專利名稱：高溫高壓油水兩相計量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高溫高壓油水兩相計量裝置，屬于石油化工計量技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在油田科研過程中，需要高精度的油水計量裝置，現(xiàn)有的油水計量裝置主要有以下兩種，
第一種油水計量裝置，如圖4所示，其工作原理為待測油水混合物進入計量管，排出預(yù)注入水，油留在管中計量。這種油水計量裝置存在著以下不足之處(A)玻璃管不承壓； (B)刻度粗，只能人工讀取油體積且油水界面不清；(C)總體積由天平稱重計量須用密度換算成體積，天平對使用環(huán)境要求較高。第二種油水計量裝置，如圖5所示，其工作原理為待測油水混合物進入計
量管分離，電極判別油水界面，和油、水各相的高低點，油多了由油泵抽出(或電子天平稱重)，水多了由水泵抽出(或電子天平稱重)。這種油水計量裝置存在著以下不足之處(A) 玻璃管不承壓；(B)電極易被油污，造成誤判；(C)不能測定瞬時流量；(D)油水混合物從模型排出至油水計量裝置，到被油、水泵吸出計量，管路太長。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種高溫高壓油水兩相自動計量
直ο本發(fā)明的高溫高壓油水兩相計量裝置，包括底板、恒溫箱、微電腦、油水分離部分、 帶有玻璃視窗的高壓視窗部分、帶有掃描裝置的油體積計量部分和總體積計量部分，其中油水分離部分、高壓視窗部分和油體積計量部分依次一字排列，安裝于底板上，并放置在恒溫箱內(nèi)，恒溫箱外部緊連總體積計量部分，總體積計量部分的入口與高壓視窗下端的三通接頭連接，總體積計量部分的入口與高壓視窗部分底部三通中間串聯(lián)有回壓閥和冷卻裝置。其中所說的油水分離部分包括計量管、連在計量管底部的放液閥、連在計量管中部一側(cè)的水添加部分和待測液進口以及連在計量管頂部的油添加部分；
所說的高壓視窗部分的上下端分別與油水分離部分的上下端用管道連接； 所說的油體積計量部分與高壓視窗部分相鄰，油體積計量部分的掃描裝置、正對高壓視窗部分的玻璃視窗。優(yōu)選地，
所說的計量管垂直放置、其軸線垂直于底板，所說的計量管下端連有水池，上端連有上帽。所說的高壓視窗部分垂直放置、其軸線垂直于底板，高壓視窗部分的主體前后兩側(cè)，各嵌有玻璃，玻璃前后各一塊壓板緊壓玻璃和主體，兩塊玻璃之間有一條間隙，與主體內(nèi)部的長方槽，形成了上下高度方向的、可視透明的標(biāo)準(zhǔn)空間，主體的上下兩端有接口，接口的小孔與標(biāo)準(zhǔn)空間連通。所說的油體積計量部分垂直放置，有三根支撐桿，支撐桿的一端固定在底板上，其軸線與底板垂直，三根支撐桿的頂端有一塊定位板，將三根支撐桿上部固定，支撐桿的中部有一塊浮動板，浮動板上固定有掃描裝置，浮動板的中央固定有滾珠絲桿副，滾珠絲桿副的下端連有減速機構(gòu)、伺服電機和一對錐度軸承。所說的總體積計量部分包括活塞，所說的活塞是由上下活塞桿旋合而成，活塞的外徑上有密封組件，活塞的外面套著缸體，缸體的上下兩端分別有堵頭、密封組件和壓帽， 活塞的兩端與上下活塞桿的交界處分別開小孔，與活塞桿內(nèi)部的小孔連通，上下活塞桿的端部出口，分別連接有三通、吸入閥和排出閥，活塞桿的外徑和缸體內(nèi)徑之間有個標(biāo)準(zhǔn)環(huán)形夾縫，與活塞的兩端平臺，及缸體的兩堵頭內(nèi)腔之間，形成了兩個空腔，即A腔和B腔，與活塞桿的軸線相平行有四根拉桿和直線位移傳感器，通過上下兩端固定板進行固定。本發(fā)明的高溫高壓油水兩相計量裝置具有如下技術(shù)效果
1、本裝置解決了油田科研實驗過程中的油水混合物的分相計量問題，特別是解決了在高溫高壓條件下、在線測定油水混合物的總體積的瞬時流量和累計量，測定其中油水各單相的瞬時流量和累積流量的問題。可以將本裝置和前端實驗?zāi)Ｐ头胖糜谕粶囟葓鲋?，最大限度地縮短計量裝置和實驗?zāi)Ｐ椭g的距離，為更精確、更及時地反映模型中油、水的動態(tài)提供了可靠手段。2、本裝置采用了分體式結(jié)構(gòu)，便于加工制造，提高了加工精度，便于維護、
清洗、保養(yǎng)。3、本裝置采取了分體式計量管，并采用了不銹鋼材料制作。通過精密的機
械加工，其內(nèi)徑形狀和尺寸精度極高，為油體積的精確計量和自動計量奠定了基礎(chǔ)，改變了原玻璃管因內(nèi)孔直徑上下不一致，內(nèi)孔形狀上下不一致，一定要用人工肉眼標(biāo)定刻度， 靠人工來讀取數(shù)據(jù)，且不能承受高壓的狀況。4、本裝置采用了分體式的高壓視窗，解決了可視部分的承壓問題、視窗內(nèi)
部便于加工，形狀、尺寸精度極高，為油的精密計量提供了基礎(chǔ)。內(nèi)部截面尺寸大小只有4X4mm，所有內(nèi)部空隙相加只有7ml左右，可以減少預(yù)加油的量，最大限度的增加預(yù)加水的量。5、油體積計量部分采用了伺服系統(tǒng)、諧波減速機構(gòu)和滾珠絲桿付，采用了
掃描裝置作油水界面掃描檢測，使豎直方向位移量的測量精度達百分之一毫米。解決了高溫下的自動掃描跟蹤、自動計量問題。使油的計量精度有了質(zhì)的飛躍。6、總體積計量部分采用了體積計量法。由微機控制，由直線位移傳感器計量缸體的位移量，因此本裝置獲得了極高的總體積計量精度，解決了用體積計量法自動計量的難題，改變了過去使用電子天平稱重、用密度換算成體積量的方法。


圖1是本發(fā)明的高溫高壓油水兩相計量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖2是本發(fā)明的高溫高壓油水兩相計量裝置的油體積計量部分和總體積計量部分的運動位置示意圖3是本發(fā)明的高溫高壓油水兩相計量裝置的油體積計量部分和總體積計量部分的運動位置示意圖4是現(xiàn)有的第一種油水計量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5是現(xiàn)有的第二種油水計量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。其中，1為底板，2為恒溫箱，3為計量管，4為放液閥，5為水添加部分，6為油添加部分，7為上帽，8為水池，9為高壓視窗部分的主體，10為玻璃，11為壓板，12為支撐桿，13 為定位板，14為浮動板，15為掃描裝置，16為滾珠絲杠副，17為三通接頭，18為軸承，19為減速機構(gòu)，20為伺服電機，21為回壓閥，22為冷卻裝置，23為活塞，24為缸體，25為密封組件，26為堵頭，27為壓帽，觀為上活塞桿，29為下活塞桿，30為吸入閥，31為排出閥，32為A 腔，33為B腔，34為固定板，35為直線位移傳感器，36為拉桿，37為微電腦，38為天平，39為玻璃計量管，40為玻璃加強筋，41為電極，42為光電開關(guān)。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施方式
來對本發(fā)明作進一步地詳細(xì)說明。本發(fā)明的高溫高壓油水兩相計量裝置，其特征在于，包括底板1、恒溫箱2、微電腦 37、油水分離部分、帶有玻璃視窗的高壓視窗部分、帶有掃描裝置15的油體積計量部分和總體積計量部分，其中油水分離部分、高壓視窗部分和油體積計量部分依次一字排列，安裝于底板1上，并放置在恒溫箱2內(nèi)，恒溫箱外部緊連總體積計量部分，總體積計量部分的入口與高壓視窗下端的三通接頭17連接，總體積計量部分的入口與高壓視窗部分底部三通中間串聯(lián)有回壓閥21和冷卻裝置22 ；
其中油水分離部分包括計量管3、連在計量管3底部的放液閥4、連在計量管底部中部一側(cè)的水添加部分5和待測液進口以及連在計量管頂部的油添加部分6 ；計量管3用不銹鋼材料制造，垂直放置、其軸線垂直于底板1，計量管下端通過螺紋連有水池8，上端通過螺紋連有上帽7。高壓視窗部分的上下端通過管線分別與油水分離部分的上下端連接；高壓視窗部分垂直放置、其軸線垂直于底板1，高壓視窗部分的主體9前后兩側(cè)，各嵌有玻璃10，玻璃10 前后各一塊壓板11緊壓玻璃10和主體9，兩塊玻璃10之間有一條間隙，與主體9內(nèi)部的長方槽，形成了上下高度方向的可視透明標(biāo)準(zhǔn)空間，主體的上下兩端有接口，接口的小孔與標(biāo)準(zhǔn)空間連通。油體積計量部分與高壓視窗部分相鄰，油體積計量部分的掃描裝置15正對高壓視窗部分的玻璃視窗。油體積計量部分垂直放置，有三根支撐桿12，支撐桿12的一端固定在底板1上，其軸線與底板垂直，三根支撐桿12的頂端有一塊定位板13，將三根支撐桿12 上部固定，支撐桿12的中部有一塊浮動板14，浮動板14上固定有掃描裝置15，浮動板14 的中央固定有滾珠絲桿副16，滾珠絲桿副16的下端連有減速機構(gòu)19、伺服電機20和一對錐度軸承18?？傮w積計量部分包括活塞23，所說的活塞23是由上下活塞桿觀、四旋合而成，活塞23的外徑上有密封組件25，活塞23的外面套著缸體M，缸體M的上下兩端分別有堵頭沈、密封組件25和壓帽27，活塞23的兩端與上下活塞桿觀、29的交界處分別開小孔，與活塞桿內(nèi)部的小孔連通，上下活塞桿的端部出口，分別連接有三通、吸入閥30和排出閥31，活塞桿的外徑和缸體內(nèi)徑之間有個標(biāo)準(zhǔn)環(huán)形夾縫，與活塞的兩端平臺，及缸體的兩堵頭內(nèi)腔之間，形成了兩個空腔，即A腔32和B腔33，與活塞桿的軸線相平行有四根拉桿36和直線位移傳感器35，通過上下兩端固定板34進行固定。本發(fā)明的高溫高壓油水兩相計量裝置的工作過程如下
1)向裝置內(nèi)預(yù)添加與實驗中使用的相同密度的油和水(先加水，后加油，加滿并排盡空氣)，油和水的界面為可視窗可視最高點向下10mm。因油水分離部分和高壓視窗部分的上部是聯(lián)通的，所以可視窗的油水界面與計量管內(nèi)油水界面在同一水平面上。2)設(shè)定回壓閥工作壓力，回壓閥是一種閥前式壓力調(diào)節(jié)裝置，它可以保證其閥前壓力在一個恒定值，閥前壓力如果超過了這個值，多余的介質(zhì)將被自動溢出閥后。3)油計量部分的伺服電機接受微機的指令旋轉(zhuǎn)，帶動滾珠絲桿旋轉(zhuǎn)，至浮
動板及掃描裝置作豎直方向位移，這個位移的量又由伺服系統(tǒng)傳送給微機，在向高溫高壓油水兩相計量裝置、預(yù)添加油水完成后，油計量部分的浮動板及掃描裝置、從最高點向下掃描，尋找油水界面原點，微機記錄這個點。4)總體積計量部分活塞桿的外徑、和缸體內(nèi)徑之間有個標(biāo)準(zhǔn)環(huán)形夾縫，與
活塞的兩端平臺，及缸體的兩堵頭內(nèi)腔之間，形成了兩個空腔，即A腔和B腔，回壓閥溢出的水，經(jīng)吸入閥進入腔體，設(shè)A腔為當(dāng)前吸入腔，A腔體積不斷增大，推動缸體位移，使B腔體積變小，迫使B腔體內(nèi)的原有介質(zhì)經(jīng)排出閥排出，缸體發(fā)生位移、帶動直線位移傳感器的磁環(huán)在磁尺上位移，直線位移傳感器將這一位移信息傳送給微機。當(dāng)缸體運動至兩端極限位置時，光電開關(guān)發(fā)出信號，微機指令上下活塞桿端部的兩對吸入閥和排出閥門切換，使原來的吸入腔變成排出腔，使原來的排出腔變成吸入腔，通過上述不斷切換，形成了總體積計量部分無限循環(huán)的工作鏈。在油體積計量部分尋找到油水界面原點的同一時間，微機采集并記錄總體積計量部分的直線位移傳感器磁環(huán)所在位置，并確認(rèn)這個位置為總體積的“零” 點ο5)打開待測液進口閥門，待測油水混合液進入計量管分離，由于混合液的
密度大于油，小于水，因此計量管頂部的部分油被壓入高壓視窗內(nèi)，使視窗內(nèi)原油水界面下移，這個新的油水界面與計量管內(nèi)的新的油水界面仍在同一水平面上。計量管的內(nèi)徑和高壓視窗的內(nèi)部是經(jīng)過精密加工的，內(nèi)部尺寸是已知的，因此只要測出油水界面原點和油水界面新點間的距離，便得出了油的增量體積，如果從打開待測液進口閥開始計時，這個體積便是這一時間段的增量體積。6)由于待測油水混合液進入了計量管分離，計量管內(nèi)的原有的水、由水池下口擠出，經(jīng)回壓閥、冷卻裝置、進入總體積計量部分計量。計量管排出的水量、等于待
測油水混合液進入計量管的量。總體積計量部分的缸體內(nèi)腔吸入這部分的排出水，缸體發(fā)生同步位移，當(dāng)微機在接受到油體積計量部分掃描到新的油水界面的同時、采集并記錄了直線位移傳感器當(dāng)前所在位置，得出了直線位移傳感器從“零”點至現(xiàn)在點的位移量，得出了油水混合液進入高溫高壓油水兩相計量裝置的總量。7)從待測液進入油水計量管開始，微機便開始計時，每隔一個時間點，油
計量部分尋找一個新的油水界面，得出老界面與新界面之間的距離，微機采集這個時間點、記錄上述距離，通過數(shù)據(jù)處理，得出油相的瞬時流量和累積流量。微機在上述各時間點，同時采集總體積計量部分直線位移傳感器“零”點至當(dāng)前點的位移量，通過數(shù)據(jù)處理，微機便可反映出油水混合液在這一時段、進入高溫高壓油水兩相計量裝置的總體的瞬時流量和累積流量。同時計算出了水相在上述各時間點的瞬時流量和累積流量。
權(quán)利要求
1.高溫高壓油水兩相計量裝置，其特征在于，包括底板、恒溫箱、微電腦、油水分離部分、帶有玻璃視窗的高壓視窗部分、帶有掃描裝置的油體積計量部分和總體積計量部分，其中油水分離部分、高壓視窗部分和油體積計量部分依次一字排列，安裝于底板上，并放置在恒溫箱內(nèi)，恒溫箱外部緊連總體積計量部分，總體積計量部分的入口與高壓視窗下端的三通接頭用管道連接，總體積計量部分的入口與高壓視窗部分底部三通中間串聯(lián)有回壓閥和冷卻裝置，其中所說的油水分離部分包括計量管、連在計量管底部的放液閥、連在計量管中部一側(cè)的水添加部分和待測液進口以及連在計量管頂部的油添加部分；所說的高壓視窗部分的上下端分別與油水分離部分的上下端用管道連接；所說的油體積計量部分與高壓視窗部分相鄰，油體積計量部分的掃描裝置正對高壓視窗部分的玻璃視窗。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫高壓油水兩相計量裝置，其特征在于，所說的計量管垂直放置、其軸線垂直于底板，所說的計量管下端連有水池，上端連有上 帽。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫高壓油水兩相計量裝置，其特征在于，所說的高壓視窗部分垂直放置、其軸線垂直于底板，高壓視窗部分的主體前后兩側(cè)、各嵌有玻璃，玻璃前后各一塊壓板緊壓玻璃和主體，兩塊玻璃之間有一條間隙，與主體內(nèi)部的長方槽，形成了上下高度方向的、可視透明的標(biāo)準(zhǔn)空間，主體的上下兩端有接口，接口的小孔與標(biāo)準(zhǔn)空間連通。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫高壓油水兩相計量裝置，其特征在于，所說的油體積計量部分垂直放置，有三根支撐桿，支撐桿的一端固定在底板上，其軸線與底板垂直，三根支撐桿的頂端有一塊定位板，將三根支撐桿上部固定，支撐桿的中部有一塊浮動板，浮動板上固定有掃描裝置，浮動板的中央固定有滾珠絲桿副，滾珠絲桿副的下端連有減速機構(gòu)、伺服電機和一對錐度軸承。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫高壓油水兩相計量裝置，其特征在于，所說的總體積計量部分包括活塞，所說的活塞是由上下活塞桿旋合而成，活塞的外徑上有密封組件，活塞的外面套著缸體，缸體的上下兩端分別有堵頭、密封組件和壓帽，活塞的兩端與上下活塞桿的交界處分別開小孔，與活塞桿內(nèi)部的小孔連通，上下活塞桿的端部出口，分別連接有三通、 吸入閥和排出閥，活塞桿的外徑和缸體內(nèi)徑之間有個標(biāo)準(zhǔn)環(huán)形夾縫，與活塞的兩端平臺，及缸體的兩堵頭內(nèi)腔之間，形成了兩個空腔，即A腔和B腔，與活塞桿的軸線相平行有四根拉桿和直線位移傳感器，通過上下兩端固定板進行固定。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種高溫高壓油水兩相計量裝置，包括底板、恒溫箱、微電腦、油水分離部分、帶有玻璃視窗的高壓視窗部分、帶有掃描裝置的油體積計量部分和總體積計量部分，其中油水分離部分、高壓視窗部分和油體積計量部分依次一字排列，安裝于底板上，并放置在恒溫箱內(nèi)，恒溫箱外部緊連總體積計量部分，總體積計量部分的入口與高壓視窗下端的三通接頭用管道連接，總體積計量部分的入口與高壓視窗部分底部三通中間串聯(lián)有回壓閥和冷卻裝置。本發(fā)明的高溫高壓油水兩相計量裝置，能夠自動計量油水兩相總體的瞬時流量和累計流量；能夠自動計量其中油、水分相的瞬時流量和累計流量；能夠承受高溫高壓，可與實驗?zāi)Ｐ头胖迷谕粶囟葓鲋?，計量精度高、性能穩(wěn)定可靠。
文檔編號G01F1/74GK102419194SQ201110240829
公開日2012年4月18日 申請日期2011年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月22日
發(fā)明者錢如樹 申請人:錢如樹