA0001643048600000031
同时，由于进入系统的混合液总体积都转化为水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/g+Vw)ρw (3)
带入公式(2)，可以计算t时刻进入系统中水相体积为
Figure BDA0001643048600000032
因此，本发明提供的排水称重法两相混合流体微量自动计量装置及方法，可根据两个天平的实时重量，即可计算出油水或气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.排水称重法两相混合流体微量自动计量装置，其特征在于：包括进液管、敞口针筒、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，所述敞口针筒一端敞口，其内设置有能使敞口针筒内吸满液体的活塞，敞口针筒上端连接在电子天平I，其下端悬空倒扣在同心组合烧杯的小烧杯内，所述进液管的出口端设置在敞口针筒中上部，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；待测混合液在t时刻进入系统的油或气(油/气)的体积为Vo/g，水体积为Vw，此时电子天平I与电子天平II的读数分别为G1和G2，
混合流体进入敞口针筒后，油/气相与水相分离后由于密度较小上浮集聚在敞口针筒上部，置换了上部原有的水相，致使上端电子天平I重量发生变化，此时有
G1＝(ρw-ρo/g)Vo/g (1)
上式中ρo/g、ρw分别为油/气密度、水密度，为已知参数；
由公式(1)可以计算进入系统的油或气体积为
Figure FDA0002528482040000011
同时，由于进入系统的混合液总体积都转化为水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/g+Vw)ρw (3)
带入公式(2)，可以计算t时刻进入系统中水相体积为
Figure FDA0002528482040000012
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