混流分相计量的方法及装置 技术领域
本发明涉及液体与液体的混合相领域，尤其是混和相中的计量领域。
技术背景
在石油开采过程中，经常采用水驱油的工艺，在油和水的混合相中会出现乳化现象，对流动的乳化液很难正确计量出油的流量及水的流量。当前一般的方法是用量筒盛流出的乳化液，并用秒表计时，等待破乳，待油水分开后，再从量筒中分别读出油与水的体积，用秒表所示时间计算油与水的流速。这一方法是在测量的时间内直接量度两种液体的体积。这种方法操作麻烦，容易出错，等待破乳很费时间，如破乳不充分，计量会有误差。计量时，在时间上会产生延后及人工操作误差，人工操作秒表、量筒也会造成很大的误差，影响着测量地准确性。计算得到的流速是某一时间段内的平均流速，非瞬时流速。所以在测量现场需要一种测量结果正确、操作方便的方法和设备。
发明内容
本发明的目的是对液相与液相的混合液中的分相提供一种测量流量的，正确、方便、快速的方法和设备。
本发明的技术方案如下：
假定在T1时刻进入量筒的混流液液位为H1，对应的重量为G1，可建立方程：
ha1+hb1＝H1 (1)
ρaha1S+ρbhb1S＝G1 (2)其中ha，hb分别为混流液中的两种液体的高度，是未知的；ρa、ρb分别为混流液中两种液体的重率；S为量筒的平均横截面积。
由方程式(1)得：
ha1＝H1-hb1 (3)
将(3)代入(2)得：
S(H1-hb1)ρa+ρb hb1S＝G1hb1=G1-ρaSH1S(ρb-ρa)---(4)]]>
将(4)代入(3)得ha1ha1=H1-hb1=H1-G1-ρaSH1S(ρb-ρa)---(5)]]>
此时可求出T1时刻混流液中一种液体的流量Qa1，和另一种液体的流量Qb1，Qa1=ha1ST1---(6)]]>Qb1=hb1ST1---(7)]]>以上运算是在假设H＝ha+hb条件下进行的，即认为两种液体发生混流后没有体积变化，混流后的体积等于两种液体体积之和。
如果两种液体混合后发生体积变化，可事先测得他们的体积膨胀系数，然后将其考虑到液位高度H中，再用(5)、(6)、(7)式计算。但通常流速不大时，这类膨胀系数很小，可以忽略。
由前面叙述中可知，只要能连续记录混流液的重量G，以及对应的液位高H，就能计算出两种液体的瞬时流量Qa和Qb。根据这一方法设计了如下计量装置：
该装置具有混流液接收容器，混流液接收容器放置在电子天平上，在混流液接收容器的旁边装有液位跟踪架，在液位跟踪架的旁边装有光栅尺。液位跟踪架具有直立螺杆，在螺杆上装有平衡块，与混流液接收容器对应的平衡块的一端装有电容开关，与光栅尺对应的平衡块的另一端装有光栅尺滑块，在螺杆上端装有液位跟踪马达。还具有装有混流分相计量计算程序的电子计算机，电子计算机与电子天平、光栅尺都有信号线相连。
测量时，混流液进入量筒，重量G由电子天平送入计算机。混流液使量筒中的液位升高，升高的液位被电容开关感知后电容开关打开，电路接通，马达转动，使螺杆转动、平衡块上移，电容开关随之上移而离开液面，于是电路关闭，马达停转。当平衡块上移时光栅滑块也同时上移，其上移位置H由光栅尺传入计算机。
当量筒中混流液再增多，液位上升，重复上述动作，计算机中将记录下不同时刻的G、H，由计算机计算出相对应的Qa和Qb来。
本发明具有如下优点：
(1)实现了实验参数的全自动连续采集，存储与处理；避开了人工操作带来的麻烦与误差。
(2)测量精度大大提高，其误差取决于所用电子天平的误差。
(3)由于是连续采集参数，因而计算机的流速是瞬时流速，而不是大平均。
(4)不需等待破乳后再计算，只需直接计量乳化液，避免了破乳不充分带来的误差。
(5)本发明适用范围广，对任何混流分相都能计量。
附图说明
图1为本发明混流分相计量装置的原理图
图2为本发明混流分相计量装置的结构示意图
图3为混流分相计量实测的油水混流液液位高度和重量的历史曲线
具体实施方式
图2显示了本发明混流分相计量装置的一种实施方式。混流液接收容器1放置在电子天平2上，混流液体通过注入管12注入到接收容器中。在混流液接收容器的旁边装有液位跟踪架，它具有直立螺杆5，在直立螺杆上装有平衡块11，与混流液接收容器对应的平衡块的一端装有电容开关3，在螺杆的上端装有液位跟踪马达4，在液位跟踪架的另一侧装有液位探测器13，液位探测器由光栅尺7和光栅滑块6组成，电子天平通过连线10与计算机8连接，光栅尺通过连线9也与计算机8连接。
在上述装置上进行了水驱油时石油乳化液混流分相计量测试。当混流液体向接收容器不断注入时，计算机通过光栅尺和电子天平每2秒采集一次液位高度H和液体重量G的数据，在整个测试过程中测得如图3中所示的液体重量变化曲线16和液位高度变化曲线15，对液位上的每一点计算机都可给出该时刻的各分相流量，油流量Qa和水流量Qb。接收容器平均截面积S为1cm2，油比重ρa0.77，水比重ρb0.97，测试结果列于下表。
油水混流分相计量结果表测试时刻 T，秒混流液2秒内增加重量 G，克混流液2秒内增加高度 H，cm 各分相流量测量结果，cm3/T 手算 计算机给出 Qa Qb Qa Qb 2 9.3 10 1 4 1 4 4 10.555 11.5 1.5 4.25 1.500001 4.249999 6 10.84 12 2 4 2 4 8 11.61 13 2.5 4 2.5 4 10 12.665 14.5 3.5 3.75 3.499999 3.750002 12 13.92 16 4 4 4.000005 3.999995 14 11.331 12.3 1.5 4.65 1.500006 4.649996 16 15.49 17 2.5 6 2.500007 5.999993