高温高压油水混合流体在线粘度检测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术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。

High temperature high pressure oil-water mixed fluid on-line viscosity detecting device and method

The invention provides a high temperature and high pressure oil-water viscosity of mixed fluid on-line detecting device and method, the high temperature and high pressure oil-water mixed fluid viscosity online detection device comprises a circulating mechanism, control mechanism, data acquisition and data processing system. All kinds of mature and high precision instrument installation of the high temperature and high pressure oil-water mixed fluid viscosity online detection device, capable of vertical pipe mixing fluid temperature, pressure and pressure difference of real-time continuous detection, real-time data acquisition by computer, and through the pre-set in the computer in the current model to calculate the viscosity of the fluid. The high temperature and high pressure oil-water mixed fluid viscosity on-line detection device can be the viscosity of mixed fluid pipe flow pressure measurement under high temperature, suitable for single-phase and multiphase fluid equipment, less investment, low cost, the detection method is simple, accurate and reliable, and has wide engineering application value and academic value.

【技术实现步骤摘要】
高温高压油水混合流体在线粘度检测装置及方法
本专利技术涉及流体物性检测
，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。
技术介绍
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。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。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。
技术实现思路
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，本专利技术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。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种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、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；控温机构，能够控制主管道内流体的温度；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。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：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；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；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。本专利技术的有益效果是：1、本专利技术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。2、本专利技术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。3、本专利技术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。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。图1是本专利技术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。图2是注入孔的结构示意图。图3是主管道加热方式的示意图。图4是第一三通和第二三通的第一状态示意图。图5是第一三通和第二三通的第二状态示意图。图6是高压换向阀的结构示意图。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；21、电加热控制器；22、电加热套；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；41、第一三通；42、第二三通；。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；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；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专利技术。一种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，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，如主管本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。

【技术特征摘要】
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。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，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。3.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。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，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。5.根据权利要求4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。6.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)。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)内仅含有单一的油相，该流体在...

【专利技术属性】
技术研发人员：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(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：北京,11