CN109029620A - 乳化液中两相流体高精度自动计量装置及方法 - Google Patents

Abstract

乳化液中两相流体高精度自动计量装置，包括进液管、对转角两通、储液管、烧杯、电子天平、蠕动泵、阀门控制器和电脑，所述对转角两通由四通和活动旋转堵头组成，四通在圆锥形空腔四个方位上均设有出口，活动旋转堵头密封插入圆锥形空腔中，内部设有相对的两个导流槽，储液管连接在对转角两通上下出口，进液管连接在储液管I左端，右端下端设置有烧杯和电子天平II；对转角两通II左端下端设置有烧杯和电子天平I，其右端连接有蠕动泵，蠕动泵入口伸入电子天平III上方的烧杯底部，各电子天平、蠕动泵及对转角两通均与电脑连接。本装置适用于互不相溶、存在一定密度差的两相流体，结构简单、计量精度高，实现了电脑自动监测及计算，自动化程度高。

Description

乳化液中两相流体高精度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(包括乳化液)进行微量计量的装置及方法。

背景技术

在石油开发领域中，三次采油是石油开采过程中一个重要阶段，岩心驱替实验能反应多相流体在储层中的流动规律，为评价三采试剂驱油效果，优化增产方案等提供科学依据，是三次采油中最基础的工作之一。在此类实验中，产出流体常常为油、气、水其中的两相混合液，为了达到实验目的，需要在出口端实时精确计量每一相流体的产出情况，实验中常常出现两相流体发生乳化、分离困难，或其中一相流体体积微小的现象，为两相混合流体的自动、精确计量提出了更高的要求。

目前油水或气液实时计量装置通常需要在一个管径较大的计量管内使两相流体在密度差下先进行分离，然后分别进行计量。由于乳化液在常规手段下两相流体难以快速分离，目前还未有对组成乳状液的两相流体进行实时连续高精度计量的有效装置。

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，计量精度高，同步性好，自动化程度高，能连续工作的乳化液两相流体计量装置，解决了乳化液的实时连续高精度计量困难的问题。

为了解决上述技术问题，本发明通过以下方式来实现：

乳化液中两相流体高精度自动计量装置，包括进液管、对转角两通、储液管、烧杯、电子天平、蠕动泵、阀门控制器和电脑，所述对转角两通包括对转角两通I和对转角两通II，且均由四通和活动旋转堵头组成，所述四通在圆锥形空腔四个方位上均设有出口与外部管线相连，活动旋转堵头密封插入四通的圆锥形空腔中，活动旋转堵头内部设置有相对的两个导流槽，能够实现四通相对的两个转角方向的管线同时连通，活动旋转堵头与阀门控制器连接，实现自动任意角度旋转，所述储液管分为储液管I和储液管II，储液管I和储液管II分别连接在对转角两通I和对转角两通II的上下相对的两出口上，所述进液管连接在储液管I左端出口，右端出口下端设置有烧杯和电子天平II；对转角两通II左端出口下端设置有烧杯和电子天平I，其右端出口连接有蠕动泵，蠕动泵入口管伸入电子天平III上方的烧杯底部，各电子天平、蠕动泵及对转角两通均与电脑连接进行自动读数和控制。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果：

本装置不需要对两相流体进行分离，因此适用于互不相溶、且存在一定密度差的任意两相流体(包括乳状液)的计量，适用范围广，且结构简单、计量精度高，实现了电脑自动监测及计算，自动化程度高，通过两个储液管的协同作业，实现了连续同步计量。

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、对转角两通I，21、四通，22、活动旋转堵头，3，对转角两通II，4、储液管I，5、储液管II，6、烧杯，7、电子天平I，8、电子天平II，9、电子天平III，10、蠕动泵，11、阀门控制器，12、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，本发明所将的乳化液中两相流体高精度自动计量装置，包括进液管1、对转角两通、储液管、烧杯6、电子天平、蠕动泵10、阀门控制器11和电脑12，所述对转角两通包括对转角两通I 2和对转角两通II 3，且均由四通21和活动旋转堵头22组成，所述四通在圆锥形空腔四个方位上均设有出口与外部管线相连，活动旋转堵头密封插入四通的圆锥形空腔中，活动旋转堵头内部设置有相对的两个导流槽，能够实现四通相对的两个转角方向的管线同时连通，活动旋转堵头与阀门控制器连接，实现自动任意角度旋转，从而改变四通管线之间的连通关系。

储液管分为储液管I 4和储液管II 5，储液管I和储液管II分别连接在对转角两通I和对转角两通II的上下相对的两出口上，所述进液管连接在储液管I左端出口，右端出口下端设置有烧杯和电子天平II 8，可对产出流体进行称重。对转角两通II左端出口下端设置有烧杯和电子天平I 7，对产出流体进行称重，其右端出口连接有蠕动泵的出口管线，蠕动泵入口管伸入电子天平III 9上方装满水烧杯底部，各电子天平、蠕动泵及对转角两通均与电脑连接进行自动读数和控制。

进一步，所述储液管管壁光滑，管径不宜过大，要求混合流体和水在管线内进行活塞式驱替。

乳化液中两相流体高精度自动计量装置的计量过程，其具体包括如下步骤：

1)实验准备，利用蠕动泵将储液管I和储液管II及对转角两通I和对转角两通II内部充满水，同时最右侧烧杯中装满水，各电子天平读数调零，进液管连接在实验出口端，对转角两通位置和管线连通关系调至如图1所示；

2)正向排水，混合液通过进液管进入储液管I进行正向排水，时间间隔为t时，计量电子天平I增量ΔG₁(时间间隔t任意选择，但是要确保单次排出水总体积(ΔG₁/ρ_w)小于储液管总体积)；

3)正向排水与反向排液结合，控制对转角两通的活动旋转堵头同时同方旋转90⁰，被测混合流体此时进入储液管II，重复步骤2进行正向排水；同时通过蠕动泵向储液管I注水反向排液，通过电子天平III计量此次注入储液管I的水质量，直到注水量为ΔG₁，停止注入并计量此时电子天平II排出的混合液重量增量ΔG₂；

4)重复步骤3，直到所有待测混合液都已被测量，实验结束。

乳化液中两相流体高精度自动计量装置的原理如下：通过正向混合液活塞式排水以及对排出水进行称重，可以计算进入储液管中该段混合液体积；通过在该储液管中反向注入相同体积的水，可以把混合液全部排出进行称重，得到混合液质量，结合两者以及已知的混合液中两相流体密度，可计算组成该段混合液的两相流体体积。本装置不需要对混合液两相流体进行分离，因此能进行乳化液的计量，通过两管路和对转角两通的设计，可以使正向排水和反向排液同时进行，实现了连续实时计量。

具体计算方法为：

假设待测混合液是由具有一定密度差的a、b两相流体组成(比如油水、气液等)，在任意一个计量时间间隔t内，排出a、b两相流体进入储液管中的体积分别为V_a、V_b，该段混合液在正向排水阶段排出水的质量为ΔG₁，因此有

ΔG₁＝(V_a+V_b)ρ_w (1)

上式中ρ_w为水密度，为已知参数。

此段混合液在反向注水被排出后称重为ΔG₂，则有

ΔG₂＝V_aρ_a+V_bρ_b (2)

上式中ρ_a、ρ_b分别为a、b两相流体密度，均为已知参数。

由公式(1)、(2)可以计算该时间间隔t内实验产出的两相流体体积V_a、V_b分别为：

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 (2)

1.乳化液中两相流体高精度自动计量装置，其特征在于：包括进液管、对转角两通、储液管、烧杯、电子天平、蠕动泵、阀门控制器和电脑，所述对转角两通包括对转角两通I和对转角两通II，且均由四通和活动旋转堵头组成，所述四通在圆锥形空腔四个方位上均设有出口与外部管线相连，活动旋转堵头密封插入四通的圆锥形空腔中，活动旋转堵头内部设置有相对的两个导流槽，能够实现四通相对的两个转角方向的管线同时连通，活动旋转堵头与阀门控制器连接，所述储液管分为储液管I和储液管II，储液管I和储液管II分别连接在对转角两通I和对转角两通II的上下相对的两出口上，所述进液管连接在储液管I左端出口，右端出口下端设置有烧杯和电子天平II；对转角两通II左端出口下端设置有烧杯和电子天平I，其右端出口连接有蠕动泵，蠕动泵入口管伸入电子天平III上方的烧杯底部，各电子天平、蠕动泵及对转角两通均与电脑连接进行自动读数和控制。

2.如权利要求1所述装置的两相流体高精度自动计量的方法，其特征在于：

待测混合液是由具有一定密度差的a、b两相流体组成，在任意一个计量时间间隔t内，排出a、b两相流体进入储液管中的体积分别为V_a、V_b，该段混合液在正向排水阶段排出水的质量为ΔG₁，因此有

ΔG₁＝(V_a+V_b)ρ_w (1)

上式中ρ_w为水密度，为已知参数；

此段混合液在反向注水被排出后称重为ΔG₂，则有

ΔG₂＝V_aρ_a+V_bρ_b (2)

上式中ρ_a、ρ_b分别为a、b两相流体密度，均为已知参数；

由公式(1)、(2)可以计算该时间间隔t内实验产出的两相流体体积V_a、V_b分别为：