基于电磁感应的聚合物粘度测量方法研究

发布时间：2020-08-26 17:43

【摘要】：石油是20世纪以来最重要的战略资源,人们的衣食住行都离不开石油及其制品。随着对石油需求的增加以及石油含量的减少,更加科学的开采具有十分重要的意义。目前,我国主力油田都已实施三次采油中聚合物驱油技术,而聚合物溶液在注入过程中粘度损失大,严重影响石油采收率。因此,聚合物溶液的实时在线测量尤为重要。本文以研究聚丙烯酰胺的粘度特性为目的,采用基于电磁感应的实时在线测量方法。首先对电磁感应的聚合物粘度测量方法进行理论分析,建立粘度测量ANSYS仿真模型,确定设计方案,进行重复性测量、不同温度测量、试验误差分析等。在理论分析的基础上,利用ANSYS Maxwell进行磁场仿真,并对磁场矢量图及磁场对永磁铁进行受力分析。通过仿真确定永磁铁的受力与时间关系,根据理论分析得出计算公式,从而计算出粘度与时间关系,最终确定实验的可行性。本文以STM32微处理器控制聚合物粘度测量系统,测量装置主要采用控制处理电路、驱动电路,装置可得到各个时间下的聚合物粘度测量值,通过显示不同温度对应的实时粘度曲线。软件设计主要包括PWM输出模块、输入捕获模块、粘度数据处理模块。从聚合物粘度测量样机的实验结果可以得出,本文设计的样机在测量粘度时,测量系统的实验测量误差不超过20%,最大测量偏差在21mPags。测量系统具有良好的重复性和稳定性,测量精度最高可达7%。同时也验证了基于电磁感应的聚合物粘度测量的可行性。因此,本文提出的测量方法适用于聚丙烯酰胺聚合物粘度的测量。本研究在提高原油采收率方面具有实际意义外,对聚合物溶液流量测量等具有重要意义。
【学位授予单位】：东北石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TE357.46;O631.6
【图文】：

原理图,毛细管法,原理图,毛细管

图 1.1 毛细管法原理图原理可简述为，有一两端存有压力差的毛细管，其压力差可通过压力液体在该压力的作用下匀速流动。在单位时间内通过毛细管两端的测量细管两端的压差呈正比[15]。这种比例关系如公式 1-1 所示，称为式。QLRP84 是待测溶液粘度；是毛细管内径；P是毛细管两端的压力差；是待测溶液通过毛细管两端流量；是毛细管的长度。细管法有结构简单且测量精准等优点。所以毛细管法一直是实际生产并且也是我国目前计量部门标定标准粘度的唯一仪器。

原理图,旋转法,原理图,落球法

落球法是目前所有的粘度测量方法，更适合测量粘度较高的液体，但由于样就额外的需要另一个测量量，会使测通常不采用落球法，只是使用落球法进应采用落球法[22]。围最广的粘度测量方法是旋转法[23]。其被测液体中做角速度固定的旋转运动，做旋转运动[24]。同样当液体做角速度固也会由于粘性力的作用而角速度固定的置于被测液体中，当圆柱体 A 做角速用随着物体的旋转而做不同角速度的旋旋转。圆柱体在测量液体匀速转动时，旋转速度越慢，通过测量圆柱体匀速旋的粘度[27]。

曲线,浓度关系,剪切速率,曲线

量小且分子链长的聚合物分子团同时通过不同流速的多分液链上的各个分子团会随所处液体层面的流速向前运动，但这久[56]。不同流速下流体剖面的平行分布导致了大分子在流体就像细长的绳索在河水中随着河水一起流动，在大分子链流切速率或剪切应力会随着流速的增加而增加，并由于分子链，比如聚丙烯酰胺有着对剪切力非常敏感的特质，同样的部着同样的特质，他们都是对剪切力非常敏感的假塑性液体，加[57]，溶液的粘度则随之不断的下降，产生这一现象的原因，当剪切的速率比较小时，纵向拉取的无规则分子团有利于从而导致了溶液粘度较低[58]，由此可以看出，剪切速率如果程度也会增加，但相反的，溶液粘度则会随之下降，对聚丙很大是相对分子质量，它们之间成正向关系，相对分子质量牛顿流体[59]。在大庆油田，使用的产品基本都是假塑性流体聚丙烯酰胺溶液。

【参考文献】