兩相液體流量測試儀的製作方法

2023-05-06 09:48:56 3

專利名稱：兩相液體流量測試儀的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種流量測試設備，它廣泛使用在工業和實驗室的液體流量計量中，尤其在石油化工領域中，應用更為廣泛。
隨著石油化工工業技術的發展，液體流量測試在石油開採、科學試驗及油量計量本身都廣為採用，尤其大型採油的單井動態油量測量，是直接對地層液體變化過程及狀態洞察和分析的一種科學手段，通過測試結果，指導和修改工藝方案，改變開採方法、設備及工作制度等等，對油田進行有計劃地、合理地利用，提高開採的經濟效益。
眾所周知，長期以來石油開採的單井計量，通常是按注入一定容積液量所需時間或一定時間注入容器的液量測出，計算出油井含油比率和單井原油產量等，按照上述方法設計的測量儀結構簡單、使用方便、成本低廉，但是仍然存在著一些不可彌補的缺陷如下1)測量間隔過大，譬如大型設備(單井產量液體計量)需要幾小時測試一次，小型實驗測試，就熟練的操作人員而言，也需要幾分鐘完成一個點測試，不能實時監控。
2)測量精度差，對大型測試誤差達幾升至十幾升／小時，對小型科學試驗測試誤差也達幾毫升／分鐘。
3)乳化態混合流體存在不易區分二相液體分界面，測量困難。
常見的幾種現有的液體流量測試儀敘述如下1)先讀出混合的二相液體注入一已知容積的容器內所需時間，一般靠操作人員，從容器外的玻璃液位管，目視觀察是否充滿或是否全部排出；與此同時，又取上述混合液樣品作其中一相液體含量分析，按上述兩份液量所得數據綜合計算，得出混合液總量(單位時間)和其中一相液量。其缺點在於必須是在間隔取樣條件下測試，不能反應出二相液體各自含量比率的動態連續變化過程，另外，這種以一容器和一玻璃液位管為主體的測試儀，靠操作人員目視帶來偶然誤差是不可避免的。
2)讓所測混合的二相液體流經管壁帶有刻度的豎直透明管，按予先規定的時間間隔，目視觀察二相液體分界面變化值，計算出一相液量，當然另一相液量也可知。如果能不斷地讀出分界面的變化值，可以較接近動態連續測量。其缺點在於總液量必須是恆定流量、二相液體混合呈乳化液存在時無法觀察，同時以管壁帶有刻度的豎直透明管為主體的測試儀也還存在目視誤差。
3)將以上兩種目視觀察的測試儀，附加一種計量液位和時間的組合裝置，譬如按電容器原理和電極原理，在測量的玻璃液位管中，設置一定間隔的平板電容，當一種液體被另一種液體所替換後，由於平板電容間電介質改變(油井中的水含鹽)，若裝上電極、連接成迴路，於是電路會產生一信號，通過判斷液面位置計算進入容器的總體體積，但是還需要將流體樣品測出一相比率後，再根據以上兩種測試儀得出的「總量」，計算出二相液體各自的液量，儘管如此，也不可能進行實時二相液體各自液量或變化率的監測。
鑑此，本實用新型的另一個目的在於針對上述現有的測試儀存在的缺陷，按本實用新型提出的一種新的動態實時測量方法，設計出一種同時直接測出一相液量和兩相液體總量動態變化的新型測試儀。同時提高了測量精度、降低測量成本。
為了實現本實用新型的目的，本實用新型包括盛液容器(11)、進液管(7)、排液管(6)，其特徵在於油量天平(10)、懸掛在油量天平下的懸掛器(5)，底部開口、頂部連接懸掛器且懸置在盛液容器中間的集油容器(4)，連接在盛液容器頂部的縮頸管(1)，總液量天平(9)，置於總液量天平上的稱液容器(12)，連通盛液容器和稱液容器的無虹吸溢流管(2)，置於集油容器內且在進液管上面的衝量擴散板(3)，插入盛液容器中的熱電偶(8)，排油管(6)和進液管(7)伸入集油容器(4)內，但相互不接觸。
本實用新型的一種液體流量測試儀的其它特徵在於無虹吸溢流管(2)具有向上部分開口的明渠式結構、內壁對較重密度相液體不親潤，且其管內徑小於進液管(7)內徑。
本實用新型的一種液體流量測試儀的其它特徵在於縮頸管(1)的縮頸部分長度大於無虹吸溢流管(2)所需毛管力相應的液柱變化高度A－B為準。


圖1是本實用新型的兩相液體流量測試儀的一個典型實施結構示意圖。
下面參照圖1闡述本實用新型的一個實施例如下予先將容器(11)充滿水(ρw)，容器(4)排氣並充入適量較輕一相液體液面達到將管(7)出口淹沒即可，從進液管(7)進入適量的水(ρw)到盛液容器(11)內，使液位達到縮頸管(1)的A線位置，集油容器(4)上面的氣體由排液管(6)排出。然後在△t時間變化中，從進液管(7)進入一定量待測油水混合液(△Vo＋w)到集油容器(4)內，衝量擴散板(3)擋住衝擊的混合液，使之平穩地擴散。此時，由於液位已在縮頸管(1)的A線位置，與進入的油水混合液(△Vo)等量的水則會從無虹吸溢流管(2)流出而進入置於總液量天平(9)上的稱液容器(12)內，即測出△t時間內進入盛液容器(11)內的混合液總液量。同時油在密度差作用下聚集在集油容器(4)內的頂部，其體積增量為△Vo，產生的浮力變化△F，即為懸掛器(5)上力的變化，通過油量天平(10)測出。在盛液容器(11)內設置熱電偶(8)可監測系統溫度，以便可將△ρ也做為變量處理。排液管用於排除集油容器(4)內的氣體，測量結束後又用於排出被測油水混合液，測試過程中，為防止進入的油超過集油容器(4)容積，可以恆定已知速度連續排液，從而使測試可以不受限制地無限延長繼續下去，直至結束。懸掛器(5)在敞開式中是由細而長的鋼絲，在高壓閉式中是裝於杆狀部件上的力傳感器測出力的變化。這種新型的液體流量測試儀，對油解析度在油密度為0.99，水密度為1的情況下為0.1立方釐米，對水解析度直接取決於所用天平精度，誤差±1％(即電子天平的誤差)。當兩相液體密度差越大時解析度越高。
所以，本實用新型的測量儀具有動態實測性能，從而能直接對油層混合液體變化過程和狀態進行全面分析，制定合理的開採工藝方案，對油田進行合理地利用，提高開採的綜合經濟效益，此外，該儀器本身結構也很簡單，所需成本低，測量精度還很高，是一種極為有價值的流量計量儀器。
權利要求1.一種兩相液體流量測試儀包括盛液容器(11)、進液管(7)、排液管(6)，其特徵在於油量天平(10)、懸掛在油量天平下的懸掛器(5)，底部開口、頂部連接懸掛器且懸置在盛液容器中間的集油容器(4)，連接在盛液容器頂部的縮頸管(1)，總液量天平(9)，置於總液量天平上的稱液容器(12)，連通盛液容器和稱液容器的無虹吸溢流管(2)，置於集油容器內且在進液管上面的衝量擴散板(3)，插入盛液容器中的熱電偶(8)，排液管(6)和進液管(7)伸入集油容器(4)內，但相互不接觸。
2.按權利要求1所述的一種兩相液體流量測試儀，其特徵在於無虹吸溢流管(2)具有向上部分開口的明渠式結構、內壁對較重密度相液體不親潤，且其管內徑小於進液管(7)內徑。
3.按權利要求1所述的一種兩相液體流量測試儀，其特徵在於縮頸管(1)的縮頸部分長度大於無虹吸溢流管(2)所需毛管力相應的液柱變化高度A－B為準。
專利摘要本實用新型涉及一種流量測試設備，它廣泛使用在工業和實驗室液體流量計量中，尤其在石油化工領域中。本實用新型的測試儀具有底部開口、頂部連接懸掛器且懸置在盛液容器中間的集油容器，只要把欲測混合二相液體，在△t時間變化中，經進液管注入集油容器，便可同時測出△t時間內一相液量和兩相液體總量動態變化，從而直接對油層混合液體變化過程進行分析，制定合理的開採工藝方案。該測試儀是一種測量精度高、成本低的動態實時測量儀。
文檔編號G01F1/86GK2086889SQ9022595
公開日1991年10月16日 申請日期1990年12月19日 優先權日1990年12月19日
發明者王建設, 華伯鹹, 郭慕常 申請人:石油勘探開發科學研究院熱力採油研究所, 上海市離心機械研究所