高温高压油水混合流体在线粘度检测装置及方法转让专利

申请号 : CN201710021310.5

文献号 : CN106769677B

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发明人 : 郭继香杨矞琦张登山赵海洋杨祖国高秋英程仲富邢钰曹畅范伟东

申请人 : 中国石油大学(北京)

摘要 :

本发明提供了一种高温高压油水混合流体在线粘度检测装置及方法,该高温高压油水混合流体在线粘度检测装置包括:循环机构,控温机构,数据采集和数据处理机构。该高温高压油水混合流体在线粘度检测装置上安装各类成熟且精确度高的仪表,能够对垂直管道内混合流体的温度、压力和压差进行实时连续检测,由计算机实时采集数据,并通过预先设定在计算机内的模型计算出流体的当前粘度。该高温高压油水混合流体在线粘度检测装置能实时测量高温高压条件下混合流体的管流粘度,适用于单相、多相流体,设备投资少,成本低,检测方法简便易行,精确可靠,具有广泛的工程应用价值和学术价值。

权利要求 :

1.一种高温高压油水混合流体在线粘度检测装置,其特征在于,该高温高压油水混合流体在线粘度检测装置包括:循环机构,含有第一高温高压容器(11)、第二高温高压容器(12)、第一注入泵(13)、高压换向阀(14)和主管道(15),第一高温高压容器(11)、第二高温高压容器(12)和主管道(15)均与高压换向阀(14)连接,第一注入泵(13)能够将第一高温高压容器(11)内的液体通过高压换向阀(14)注入至主管道(15)内,第一注入泵(13)能够将第二高温高压容器(12)内的液体通过高压换向阀(14)注入至主管道(15)内,第一注入泵(13)和高压换向阀(14)能够使液体在主管道(15)内循环流动;

控温机构,能够控制主管道(15)内流体的温度;

数据采集和数据处理机构,含有传感器和控制单元,所述传感器能够测量主管道(15)内流体的物理参数并发送至该控制单元,该控制单元能够对该物理参数进行处理;所述物理参数为温度、压力和压差;

高压换向阀(14)含有四个高压气动阀,所述四个高压气动阀分别为第一高压气动阀(141)、第二高压气动阀(142)、第三高压气动阀(143)和第四高压气动阀(144),第一高温高压容器(11)的入口端和第二高温高压容器(12)的入口端均与第一注入泵(13)连接,第一高温高压容器(11)的出口端与第一高压气动阀(141)的一端和第三高压气动阀(143)的一端同时连接,第二高温高压容器(12)的出口端与第二高压气动阀(142)的一端和第四高压气动阀(144)的一端同时连接,主管道(15)的入口端与第三高压气动阀(143)的另一端和第四高压气动阀(144)的另一端同时连接,主管道(15)的出口端与第一高压气动阀(141)的另一端和第二高压气动阀(142)的另一端同时连接。

2.根据权利要求1所述的高温高压油水混合流体在线粘度检测装置,其特征在于,主管道(15)含有实验测试段(151),实验测试段(151)并联有第一辅助实验段(152)和第二辅助实验段(153),第二辅助实验段(153)的内径大于第一辅助实验段(152)的内径,第一辅助实验段(152)的内径大于实验测试段(151)的内径,所述传感器包括与实验测试段(151)连接的温度传感器、压力传感器和压差传感器。

3.根据权利要求2所述的高温高压油水混合流体在线粘度检测装置,其特征在于,主管道(15)呈U形,实验测试段(151)为直筒状,主管道(15)的入口端通过第一三通(41)与高压换向阀(14)的第一出口端连接,主管道(15)的出口端通过第二三通(42)与高压换向阀(14)的第二出口端连接,第一三通(41)和第二三通(42)均含有朝向上方的接口以及朝向水平方向的接口;

主管道(15)的入口端与第一三通(41)朝向上方的接口连接且主管道(15)的出口端与第二三通(42)朝向上方的接口连接;

或者,主管道(15)的入口端与第一三通(41)朝向水平方向的接口连接且主管道(15)的出口端与第二三通(42)朝向水平方向的接口连接。

4.根据权利要求3所述的高温高压油水混合流体在线粘度检测装置,其特征在于,所述控温机构包括电加热控制器(21)和电加热套(22),电加热控制器(21)能够使电加热套(22)发热,电加热套(22)缠绕于主管道(15)外,该高温高压油水混合流体在线粘度检测装置还包括高低温恒温箱,第一高温高压容器(11)、第二高温高压容器(12)和高压换向阀(14)均设置于该高低温恒温箱内。

5.根据权利要求1所述的高温高压油水混合流体在线粘度检测装置,其特征在于,主管道(15)还连接有抽真空接口(154)、取样接口(155)和第三高温高压容器(16),第三高温高压容器(16)连接有用于将第三高温高压容器(16)内的液体注入至主管道(15)内的第二注入泵(17),取样接口(155)上设有背压阀(56)。

6.一种流体在线粘度检测方法,其特征在于,该流体在线粘度检测方法采用了权利要求1所述的高温高压油水混合流体在线粘度检测装置,主管道(15)内仅含有单一的油相,该流体在线粘度检测方法包括以下步骤:步骤1a、通过所述传感器测量主管道(15)内流体的物理参数并发送至该控制单元;

步骤2a、该控制单元根据公式一和该物理参数计算出主管道(15)内的流体粘度;

所述公式一为:

在该公式一中,μ为流体粘度,单位为mPa·s;D为被测量管段的管道内径,单位为m;v为流速,单位为m/s; 为被测量管段两端的单位长度流动压差,单位为Pa/m;L为被测量管段的长度,单位为m;P为操作压力,单位为MPa,ρo为油相密度,单位为g/cm3;g为重力加速度,g为9.81N/kg;a、b、c和d为修正系数,a为0.00444,b为-108.35,c为160.39,d为-0.24。

7.一种流体在线粘度检测方法,其特征在于,该流体在线粘度检测方法采用了权利要求1所述的高温高压油水混合流体在线粘度检测装置,主管道(15)内含有油水混合物,主管道(15)的入口含水率大于0%,主管道(15)的入口含水率小于且等于30%,该流体在线粘度检测方法包括以下步骤:步骤1b、通过所述传感器测量主管道(15)内流体的物理参数并发送至该控制单元;

步骤2b、该控制单元根据公式二和该物理参数计算出主管道(15)内的流体粘度;

所述公式二为:

在该公式二中,

在该公式二中,μ为流体粘度,单位为mPa·s;D为被测量管段的管道内径,单位为m;v为流速,单位为m/s; 为被测量管段两端的单位长度流动压差,单位为Pa/m;L为被测量管段的长度,单位为m;P为操作压力,单位为MPa,ρo为油相密度,单位为g/cm3;g为重力加速度,g为9.81N/kg;a,b,c,d为修正系数,a为1.22×10-5,b为-34322.58,c为100655.05,d为-3.65;

ρm为油水混合物的密度,单位为g/cm3;ρl为水相密度,单位为g/cm3; 为入口含水率。

8.一种流体在线粘度检测方法,其特征在于,该流体在线粘度检测方法采用了权利要求1所述的高温高压油水混合流体在线粘度检测装置,主管道(15)内含有油水混合物,主管道(15)的入口含水率大于30%,主管道(15)的入口含水率小于且等于50%,该流体在线粘度检测方法包括以下步骤:步骤1c、通过所述传感器测量主管道(15)内流体的物理参数并发送至该控制单元;

步骤2c、该控制单元根据公式三和该物理参数计算出主管道(15)内的流体粘度;

所述公式三为:

在该公式三中,

在该公式三中,μ为流体粘度,单位为mPa·s;D为被测量管段的管道内径,单位为m;v为流速,单位为m/s; 为被测量管段两端的单位长度流动压差,单位为Pa/m;L为被测量管段3

的长度,单位为m;P为操作压力,单位为MPa,ρo为油相密度,单位为g/cm ;g为重力加速度,g为9.81N/kg;a,b,c,d为修正系数,a为0.05,b为-1809.42,c为-1.62,d为-0.5416;ρm为油水混合物的密度,单位为g/cm3;ρl为水相密度,单位为g/cm3; 为入口含水率。

9.一种流体在线粘度检测方法,其特征在于,该流体在线粘度检测方法采用了权利要求1所述的高温高压油水混合流体在线粘度检测装置,主管道(15)内含有油水混合物,主管道(15)的入口含水率大于50%,主管道(15)的入口含水率小于且等于80%,该流体在线粘度检测方法包括以下步骤:步骤1d、通过所述传感器测量主管道(15)内流体的物理参数并发送至该控制单元;

步骤2d、该控制单元根据公式四和该物理参数计算出主管道(15)内的流体粘度;

所述公式四为:

在该公式四中,

在该公式四中,μ为流体粘度,单位为mPa·s;D为被测量管段的管道内径,单位为m;v为流速,单位为m/s; 为被测量管段两端的单位长度流动压差,单位为Pa/m;L为被测量管段的长度,单位为m;P为操作压力,单位为MPa,ρo为油相密度,单位为g/cm3;g为重力加速度,g为9.81N/kg;a,b,c,d为修正系数,a为1.48×10-4,b为-440.03,c为-145.99,d为-1.09;ρm为油水混合物的密度,单位为g/cm3;ρl为水相密度,单位为g/cm3; 为入口含水率。

说明书 :

高温高压油水混合流体在线粘度检测装置及方法

技术领域

[0001] 本发明涉及流体物性检测技术领域,具体的是一种高温高压油水混合流体在线粘度检测装置,还是一种流体在线粘度检测方法。

背景技术

[0002] 油水两相混合物的流动广泛应用于石油、化工及其他相关工业中,尤其在石油工业中,油水两相混合物的流动相当普遍,而且对其流动规律的研究尤其重要。
[0003] 粘度是衡量液体抑制流动能力的一个重要的物理参数,是液体的重要物理性质和技术指标之一。液体的特性往往与产品的其他特性如颜色、密度、稳定性、固体成分含量和分子量的改变有关系,而检测这些特性的最方便和灵敏的方法就是在线检测液体的粘度。在物理化学,流体力学等科学领域中,粘度测量对了解流体性质及研究流动状态起着重要的作用。随着国民经济的不断提高,粘度的准确测定在许多工业部门和科学研究领域中都具有重要意义,粘度测量的要求日益突出。实际工程和工业生产中,经常需要在线检测流体的粘度,以保证最佳的过程运行环境与产品质量,从而提高生产效益,特别是在石油化工、医药、冶金及食品等行业中。譬如:原主管道道长距离输送过程中,原油粘度过大不仅影响输送效率,而且可能会造成原油凝管,发生事故。通过在线测量过程中的液体粘度,可以得到液体流变行为的数据,对于预测产品工艺过程的工艺控制,输送性以及产品在使用时的操作性有着重要的指导价值。随着对产品品质控制要求的提高,传统的实验室测量或滞后的检验已不能满足要求。
[0004] 石油的粘度为石油内部某一部分相对于另一部分流动时产生的摩擦阻力的度量。其对于油气运移、聚集和油气田开发等有重要影响。因此石油粘度的测量具有重要的意义。
目前,普通型粘度计大多采用离线粘度测量方法,如振动法、落球法、旋转法,待测液体温度与粘度需要精细的测量,其规律是液体的粘度会随着温度的降低而升高,离线法更多的测量流体的静态粘温性质;在线粘度测量方法主要是毛细管法,但毛细管普遍不耐高温高压,只能测量常温常压下流体流动粘度,对于高温高压环境下流体流动特征描述不准确,误差将不可避免地出现,对工业发展造成阻碍。

发明内容

[0005] 为了解决现有技术中没有理想的流体在线粘度检测装置的问题,本发明提供了一种高温高压油水混合流体在线粘度检测装置及方法,该高温高压油水混合流体在线粘度检测装置及方法填补了在线对油水两相混合流体高温高压下粘度实时测量装置的空白,可实时测量油水两相混合物不同比率下的管流粘度,研究不同流体动态混合过程中粘度的变化规律,可研究油水两相混合流体粘度随温度、压力的变化规律,研究范围宽,测量温度可达220℃,测量压力可达70MPa。
[0006] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
[0007] 一种高温高压油水混合流体在线粘度检测装置,包括:
[0008] 循环机构,含有第一高温高压容器、第二高温高压容器、第一注入泵、高压换向阀和主管道,第一高温高压容器、第二高温高压容器和主管道均与高压换向阀连接,第一注入泵能够将第一高温高压容器内的液体通过高压换向阀注入至主管道内,第一注入泵能够将第二高温高压容器内的液体通过高压换向阀注入至主管道内,第一注入泵和高压换向阀能够使液体在主管道内循环流动;
[0009] 控温机构,能够控制主管道内流体的温度;
[0010] 数据采集和数据处理机构,含有传感器和控制单元,所述传感器能够测量主管道内流体的物理参数并发送至该控制单元,该控制单元能够对该物理参数进行处理。
[0011] 一种流体在线粘度检测方法,该流体在线粘度检测方法采用了上述的高温高压油水混合流体在线粘度检测装置,主管道内仅含有单一的油相,该流体在线粘度检测方法包括以下步骤:
[0012] 步骤1a、通过所述传感器测量主管道内流体的物理参数并发送至该控制单元;
[0013] 步骤2a、该控制单元根据公式一和该物理参数计算出主管道内的流体粘度;
[0014] 所述公式一为:
[0015] 在该公式一中,μ为流体粘度,单位为mPa·s;D为被测量管段的管道内径,单位为m;v为流速,单位为m/s; 为被测量管段两端的单位长度流动压差,单位为Pa/m;L为被测量管段的长度,单位为m;P为操作压力,单位为MPa,ρo为油相密度,单位为g/cm3;g为重力加速度,g为9.81N/kg;a、b、c和d为修正系数,a为0.00444,b为-108.35,c为160.39,d为-0.24。
[0016] 本发明的有益效果是:
[0017] 1、本发明中高温高压油水混合流体在线粘度检测装置可用于在实验室内模拟实际工业生产条件。在室内模拟不同温度、不同压力流体流动环境,在线粘度检测装置的整个系统设计满足耐高温耐高压的要求。该设计测量范围宽,可测量单相流、油水多相流以及流动过程中加入添加剂的流体流动粘度。
[0018] 2、本发明中高温高压油水混合流体在线粘度检测装置采用物理模拟与数学模型相结合的方式,采用技术成熟、测量精确度高的常规仪表进行现场信号检测,测量信息精确可靠,滞后时间小;设置的数据采集系统配有相应的分析模型,可实时检测系统内流体的性质、流动阻力和流体粘度的变化,精确度高,完全满足原油开采的需要,设备投资少,成本低,安装维护方便。
[0019] 3、本发明中高温高压油水混合流体在线粘度检测装置不止可用于测量油水两相混合流体在实际管输的流动粘度,对生产实际提供技术指导与理论支持,还可用于分析管道中油水两相流体的相态变化及其流动摩阻,对于多相流体力学的学科研究也具有重要的贡献价值。本实验装置及测量方法具有非常大的拓展空间,在石油、化工与其它相关领域中均可应用。

附图说明

[0020] 构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。
[0021] 图1是本发明所述高温高压油水混合流体在线粘度检测装置的整体结构示意图。
[0022] 图2是注入孔的结构示意图。
[0023] 图3是主管道加热方式的示意图。
[0024] 图4是第一三通和第二三通的第一状态示意图。
[0025] 图5是第一三通和第二三通的第二状态示意图。
[0026] 图6是高压换向阀的结构示意图。
[0027] 11、第一高温高压容器;12、第二高温高压容器;13、第一注入泵;14、高压换向阀;15、主管道;16、第三高温高压容器;17、第二注入泵;
[0028] 21、电加热控制器;22、电加热套;
[0029] 31、第一压力传感器;32、第二压力传感器;33、压差传感器;34、温度传感器;
[0030] 41、第一三通;42、第二三通;。
[0031] 51、第一控制阀;52、第二控制阀;53、第三控制阀;54、第四控制阀;55、第五控制阀;56、背压阀;
[0032] 61、第一阀门;62、第二阀门;63、第三阀门;64、第四阀门;65、第五阀门;66、第六阀门;67、第七阀门;68、第八阀门;
[0033] 151、实验测试段;152、第一辅助实验段;153、第二辅助实验段;154、抽真空接口;155、取样接口。

具体实施方式

[0034] 需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
[0035] 一种高温高压油水混合流体在线粘度检测装置,包括:
[0036] 循环机构,含有第一高温高压容器11、第二高温高压容器12、第一注入泵13、高压换向阀14和主管道15,循环机构构成密闭回路,第一高温高压容器11、第二高温高压容器12和主管道15三者均与高压换向阀14连接,第一注入泵13能够将第一高温高压容器11内的液体通过高压换向阀14注入至主管道15内,第一注入泵13能够将第二高温高压容器12内的液体通过高压换向阀14注入至主管道15内,第一注入泵13和高压换向阀14配合能够使液体在主管道15内循环流动,如主管道15内的液体可以顺时针或逆时针循环不停的流动;
[0037] 控温机构,能够控制主管道15内流体的温度;
[0038] 数据采集和数据处理机构,含有传感器和控制单元,所述传感器能够测量主管道15内流体的物理参数并发送至该控制单元,该控制单元能够对该物理参数进行处理,如图1所示。
[0039] 在本实施例中,高压换向阀14含有四个高压气动阀,所述四个高压气动阀分别为第一高压气动阀141、第二高压气动阀142、第三高压气动阀143和第四高压气动阀144,第一高温高压容器11的入口端和第二高温高压容器12的入口端均与第一注入泵13连接,第一高温高压容器11的出口端与第一高压气动阀141的一端和第三高压气动阀143的一端同时连接,第二高温高压容器12的出口端与第二高压气动阀142的一端和第四高压气动阀144的一端同时连接,主管道15的入口端与第三高压气动阀143的另一端和第四高压气动阀144的另一端同时连接,主管道15的出口端与第一高压气动阀141的另一端和第二高压气动阀142的另一端同时连接,如图6所示。其中,所述一端可以为出口端所述另一端为入口端,或者所述一端可以为入口端所述另一端为出口端。第一高温高压容器11和第二高温高压容器12的材质均为不锈钢,第一高温高压容器11和第二高温高压容器12的额定耐压为100MPa,第一注入泵13具有注入和调节主管道15内液体压力的功能。主管道15为不锈钢管,主管道15内的测量温度可达220℃,测量压力可达70MPa。
[0040] 当液体从第一高温高压容器11中流出,向第二高温高压容器12中流入时,高压换向阀14的第二高压气动阀142和第三高压气动阀143自动打开,同时第一高压气动阀141和第四高压气动阀144自动关闭;当液体从第二高温高压容器12中流出,向第一高温高压容器11中流入时,高压换向阀14的第一高压气动阀141和第四高压气动阀144自动打开,同时第二高压气动阀142和第三高压气动阀143自动关闭,从而实现液体在主管道15内始终保持顺时针方向流动。液体在主管道15内循环流动的实现方式为:液体在主管道15内沿顺时针方向从第一高温高压容器11中流出进入第二高温高压容器12内,或液体在主管道15内沿逆时针方向从第二高温高压容器12中流出进入第一高温高压容器11内。
[0041] 在本实施例中,主管道15含有实验测试段151,实验测试段151并联有第一辅助实验段152和第二辅助实验段153,第二辅助实验段153的内径大于第一辅助实验段152的内径,第一辅助实验段152的内径大于实验测试段151的内径,所述数据采集和数据处理机构包括与实验测试段151连接的温度传感器、压力传感器和压差传感器。具体的,主管道15呈U形,实验测试段151为平直的一段,通过控制阀门,液体可以从实验测试段151、第一辅助实验段152和第二辅助实验段153中任意一根、两根或三根中流过。所述传感器为第一压力传感器31、第二压力传感器32、压差传感器33和温度传感器34,如图1所示。
[0042] 在本实施例中,主管道15呈U形,主管道15的入口端通过第一三通41与高压换向阀14的第一出口端连接,主管道15的出口端通过第二三通42与高压换向阀14的第二出口端连接,第一三通41和第二三通42均含有朝向上方的接口以及朝向水平方向的接口,如图4和图
5所示。主管道15的入口端与第一三通41朝向上方的接口连接且主管道15的出口端与第二三通42朝向上方的接口连接,此时主管道15呈直立状态,可以测量流体在竖直状态时的粘度。或者,主管道15的入口端与第一三通41朝向水平方向的接口连接且主管道15的出口端与第二三通42朝向水平方向的接口连接,此时主管道15呈水平状态,可以测量流体在水平状态时的粘度。
[0043] 在本实施例中,所述控温机构包括电加热控制器21和电加热套22,电加热控制器21能够使电加热套22发热,电加热控制器21能够控制主管道15内液体的温度,电加热套22缠绕于主管道15外,该高温高压油水混合流体在线粘度检测装置还包括高低温恒温箱,第一高温高压容器11、第二高温高压容器12和高压换向阀14均设置于高低温恒温箱内,如图3所示。
[0044] 在本实施例中,主管道15还连接有抽真空接口154、取样接口155和第三高温高压容器16,第三高温高压容器16连接有用于将第三高温高压容器16内的液体注入至主管道15内的第二注入泵17,取样接口155上设有背压阀56。第一高温高压容器11、第二高温高压容器12和第三高温高压容器16均为液压缸式结构,第三高温高压容器16通过管线与主管道15连接的方式如图2所示。第一高温高压容器11内可以装入油、水或油水混合物,第二高温高压容器12内可以装入油、水或油水混合物。
[0045] 下面介绍该高温高压油水混合流体在线粘度检测装置的使用方法。
[0046] 实施例1
[0047] 前期准备:
[0048] 在第一高温高压容器11中配制所需气油比的油水两相混合流体样品,关闭第一控制阀51、第二控制阀52、第三控制阀53和第二阀门62,其余控制阀和阀门全部打开,通过抽真空接口154对系统抽真空。
[0049] 抽真空完成后,设置背压阀56压力为测试压力,打开第一控制阀51和第二控制阀52,关闭阀门第一阀门61、第五阀门65、第六阀门66、第七阀门67、第八阀门68,通过第一注入泵13将第一高温高压容器11中的样品打入整个井筒流动模型系统,并持续增压,直至整个系统压力达到所需模拟的实际生产压力,同时打开电加热控温器,设定所需模拟实际生产条件下的温度,稳定一段时间,直至系统中的温度传感器显示达到设定温度。
[0050] 根据所要模拟的实际生产条件下流速大小,对第一注入泵13设置一定流速,使油水两相混合流体样品沿主管道15做顺时针或逆时针的循环流动,循环稳定一定时间后,读取压差传感器与压力传感器的读数(即第一压力传感器31、第二压力传感器32和压差传感器33的读数)。若流体粘度较大,流经测量管段的压差大于压差传感器量程,可关闭第四控制阀54和第五控制阀55 5,通过测量段入口端和出口端的压力传感器计算压差,并通过数据处理系统自动计算得到当前流体粘度。
[0051] 流体循环期间,若需取样测量,可将背压阀设置压力略微降低(降低幅度不超过0.5MPa),打开第二阀门62进行取样。
[0052] 流体循环期间,如需改变管径,则可关闭第三阀门63和第四阀门64,打开第五阀门65、第六阀门66或第七阀门67、第八阀门68进行测量。
[0053] 实施例2
[0054] 当测量实际生产过程中向流体中加入添加剂(第三高温高压容器16内的)后油水两相混合流体粘度时,打开第二注入泵17,设置一定流速(此流速必须精确控制),将添加剂通过注入孔注入主管道15,使添加剂在主管道15中与流混合,随时观察压差传感器与压力传感器的读数。高温高压条件下,可先采用循环注入泵兼调压泵将主流体注入整个循环机构,达到所需压力后,设置电加热套22的加热温度,运行循环机构,使主流体在循环管道中循环,流动过程中,通过第二注入泵17将添加剂在设置压力下注入主管道15中与主流体混合,通过数据采集和数据处理机构实时观测流体粘度变化。
[0055] 实施例3
[0056] 对两相油水两相混合流体(例如油和水)粘度进行测量时,将两种流体分别置于第一高温高压容器11和第二高温高压容器12中,打开第一控制阀51、第二控制阀52和第三控制阀53,同时启动第一注入泵13和第二注入泵17,通过控制第一注入泵13和第二注入泵17的流速,可控制两种流体在主管道中相含率,相含率为第一注入泵13和第二注入泵17的流速比,通过设置第一注入泵13的流速,可控制油水两相混合流体总流速,通过电加热控制器21控制整个系统的温度,第一注入泵13和第二注入泵17可恒速运行,使体系压力达到测量压力后,读取当前油水两相混合流体(油和水)的粘度数值。
[0057] 实施例4
[0058] 若由测量垂直管流流体粘度改为测量垂水平流流体粘度,在管道入口的三通处,将测量直管道的安装方向由垂直方向改为水平方向,并将三通的放空口用丝堵封住即可,即将图1中的主管道15由直立状态改为水平状态。其余测量粘度操作步骤与实施例1、2、3相似,此处不再一一赘述。
[0059] 下面介绍一种流体在线粘度检测方法,该流体在线粘度检测方法采用了上述的高温高压油水混合流体在线粘度检测装置,主管道15内仅含有单一的油相,该流体在线粘度检测方法包括以下步骤:
[0060] 步骤1a、通过所述传感器测量主管道15内流体的物理参数并发送至该控制单元;
[0061] 步骤2a、该控制单元根据公式一和该物理参数计算出主管道15内的流体粘度;
[0062] 所述公式一为:
[0063] 在该公式一中,μ为流体粘度,单位为mPa·s;D为被测量管段的管道内径(多条管道时为内径和),单位为m;v为流速,流速可以由第一注入泵13的注入速度获得,m/s; 为被测量管段两端的单位长度流动压差,单位为Pa/m;L为被测量管段的长度,单位为m;P为操作3
压力(为第一注入泵13的输出压力),MPa,ρo为油相密度,单位为g/cm ;g为重力加速度,g为
9.81N/kg;a、b、c和d为修正系数,a为0.00444,b为-108.35,c为160.39,d为-0.24。
[0064] 下面介绍一种流体在线粘度检测方法,该流体在线粘度检测方法采用了上述的高温高压油水混合流体在线粘度检测装置,主管道15内含有油水混合物,主管道15的入口含水率大于0%,主管道15的入口含水率小于且等于30%,主管道15的入口含水率为主管道15内含有油水混合物中水的体积分数,该流体在线粘度检测方法包括以下步骤:
[0065] 步骤1b、通过所述传感器测量主管道15内流体的物理参数并发送至该控制单元;
[0066] 步骤2b、该控制单元根据公式二和该物理参数计算出主管道15内的流体粘度;
[0067] 所述公式二为:
[0068] 在该公式二中,
[0069] 在该公式二中,μ为流体粘度,单位为mPa·s;D为被测量管段的管道内径,单位为m;v为流速,单位为m/s; 为被测量管段两端的单位长度流动压差,单位为Pa/m;L为被测量管段的长度,单位为m;P为操作压力,单位为MPa,ρo为油相密度,单位为g/cm3;g为重力加速度,g为9.81N/kg;a,b,c,d为修正系数,a为1.22×10-5,b为-34322.58,c为100655.05,d为-3.65;ρm为油水混合物的密度,单位为g/cm3;ρl为水相密度,单位为g/cm3; 为入口含水率。
[0070] 下面介绍一种流体在线粘度检测方法,该流体在线粘度检测方法采用了上述的高温高压油水混合流体在线粘度检测装置,主管道15内含有油水混合物,主管道15的入口含水率大于30%,主管道15的入口含水率小于且等于50%,该流体在线粘度检测方法包括以下步骤:
[0071] 步骤1c、通过所述传感器测量主管道15内流体的物理参数并发送至该控制单元;
[0072] 步骤2c、该控制单元根据公式三和该物理参数计算出主管道15内的流体粘度;
[0073] 所述公式三为:
[0074] 在该公式三中,
[0075] 在该公式三中,μ为流体粘度,单位为mPa·s;D为被测量管段的管道内径,单位为m;v为流速,单位为m/s; 为被测量管段两端的单位长度流动压差,单位为Pa/m;L为被测量管段的长度,单位为m;P为操作压力,单位为MPa,ρo为油相密度,单位为g/cm3;g为重力加速度,g为9.81N/kg;a,b,c,d为修正系数,a为0.05,b为-1809.42,c为-1.62,d为-0.5416;ρm为油水混合物的密度,单位为g/cm3;ρl为水相密度,单位为g/cm3; 为入口含水率。
[0076] 下面介绍一种流体在线粘度检测方法,该流体在线粘度检测方法采用了上述的高温高压油水混合流体在线粘度检测装置,主管道15内含有油水混合物,主管道15的入口含水率大于50%,主管道15的入口含水率小于且等于80%,该流体在线粘度检测方法包括以下步骤:
[0077] 步骤1d、通过所述传感器测量主管道15内流体的物理参数并发送至该控制单元;
[0078] 步骤2d、该控制单元根据公式四和该物理参数计算出主管道15内的流体粘度;
[0079] 所述公式四为:
[0080] 在该公式四中,
[0081] 在该公式四中,μ为流体粘度,单位为mPa·s;D为被测量管段的管道内径,单位为m;v为流速,m/s; 为被测量管段两端的单位长度流动压差,单位为Pa/m;L为被测量管段的长度,单位为m;P为操作压力,单位为MPa,ρo为油相密度,单位为g/cm3;g为重力加速度,g为9.81N/kg;a,b,c,d为修正系数,a为1.48×10-4,b为-440.03,c为-145.99,d为-1.09;ρm为油
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水混合物的密度,单位为g/cm;ρl为水相密度,单位为g/cm; 为入口含水率。
[0082] 所述控制单元可以计算机,将公式一至公式四写入该计算机中,所述传感器均与该计算机连接,当实时采集的温度、压力、压差等数据信息进入计算机后,计算机可以依据公式模型直接计算出当前油水混合流体的粘度值。
[0083] 以上所述,仅为本发明的具体实施例,不能以其限定发明实施的范围,所以其等同组件的置换,或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰,都应仍属于本专利涵盖的范畴。另外,本发明中的技术特征与技术特征之间、技术特征与技术方案之间、技术方案与技术方案之间均可以自由组合使用。