【《基于静压强法对油水界面层位置的理论计算概述》1800字】

基于静压强法对油水界面层位置的理论计算概述流体静压强是当流体处于绝对静止或者相对静止时，流体对应的压强。当流体静止时，质点没有相对运动，黏性的作用表现不出来。在静止的流体中不存在切应力，压强是唯一的表面应力，其大小与作用方向无关。因此当分离罐内油水混合液处于平衡或相对平衡状态时，作用在油水混合液的应力只有法向应力，而没有切向应力，油水混合液作用面上的负的法向应力即为油水混合液静压强[46,47]。根据压强定义P=F/S可知圆筒中油水混合液产生得静压强P：P=F/S=ρπR2hg/πR2=ρhg=γh（2-3）式（2-3）中：P—液体所处深度的压强，Pa;ρ—液体密度，kg/m³;g—重力加速度，N/kg;H—液位高度，m;γ1—原油比重，N/m³;γ2—水比重，N/m³;P0—大气压力，Pa;R—圆筒半径，m;静压强公式中液体密度只与压力及温度有关，本实验工况为常压，通常情况下在非超高压条件时，压力对不可压缩流体的密度影响可忽略不计。物体具有热胀冷缩的性质，一定质量的物体，温度升高时体积增大，密度减小，温度对密度有一定的影响。当温度一定时，即γ为定值。油水界面层随着原油自动排水逐渐下降时，油水界面层分别处于3种位置：①高位法兰以上、②两法兰之间、③低位法兰以下。（1）如图2-2所示，当油水界面层位于高位法兰以上时。以下公式理论计算不考虑迁移量，不考虑温度变化，且法兰的安装位置确定。图2-2油水界面层位于高位法兰以上1、由图可计算得出，压差器所受的正压P+：P+=压差器所受的正压P−P−=压差器所受压差值：∆P=∆P=γ从公式（2-6）可知当油水界面层位于高位法兰以上，即油水界面层高度始终大于H₂+H₃时。差压∆P始终为定值γ2H₂。（2）如图2-3所示，当油水界面层位于高低位法兰之间时。以下公式理论计算不考虑迁移量，不考虑温度变化，且法兰的安装位置确定。图2-3油水界面层位于两法兰之间由图可计算得出，压差器所受的正压P+：P+压差器所受的负压P−P−差压器所受压差值：∆P=∆P=γ1H₂+H油水界面层距罐底的高度H：H=∆P−{γ1由式（2-10）可知，当油水界面层位于两法兰之间，即油水界面层高度处于H₃和H₂+H₃之间时，压差∆P与H成线性关系。又因H₂、H₃、γ1、γ2为定值，则油水界面层的高度H只与差压有关。（3）如图2-4所示，当油水界面层位于低位法兰以下时。以下公式理论计算不考虑迁移量，不考虑温度变化，且法兰的安装位置确定。图2-4油水界面层位于低位法兰以下由图可计算得出，压差器所受的正压P+：P+压差器所受的负压P−P−差压器所受压差值：∆P=∆P=γ1H₂由式（2-13）可知，当油水界面层位于低位法兰以下，即对应的油水界面层高度始终小于H3时。压差ΔP始终为定值γ1由以上诸式进行理论计算：式（2-6）减去式（2-9）得：∆1式（2-9）减去式（2-13）得：∆2当油水界面层处于高位法兰以上，以及油水界面层处于低位法兰以下时，理论压差值∆P为定值。因此着重研究图2-3的实验情况，当油水界面层位于两法兰之间，即油水界面层高度处于H₃和H₂+H₃之间时。可知式（2-14）中γ2−γ1、H₂+H由以上诸式，以压差∆P为纵轴，以油水界面层高度为横轴制图。为便于理解和制图，本文规定分离罐内低于低位法兰的区域为I区域；分离罐内高低法兰之间的区域为II区域；分离罐内高于高位法兰处的区域为III区域。当油水界面层在Ⅰ、Ⅲ区对应的压差理论值为恒定值，无法测量出油水界面层的具体高度，静压强只能在Ⅱ区域测得油水界面层高度的具体值，如下图2-5所示为压差∆P与油水界面层高度H的理论计算预测曲线。图2-5压差△P与油水界面层高度H的理论预测曲线经测量高位法兰的中心点距罐底高0.6m，即H₂+H₃为0.6m；低位法兰中心点距罐底高0.3m，即H₃为0.3m；本文使用的实验用油为低稠轻质油，通过计算20℃情况下该油密度为852Kg/m³,20℃水的密度为998.232Kg/m³，重力加速度g=9.8N/Kg。根据图