粘度测量的几种方法

２００４年第１８卷第３期

石油仪器

ＰＥＴＲＯＵ￡ＵＭＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴＳ·５７·

·经验交流·

粘度测量的几种方法

李必超编译马连山校

（辽河石油勘探局国际合作部辽宁盘锦）

摘要：文章介绍了粘度测量的过程毛细管技术以及几种直接或间接测量粘度的新方法。

关键词：粘度测量；过程毛细管技术；分析法；动态法

中图法分类号：７ＩＥ８１文献标识码：Ｂ文章编号：１００４—９１３４（２００４）０３－００５７—０２

Ｏ引言

几十年来，过程毛细管粘度仪在石油工业中已成为一种标准仪器，尽管其应用效果显著，也不过是一个过渡性产品。但价格昂贵、维护要求高且响应时间长。通过粘度测量进行闭路控制的应用实例很多，有人认为，过程毛细技术的成功可用其在闭路控制中的应用范围来衡量…。

越来越多的过程通过定期采样进行实验室粘度分析来控制，这里使用的是过程毛细管粘度仪，通常只是进行趋势分析。在开环控制的许多自动过程中，无法采用过程毛细管粘度仪。石油工业急需反应准确、易安装、易维护与操作、成本低的粘度仪或系统。

１粘度的分析测量与过程毛细管技术

１．１粘度测量

过程粘度测量分两类：分析法和动态法，前者主要用于石油工业。

进行任何分析测量的关键是能否确定基础粘度（某一参考温度下的粘度值），基础粘度取决于流体的粘度一温度关系。能够进行动态粘度测量的技术很多，但只有带有温度槽的过程毛细管粘度仪才能进行粘度的分析测量。测量基础粘度的方法有两种：在基础温度下直接测量和通过计算进行间接测定。

过程毛细管粘度仪采用的是直接测量法，它做为分析性粘度仪已有许多年了。到目前为止，还没有其它技术能利用此方法。

１．２过程毛细管技术

过程毛细管粘度仪可在基础温度（参考温度）下直接测量粘度。其工作过程如下：部分样品由一个精确的泵通过过滤器吸入到粘度分析仪中（泵的流速保持很低，通常６５ｍｌ／ｍｊｎ），并在加热槽中循环，直至样品温度稳定，同槽中温度一致。随后，样品流过一段短毛细管。测量毛细管两端的压降（为动态粘度的函数），再利用密度测量值加以校正，便可获得参考温度下的运动粘度值。

过程毛细管技术粘度测量精度高、测量过程中能够进行精确稳定的温度控制，具有良好的趋势分析效果。然而，过程毛细管粘度仪响应速度慢，不能用于闭环控制，只能进行趋势分析，其成本和安装费用也很高。此外，过程毛细管粘度仪只能测量动态粘度，尚需借助密度测量仪器才能计算出运动粘度。

２粘度测量新技术及方法

２．１直接测量法

当流速为６５ｍｌ／ｍｉｎ时，毛细管的响应时间一般较长。虽然热交换器在３０ｍｌ／ｍｉｎ。６０ｍｌ／ｍｉｎ的流速下根据主要输入口温度的变化仍能正常工作，但缺乏温度稳定性。

通过冷热流混合法可解决温度稳定性的问题，即把输入的流体分为冷流和热流（被热交换器加热），然后重新将它们在粘度分析仪处汇合。通过改变受热与未受热原油比，可迅速测出粘度仪处温度变化。该系统不但可保证粘度仪处温度稳定，还可对原油质量和过程温度出现的变化做出反应。

其明显的优势在于它与毛细管粘度仪作用相当，

第一作者简介：李必超，男，１９６７年生，工程师，１９９８年毕业于石油大学（华东）石油工程专业，获硕士学位，现在辽河石油勘探局国际合作部从事国际市场开发工作。邮编：１２４０ｌＯ

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２００４年０６月

但响应速度２０ｓ，或更短，大大低于毛细管粘度仪的响应速度（３０ｍｉｎ）。

２．２方程法

原油的温度一粘度关系可由以下方程描述川２：

ｌｇＩｇ（秽＋０．７）＝Ａ—Ｂｉｇ（ｒ）

式中，秽为运动粘度；Ｔ为温度。

方程法假定上述方程中的常数曰在质量发生微小变化时为常数。Ｂ值可通过测量两个温度下某一原油样品的粘度来确定。

如果质量改变较大时Ｂ仍为常数，那么只需要一个粘度仪。粘度仪对过程温度下的粘度进行连续测量。有了温度、粘度值和Ｂ值，就可求出Ａ值。然后，根据Ａ、Ｂ值及ｒ值，就可求出基础粘度值了。如果计算出的基础粘度值与测量值相比在允许的误差范围内，则假设值成立，否则，重新确定Ｂ值。

该方法适用于从作业状态温度到基础温度的整个温度变化过程中，粘度随温度变化很小的情况。如乙烯裂解炉控制过程，在作业温度１４０℃～１４５。Ｃ时，粘度为ｌｃＳｔ～２ｃＳｔ；在基础温度（４０＇ｔ２）时，粘度为１０ｃＳｔ～１１ｃＳｔ。

２．３多曲线法

该方法是为适应明显的或不可预测的原油品质变化而设计的。在计算机中存储并标定不同品质原油的粘度温度曲线，将测量的粘度及过程温度值与计算机中的标定值进行比较，得出系数，同时也确定出针对各条校正曲线。将这些系数作用于各校正曲线的基础温度一粘度值，即可得出相应的各种过程流体的基础粘度值。

２．４双粘度仪技术

不同等级润滑油的品质接近，但不同润滑油粘度随温度变化率却相差很大。各种润滑油的特征曲线甚至有可能相交，这样就不能单凭粘度和温度一次过程测量来区分不同润滑油，更不可能在制造过程中控制其品质。

双粘度仪方法采用了两个粘度仪，它们被一个热交换器分开，以确保可测出两个不同温度下的粘度值，进而对Ａ和Ｂ两个常数进行连续计算。该方法测量出的基础粘度值很精确（每种原油需进行两次测量，通常在４０℃和１００ｑＣ时），可区分不同的原油，并对反应过程进行质量控制。

３结论

目前，就过程毛细管粘度仪而言，尽管其价格、安装和运行成本均不低，故障率高，响应速度也慢，但它仍是多年来唯一的一种分析性粘度仪。最近出现了一种全自动柔性粘度过程控制系统，用于开放式体系的检测。它具有连续感应，读数显示方便，粘度范围的改变很简单，不需要借助任何工具就可重新校准，安装、启动、操作和清洗都十分简单等优点，最大限度地减少人为误操作。在相当程度上弥补了粘度控制的不足和局限。如若根据具体情况推广使用，例如将其广泛用于管输原油（用粘度计的采样管探头检测出进泵原油的运动粘度值是否等于设计值），尤其是稠油输送，不但可保证安全运行，还可减少降粘剂的消耗，降低输油成本，产生显著经济与社会效益【３｜。

参考文献

［１］陈惠钊．粘度测量［Ｍ］．北京：中国计量出版社，１９９４［２］ＪｏｎＷａｔｓｏｎａｎｄＳｏｌａｒｔｒｏｎＭｏｂｒｅｙ．Ｍｅａｓｕｒｉｎｇｖｌｓｅｏｓｉｔｙ［Ｊ］．ＨｙｄｒｏｃａｒｂｏｎＥｎｇｉｎｅｒｉｎｇ．２００１

［３］李明．控制原油粘度实现管输原油，油气田地面工程［Ｊ］，１９９７，１６（５）

（收稿日期：２００３—１２—２４编辑：姜婷）

·技术动态·

斯仓贝谢公司推出新型核磁共振测辩仪

据２００４年５月号《石油技术》杂志报道，斯仑贝谢公司已经开发出新一代电缆核磁共振（ＮＭＲ）测井仪——磁共振专家（ＭＲｘ）ｏ在一趟测井中，该仪器有一个偏－Ｃ．，－ｒ作模式，传感器按梯度磁场设计，可以在多个探测深度按多个频率进行测量。仪器有多个天线，主天线专门用于泫体特征描述，两个高分辨率天线产生岩石质量和储层产能数据，对储层总体经济状况进行评价。新仪器测量数据可直接用于岩石物理分析和测井解释，确定含油／水饱和度、总孔隙度有有效孔隙度、总的束缚水体积、原油和盐水横向驰豫时。间分布、以及经过油气校正的Ｔｉｍｕｒ－Ｃｏａｔｅｓ渗透率。这些信息对于绘制井眼附近详细而完整的３维图象非常有用，不必有阿尔奇公式进行分析。不管温度、泥浆类型、井眼斜度、尺寸、形状如何，该仪器都能同时在三个探测深度（１．５ｉｎ～４ｉｎ）进行测量，比以前的仪器探测得更深。因此，被泥浆滤液驱替的油气的信号最大化，同时避免了了与不规则井眼和储层损害有关的数据质量问题。这样，钻井液和地层流体能很好地区别开来。仪器现场操作得以简化，选择需要的测量结果，开通仪器电源，即可开始测井。用户通过软件可得到最佳的测量序列。仪器预极化磁可以保证测井速度达到３６００ｆｔ／ｈ。在６００ｆｔ／ｈ测井速度时，可以描述泫体特征，优化流体采样，提供初始流体．粘度信息，比以前的成套压力／体积／温度分析方法容易得多。

（ＣＰＬ技术中心实验室信息组供稿）