專利名稱：原油含水率與流量測量方法及其裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種原油與水混合流中原油，含水率與流量測量方法及其裝置，更進一步涉及一種可實現連續、在線對原油、含水率與流量的測量裝置。
目前，絕大多數原油輸送管道中含有水、含水率以百分之幾到百分之幾十不等，測量原油含水率、流量是原油生產、輸送過程中的一個最基本要求。原油含水與流量測量的困難在于原油與水形成的乳化液隨含水率的變化而不同。含水率的測量還與流量測量有關，因此，到目前為止，沒有一種原油含水測量方法和裝置能夠達到精確測量百分之幾至百分之一百的水平，更不能測量稠油含水率，當原油密度接近于水的密度(930kg/m3)時，應用動力學原理的測量方法會造成很大偏差。
本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點，提出了一種導熱方法測量原油含水率和流量的方法及其裝置，能同時測量原油的含水率和油水流量，適用于一切熱物理性質有差異的(導熱、比熱、粘度等)液—液兩相流體的流量、相比率的測量。
本發明的測量裝置，包括內部裝有加熱器與溫度傳感器的兩個導熱元件，加熱器設置不同加熱功率控制器，根據兩個導熱元件內加熱溫度與流體之間溫差大小進行轉換，以保證兩個導熱元件與流體之間有一定溫差。
附圖
為本發明裝置的整體結構示意圖。
下面結合附圖對本發明作進一步的描述。
本發明的裝置包括兩個導熱元件4、5，導熱元件4、5中裝入加熱器6、8，溫度傳感器7、9，一個導熱元件寬邊平行于管道中心線，另一個導熱元件的寬邊垂直于管道中心線，溫度傳感器3垂直或傾斜置于管道1中，傳感器3、4、5、6、7、8、9分別與工況表10相接。另外，圖中1是流體管道，2是流體。
本發明的測量方法為測量內部裝有加熱器與溫度傳感器的兩個導熱元件在液體中的熱擴散率，得到二組熱擴散率與流量，含水率關系式。加熱功率通過加熱器電壓和電流測得，溫度差由內部溫度傳感器7、9與單獨裝于流體中的溫度傳感器3之間測量所得。
兩個導熱元件在流體中安裝位置不相同，一個的寬邊平行于管道中心線；另一個的寬邊垂直于管道中心線，兩組加熱器的傳熱方程為q1LΔt1·Km=C1+C2RemPr0.33]]>q2LΔt2·Km=b1+b2RenPr0.33]]>再聯立求解上述二個關系式，從而得到原油含水率和油水流量。
加熱器恒流供電，裝備不同加熱功率控制器。根據加熱長方體與液體之間溫差大小進行轉換。加熱功率，溫度傳感器與二次儀表相連，進行數據采集處理與輸出。
測量原理加熱長方體在油水混合物或其它的液—液混合物中的熱擴散率為q1(T1-T0)Km·l=C1+C2RemPr0.33---(1)]]>q2(T2-T0)Km·l=b1+b2RenPr0.33---(2)]]>式中，q1，q2為加熱功率；T1，T2，T0為導熱元件的溫度和流體溫度；Km為混合物導熱系數；Re為雷諾數；Re=umdρmμm]]>
μm為混合物粘度；L為導熱元件長度；d為當量直徑；ρm為密度；pr=Cpm·μmKm]]>Cpm為定壓比熱；C1，C2，b1，b2為常數。
含水率h滿足下述關系式流體物質參數可表達為，Cpm＝hCpw+(1-h)CpoKm＝hKw+(1-h)Koμm＝hμw+(1-h)μo式中h為含水率可得到q1T1-T0=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。
本發明可應用于原油含水率，流量或其它任何物理性質有差異的液—液兩相流量、相比率測量，不受、溫度、壓力、輸送管道大小的限制，在線連續測量。
權利要求
1.原油含水率與流量測量裝置，包括兩個導熱元件(4)、(5)，其特征在于，導熱元件(4)、(5)中裝入加熱器(6)、(8)，溫度傳感器(7)、(9)，一個導熱元件寬邊平行于管道中心線，另一個導熱元件的寬邊垂直于管道中心線，溫度傳感器(3)垂直或傾斜置于管道(1)中，傳感器(3)、(4)、(5)、(6)、(7)、(8)、(9)分別與工況表(10)相接。
2.原油含水率與流量測量方法，首先，測量內部裝有加熱器與溫度傳感器的兩個導熱元件在液體中的熱擴散率，得到二組熱擴散率與流量，含水率關系式，加熱功率通過加熱器電壓和電流測得，溫度差由內部溫度傳感器(7)、(9)與單獨裝于流體中的溫度傳感器(3)之間測量所得，兩個導熱元件在流體中安裝位置不相同，一個的寬邊平行于管道中心線，另一個的寬邊垂直于管道中心線，然后再聯立流體熱擴散關系式，從而得到原油含水率和油水流量。
全文摘要
一種可實現連續、在線對原油精度、含水率與流量的測量方法及其裝置,包括兩個導熱元件和一個斜置于管道中的溫度傳感器,導熱元件中裝入加熱器和溫度傳感器,測量兩個導熱元件在液體中的熱擴散率,得到二組熱擴散率與流量、含水率關系式,然后求解出原油含水率和油水流量,適用于一切熱物理性質有差異的(導熱、比熱等)液一液兩相流體的流量、相比率的測量。
文檔編號G01N25/00GK1259671SQ99115960
公開日2000年7月12日 申請日期1999年12月29日 優先權日1999年12月29日
發明者周芳德, 王躍社, 王廷利, 狄連城, 朱惠賢 申請人:西安交通大學