CN1259671A

CN1259671A - 原油含水率与流量测量方法及其装置

Info

Publication number: CN1259671A
Application number: CN 99115960
Authority: CN
Inventors: 周芳德; 王跃社; 王廷利; 狄连城; 朱惠贤
Original assignee: Xian Jiaotong University
Current assignee: Xian Jiaotong University
Priority date: 1999-12-29
Filing date: 1999-12-29
Publication date: 2000-07-12
Anticipated expiration: 2019-12-29
Also published as: CN1129005C

Abstract

一种可实现连续、在线对原油精度、含水率与流量的测量方法及其装置,包括两个导热元件和一个斜置于管道中的温度传感器,导热元件中装入加热器和温度传感器,测量两个导热元件在液体中的热扩散率,得到二组热扩散率与流量、含水率关系式,然后求解出原油含水率和油水流量,适用于一切热物理性质有差异的(导热、比热等)液一液两相流体的流量、相比率的测量。

Description

原油含水率与流量测量方法及其装置

本发明涉及一种原油与水混合流中原油，含水率与流量测量方法及其装置，更进一步涉及一种可实现连续、在线对原油、含水率与流量的测量装置。

目前，绝大多数原油输送管道中含有水、含水率以百分之几到百分之几十不等，测量原油含水率、流量是原油生产、输送过程中的一个最基本要求。原油含水与流量测量的困难在于原油与水形成的乳化液随含水率的变化而不同。含水率的测量还与流量测量有关，因此，到目前为止，没有一种原油含水测量方法和装置能够达到精确测量百分之几至百分之一百的水平，更不能测量稠油含水率，当原油密度接近于水的密度(930kg/m³)时，应用动力学原理的测量方法会造成很大偏差。

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提出了一种导热方法测量原油含水率和流量的方法及其装置，能同时测量原油的含水率和油水流量，适用于一切热物理性质有差异的(导热、比热、粘度等)液—液两相流体的流量、相比率的测量。

本发明的测量装置，包括内部装有加热器与温度传感器的两个导热元件，加热器设置不同加热功率控制器，根据两个导热元件内加热温度与流体之间温差大小进行转换，以保证两个导热元件与流体之间有一定温差。

附图为本发明装置的整体结构示意图。

下面结合附图对本发明作进一步的描述。

本发明的装置包括两个导热元件4、5，导热元件4、5中装入加热器6、8，温度传感器7、9，一个导热元件宽边平行于管道中心线，另一个导热元件的宽边垂直于管道中心线，温度传感器3垂直或倾斜置于管道1中，传感器3、4、5、6、7、8、9分别与工况表10相接。另外，图中1是流体管道，2是流体。

本发明的测量方法为测量内部装有加热器与温度传感器的两个导热元件在液体中的热扩散率，得到二组热扩散率与流量，含水率关系式。加热功率通过加热器电压和电流测得，温度差由内部温度传感器7、9与单独装于流体中的温度传感器3之间测量所得。

两个导热元件在流体中安装位置不相同，一个的宽边平行于管道中心线；另一个的宽边垂直于管道中心线，两组加热器的传热方程为：

\frac{q_{1}}{LΔ t_{1} \cdot K_{m}} = C_{1} + C_{2} R_{e}^{m} P_{r}^{0.33}

\frac{q_{2}}{LΔ t_{2} \cdot K_{m}} = b_{1} + b_{2} R_{e}^{n} P_{r}^{0.33}

再联立求解上述二个关系式，从而得到原油含水率和油水流量。

加热器恒流供电，装备不同加热功率控制器。根据加热长方体与液体之间温差大小进行转换。加热功率，温度传感器与二次仪表相连，进行数据采集处理与输出。

测量原理：

加热长方体在油水混合物或其它的液—液混合物中的热扩散率为：

\frac{q_{1}}{(T_{1} - T_{0}) K_{m} \cdot l} = C_{1} + C_{2} {R_{e}^{m} P}_{r}^{0.33} - - - (1)

\frac{q_{2}}{(T_{2} - T_{0}) K_{m} \cdot l} = b_{1} + b_{2} R_{e}^{n} P_{r}^{0.33} - - - (2)

式中，q₁，q₂为加热功率；

T₁，T₂，T₀为导热元件的温度和流体温度；

K_m为混合物导热系数；

R_e为雷诺数；

R_{e} = \frac{u_{m} d ρ_{m}}{μ_{m}}

μ_m为混合物粘度；

L为导热元件长度；d为当量直径；ρ_m为密度；

p_{r} = \frac{C_{pm} \cdot μ_{m}}{K_{m}}

C_pm为定压比热；

C₁，C₂，b₁，b₂为常数。

含水率h满足下述关系式：

流体物质参数可表达为，

C_pm＝hC_pw+(1-h)C_po

K_m＝hK_w+(1-h)K_o

μ_m＝hμ_w+(1-h)μ_o

式中h为含水率

可得到

\frac{q_{1}}{T_{1} - T_{0}} = 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。

本发明可应用于原油含水率，流量或其它任何物理性质有差异的液—液两相流量、相比率测量，不受、温度、压力、输送管道大小的限制，在线连续测量。

Claims

1、原油含水率与流量测量装置，包括两个导热元件(4)、(5)，其特征在于，导热元件(4)、(5)中装入加热器(6)、(8)，温度传感器(7)、(9)，一个导热元件宽边平行于管道中心线，另一个导热元件的宽边垂直于管道中心线，温度传感器(3)垂直或倾斜置于管道(1)中，传感器(3)、(4)、(5)、(6)、(7)、(8)、(9)分别与工况表(10)相接。

2、原油含水率与流量测量方法，首先，测量内部装有加热器与温度传感器的两个导热元件在液体中的热扩散率，得到二组热扩散率与流量，含水率关系式，加热功率通过加热器电压和电流测得，温度差由内部温度传感器(7)、(9)与单独装于流体中的温度传感器(3)之间测量所得，两个导热元件在流体中安装位置不相同，一个的宽边平行于管道中心线，另一个的宽边垂直于管道中心线，然后再联立流体热扩散关系式，从而得到原油含水率和油水流量。