[发明专利]一种界面张力测量系统

说明书

本发明一种界面张力测量系统，包括：观测系统包括样品管和摄像头，摄像头用于拍摄样品管中的低密度相液体的影像；样品管由蓝宝石制成。旋转系统，用于驱动样品管旋转，使低密度相液体在样品管内的轴线方向上形成拉长的低密度相液滴。平衡系统，用于调整样品管的水平。处理系统，用于根据摄像头记录的移动轨迹判定低密度相液滴在样品管中的位置，并根据判定结果向观测系统和平衡系统发送指令，对低密度相液滴的位置进行调节；当其位于样品管的中心时，根据低密度相液滴的图形计算低密度相液体与油之间的界面张力值并存储。通过本发明的方案，能够自动测定酸液体系的界面张力，改进传统的界面张力仪存在的诸多问题。

技术领域

本发明涉及油气田开发与开采工程中的化学剂或酸液与油之间界面张力的测量技术，尤其涉及一种界面张力测量系统。

背景技术

目前，测定油/水间界面张力的方法有停滴法、吊环法、吊片法和旋滴法，其中，旋滴法具有可以测定超低界面张力的特点(可达10-6mN/m)，常用于油田化学助剂的界面张力的测定。该方法的原理是：在样品管中充满高密度相液体，再加进少量低密度相液体(或气体，用于测液体与气体间的界面张力值)，密封后使样品管沿轴心高速旋转，在离心力、重力及界面张力作用下，低密度相液体在高密度相液体中形成一长球形或圆柱形液滴，通过测定液滴长度、液滴宽度、两相密度差以及旋转转速，即可计算出界面张力值。1942年，Vonnegut首先应用旋转滴法测定表面与界面张力，并成功测定了低界面张力。1967年，Princen et al通过椭圆积分解决了旋转滴外形的问题，1977年，Gash和Parrish发明了一种恒定转速旋转滴界面张力仪用于测定表面活性剂的界面张力值。在这种界面张力仪的基础上，如今已发展了多种产品，主要的改进包括：恒温控制、转速控制、计算机图形处理及自动控制等。

但目前现有的界面张力仪仍存在如下四个方面问题：1)由于观测系统腐蚀的问题，不能测定酸液(尤其是氢氟酸)体系的界面张力；2)由于水溶液体系在温度大于100℃时会沸腾蒸发，因此测量温度一般小于95℃；3)通过计算机获取图形数据后不能自动计算界面张力，需要手工处理图形计算数据，不能获得界面张力随时间变化的实时数据；4)由于界面张力的变化，测定过程中低密度相液滴会在样品管中移动，需要手动调整仪器平衡，操作不方便。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种界面张力测量系统，能够自动测定酸液体系的界面张力，改进传统的界面张力仪存在的诸多问题。

为了达到上述目的，本发明提出了一种界面张力测量系统，该系统包括观测系统、旋转系统、平衡系统和处理系统。

观测系统包括样品管和摄像头，摄像头用于拍摄样品管中的低密度相液体的影像；其中，样品管由蓝宝石制成。

旋转系统，用于在开始测量后，驱动样品管旋转，使低密度相液体在样品管内的轴线方向上形成拉长的低密度相液滴。

平衡系统，用于调整样品管的水平，使样品管中的低密度相液滴在样品管内沿轴线方向移动。

处理系统，用于根据摄像头记录的移动轨迹判定低密度相液滴在样品管中的位置，并根据判定结果向观测系统和平衡系统发送指令，对低密度相液滴的位置进行调节；当低密度相液滴位于样品管的中心时，获取低密度相液滴的图形，根据该图形计算低密度相液体与油之间的界面张力值，并存储计算结果。

优选地，样品管的一端封口，另一端开口；直径均一；内径3mm，外径8mm。

优选地，观测系统还包括样品管夹持器；样品管夹持器包括内筒和外筒，内筒和外筒均为一端封闭一端开口；内筒的外径与外筒的内径相同，内筒和外筒的侧面上分别开有一个大小相同的观测缝。

外筒由哈氏合金制成，开口端具有外螺纹，用于固定外筒的密封帽；内筒由金属铜制成，其内径与样品管的外径相同。

优选地，采集的样品装在样品管中，样品管位于内筒内，内筒位于外筒内；外筒采用密封帽进行密封。