激光微流量計量儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及流體微流量的測量技術(shù)，尤其涉及一種激光微流量計量儀。
【背景技術(shù)】
[0002]在與致密油氣藏開采相關(guān)的模擬實驗中，其實驗壓力很高，一般為幾十甚至近百兆帕；另外，由于孔隙非常細(xì)小，實驗流體的流量超低，一般為納升/分鐘(nL/min)級。對這些實驗，尤其是非穩(wěn)定(如脈沖、振動)滲流和驅(qū)油實驗中微流量的計量，是致密油氣藏開采實驗亟待攻克的技術(shù)難點(diǎn)。
[0003]在該類實驗中，目前所通用的流量計如電磁流量計、渦輪流量計、質(zhì)量流量計等都因量程過大、計量精度低而無法應(yīng)用。針對流體微流量測量，實驗室中常用的高壓下流量測量的方法有:計量泵法、毛細(xì)管測壓法和可視化微流量法。其中，計量泵法由于高壓下液體壓縮性的影響以及泵本身在高壓下的漏失量的影響，導(dǎo)致測量誤差較大；毛細(xì)管測壓法對壓力傳感器精度要求高，現(xiàn)有的壓力傳感器精度無法滿足高壓微流量的計量；可視化微流量法提供了一種壓力< 30MPa的微小流量計量方法，該方法適用于微升/分鐘(y L/min)級流量測試，不能準(zhǔn)確計量納升/分鐘(nL/min)級流量，而且無法滿足高壓實驗條件下超低流量(尤其是非穩(wěn)定流)的連續(xù)計量。
[0004]由此，本發(fā)明人憑借多年從事相關(guān)行業(yè)的經(jīng)驗與實踐，提出一種激光微流量計量儀，以克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型的目的在于提供一種激光微流量計量儀，能夠解決現(xiàn)有技術(shù)中高壓條件下微流量流體測量精度低的問題，該激光微流量計量儀操作簡單，可在不干擾微流量實驗的條件下，對高壓微流量流體進(jìn)行連續(xù)的實時測量，實現(xiàn)了高壓條件下微流量流體測量的自動化。
[0006]本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的，一種激光微流量計量儀，包括壓力系統(tǒng)、測量系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，所述壓力系統(tǒng)包括一壓力泵，所述壓力泵一端連接有第一控壓管線，所述第一控壓管線上并聯(lián)有豎直設(shè)置的第一中間容器和第二中間容器；所述第一控壓管線與所述第一中間容器底部入口之間設(shè)置有第一閥門，所述第一中間容器頂部出口通過第一管線連接于水平設(shè)置的被測流體管線，所述第一管線上設(shè)置有第二閥門；所述被測流體管線入口與所述第一管線出口之間設(shè)置有第三閥門，所述被測流體管線出口密封穿過一壓力艙一側(cè)與所述測量系統(tǒng)連接；所述第一控壓管線與所述第二中間容器底部入口之間設(shè)置有第四閥門，所述第二中間容器頂部出口通過第二管線與所述壓力艙底部貫通連接，所述第二管線上設(shè)置有第五閥門；
[0007]所述測量系統(tǒng)包括一水平設(shè)置于所述壓力艙內(nèi)部的測量管，所述測量管一端封閉一端開口，所述測量管的封閉端設(shè)置有連接孔，所述被測流體管線出口與所述連接孔密封連接；所述測量管的開口端一側(cè)設(shè)置有光纖準(zhǔn)直器，所述光纖準(zhǔn)直器另一側(cè)上下間隔連接有水平設(shè)置的第一光纖和第二光纖，所述第一光纖和所述第二光纖的另一端分別密封穿過所述壓力艙另一側(cè)連接于一激光測距傳感器；
[0008]所述壓力泵和所述激光測距傳感器均連接于所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
[0009]在本實用新型的一較佳實施方式中，所述壓力艙內(nèi)部壓力值大于等于0.1兆帕小于等于160兆帕。
[0010]在本實用新型的一較佳實施方式中，所述測量管內(nèi)徑大于等于1.5毫米小于等于3毫米。
[0011]在本實用新型的一較佳實施方式中，所述第一中間容器內(nèi)部設(shè)置有第一活塞，所述第二中間容器中設(shè)置有第二活塞。
[0012]在本實用新型的一較佳實施方式中，所述第一中間容器內(nèi)部位于所述第一活塞上方裝有水銀，所述第二中間容器內(nèi)部位于所述第二活塞上方充有氮?dú)狻?br>[0013]在本實用新型的一較佳實施方式中，所述第一控壓管線、第一閥門、第一中間容器、第一管線、第二閥門、被測流體管線、第三閥門、第四閥門、第二中間容器、第二管線、第五閥門和壓力艙設(shè)置于一恒溫箱內(nèi)部，所述第一光纖和所述第二光纖穿過所述恒溫箱一側(cè)與所述激光測距傳感器連接。
[0014]在本實用新型的一較佳實施方式中，所述恒溫箱的計量精度為0.1°C。
[0015]在本實用新型的一較佳實施方式中，所述測量管的長度小于所述第三閥門與所述第一管線出口之間的距離。
[0016]由上所述，本實用新型的激光微流量計量儀，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，通過壓力艙、第二中間容器和壓力泵的配合實現(xiàn)與被測高壓流體的壓力相平衡，測量環(huán)境壓力穩(wěn)定，滿足穩(wěn)定和非穩(wěn)定流體測量的要求；充分利用激光測距傳感器和光纖，減少了測量過程誤差，提高了測量精度；通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)實現(xiàn)了自動控制，減少了人工操作的影響，實現(xiàn)了實時測量，為微尺度流動實驗定量化研宄提供準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。
【附圖說明】
[0017]以下附圖僅旨在于對本實用新型做示意性說明和解釋，并不限定本實用新型的范圍。其中:
[0018]圖1:為本實用新型的激光微流量計量儀結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0019]為了對本實用新型的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對照【附圖說明】本實用新型的【具體實施方式】。
[0020]如圖1所示，本實用新型提供的激光微流量計量儀100，包括壓力系統(tǒng)1、測量系統(tǒng)2和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)3，壓力系統(tǒng)I包括一壓力泵11，在本實施方式中，壓力泵11為高精度壓力泵，可以采用RUSKA 7615高壓泵(現(xiàn)有技術(shù))，其加壓范圍是0.1兆帕至160兆帕(包括首尾數(shù)值)，壓力精度為0.02%量程；壓力泵11 一端連接有第一控壓管線12，第一控壓管線12上并聯(lián)有豎直設(shè)置的第一中間容器13和第二中間容器14，在本實施方式中，第一中間容器13內(nèi)部設(shè)置有第一活塞130，第二中間容器14中設(shè)置有第二活塞140，第一中間容器13內(nèi)部位于第一活塞130上方裝有水銀，第二中間容器14內(nèi)部位于第二活塞140上方充有氮?dú)?；第一控壓管線12與第一中間容器13底部入口之間設(shè)置有第一閥門131，第一中間容器13頂部出口通過第一管線132連接于水平設(shè)置的被測流體管線4，第一管線132上設(shè)置有第二閥門133 ;被測流體管線4入口與被檢測的高壓微流量實驗裝置(不包含在本實用新型結(jié)構(gòu)中，圖中未示出)連接，被測流體管線4入口與第一管線132出口之間設(shè)置有第三閥門41，被測流體管線4出口密封穿過一壓力艙15 —側(cè)與測量系統(tǒng)2連接；第一控壓管線12與第二中間容器14底部入口之間設(shè)置有第四閥門141，第二中間容器14頂部出口通過第二管線142與壓力艙15底部貫通連接，第二管線上設(shè)置有第五閥門143，在本實施方式中，為了滿足測量高壓條件要求，壓力艙15內(nèi)部壓力值大于等于0.1兆帕小于等于160兆帕。
[0021]如圖1所示，測量系統(tǒng)2包括一水平設(shè)置于壓力艙15內(nèi)部的測量管21，在本實施方式中，測量管21是耐高壓管，可以是玻璃管、鋼制管或其他材料管，為了準(zhǔn)確測量液體的微小流量，測量管21的內(nèi)徑一般設(shè)置的很小，但為了滿足激光測量要求，測量管21的內(nèi)徑大于等于1.5毫米小于等于3毫米，同時，為了避免測量結(jié)束后被測流體反流至第一管線132中，測量管21的長度小于第三閥門41與第一管線132出口之間的距離，從而保證測量過程中被測流體始