[发明专利]压差式液体密度连续测定仪

说明书

本发明涉及一种液体密度检测仪器。

在本发明之前，液体密度测量有以下几种方法;如：浮子式密度计，压力式密度计，重力式密度计、振动式密度计等;这些密度计的共同缺点是：1、不耐高压，不能直接接入工作管路;2、主要测量元件不耐冲击，易损坏;3、测量元件易被堵、被卡、工作可靠性差;4、结构复杂，加工精度高，大多要求另配定量泵，因而价格昂贵，不便维修使用;5、测量精度受压力、流态及液体其它性能的影响很大，故至今未在钻井现场中使用。

本发明的目的是提供一种耐冲击、寿命长、工作可靠、结构简单、造价低，并能直接接入具有各种压力的工作管路（或槽）内，连续测量各种牛顿和非牛顿液体密度的仪器。

本发明是这样实现的，根据水力学原理和实际测量中得知：

1、静液柱中任意两点间的压差可用下式表示：

△P＝g·ρ·△H

式中：△H为两点间的高差，△P为两点间的压差，ρ为液体密度，g为重力加速度。

从式中可以看出：当△H定值时，压差△P与密度ρ成正比。

2、液体在水平放置的管内满管流过时，如果流态为稳定流，则在同一过水截面上的上下两对称点的压差△P与液体的动压力和流速无关，也可用上式表示（参看图2及其A-A剖面图）即：

△P＝g·ρ·△H

式中△H为上下对称点B、C之间的高差，△P为上下对称点B、C之间的压差，ρ为液体密度，g为重力加速度，即当△H一定时，△P与ρ成正比。

3、液体在水平放置管内满管流过时，如果管长L≥9d（d为管子内径），测量截面A-A距液体流入端的距离a≥6d，距液体流出端的距离n≥3d，则测量截面A-A处的流态为稳定流。

以上述结论为据，制作出如图2及其A-A剖面图所示的压差信号系统。从图中看出，上下对称点B、C之间的高差△H是定值，压差△P只与液体密度ρ有关，即正比关系;而与管内的压力，流速无关。该压差△P通过压差传感器15转换成电信号，由信号传输线17输出，经放大器3放大，A/O转换器4转换成数字信号送入计算机5，经数据处理后，由显示仪表7直接显示液体密度，也可用打印机6打印输出，或声光报警器8声光报警。

本发明用以下实施例给出（参看图1）：它由测量系统1。放大器3、A/O转换器4，计算机5，打印机6、数字显示仪7、声光报警器8等组成。测量系统1（参看图2及其A-A剖面图）包括流态稳定管11，上测压管16、下测压管13，上连通管18、下连通管19、压差传感器15等，其特点是压差传感器15的上端与上连通管18的下端相连，上连通管18的上端插入上测压管16顶部并留1mm间隙，压差传感器15的下端与下连通管19的上端相连接，下连通管19的下端焊固在下测压管13的管壁上;上、下测压管16、13、分别在流态稳定管11测量截面A-A上下对称点B、C上引出;B点与C点之间的距离为△H，△H与下测压管13的外径之和小与流态稳定管11的外径;流态稳定管11的管壁分别遮堵住上、下测压管16、13管口B、C的上半部，B、C管口的下半部与流态稳定管11相通;流态稳定管11水平放置，其长度l≥9d（d为流态稳定管11的内径），测量截面A-A距流态稳定管11的液体流入端的距离a≥6d，距液体流出端的距离n≥3d。

上、下测压管16、13管口B、C的下部半开的目的，是要将测压管内的空气堵在管内，起隔离和缓冲作用，防止液体（泥浆）进入上、下连通管18、19、与压差传感器接触。使△H与下测压管13的外径之和小于流态管11外径的目的，是要在下测压管13的管口C下有一个斜面，可使液体在流态稳定管11中流动时，冲刷下测压管13的管口C，防止液体中的杂质（如泥浆中的钻屑）堵塞管口C，影响测量精度。将态稳定管11水平放置，使测量截面A-A距液体流入端的距离a≥6d，距液体流出端的距离n≥3d的目的，是使液体在测量截面A-A处形成稳定流。上、下测量管16、13、分别焊固在测量截面的上、下对称点B、C上的目的，是为了使B、C点间的压差△P与稳定管11内的压力，流速无关，而仅与液体密度ρ成正比，这样压差△P信号经计算机处理后能直接显示出液体密度ρ的值。

本发明与其他液体密度测量仪器相比的明显优点是：

1、消除了压力、流速、流态及液体其它性能对液体密度测量的影响，提高了测量精度。

2、能直接放入槽内或直接接入各种压力、流速级别的管路内，进行液体密度的连续测量。

3、结构简单、工作可靠、安装方便、操作简单、易行;具有较好的抗震、防堵、耐冲击，耐腐蚀的性能。