基于靜壓強(qiáng)法對(duì)油水界面層位置的理論計(jì)算過程案例分析當(dāng)流體處于絕對(duì)靜止或相對(duì)靜止的狀態(tài)時(shí)，其不同高度位置所對(duì)應(yīng)的壓力強(qiáng)度，即是流體的靜壓強(qiáng)的準(zhǔn)確定義。當(dāng)流體完全靜止，質(zhì)點(diǎn)就沒有了相對(duì)移位,黏性的影響也就不被顯現(xiàn)出來。切應(yīng)力不僅僅存在于一種靜止的流體中,壓強(qiáng)就是唯一具有的表面應(yīng)力，其作為標(biāo)量，大小和作用方向無關(guān)。當(dāng)罐內(nèi)混合液處于平衡狀態(tài)時(shí)，液體只受到法向應(yīng)力而沒有切向應(yīng)力，油水混合液的靜壓強(qiáng)即為混合液作用面上的負(fù)應(yīng)力[46,47]。由壓強(qiáng)定義公式P=F/S計(jì)算罐內(nèi)混合液產(chǎn)生的靜壓強(qiáng)P：P=F/S=ρπR2hg/πR2=ρhg=γh（2-3）上列公式中：P：罐內(nèi)液體所處高度的壓強(qiáng)（Pa）；ρ：罐內(nèi)液體的密度（kg/m3）；g：重力加速度（定值常數(shù)取9.81）（N/kg）；H：液位高度（m）；γ1：原油比重（N/m3）；γ2：水比重，（N/m3）；P0：大氣壓力（Pa）；R：圓筒半徑（m）。在該公式中的液體為牛頓流體，其固有性質(zhì)——密度，僅與壓力及溫度相關(guān)。在超高超壓條件時(shí)，壓力對(duì)流體的密度影響較大；而溫度也會(huì)因?yàn)槲矬w的熱脹冷縮性質(zhì)而對(duì)密度產(chǎn)生一定的影響，考慮到本實(shí)驗(yàn)的工況為常溫常壓且無變化，且流體均為牛頓不可壓縮流體，認(rèn)定本實(shí)驗(yàn)的流體密度是定值常數(shù)，則γ為也為定值常數(shù)。隨著罐內(nèi)排水流程的進(jìn)行油水界面層逐漸下降，油水界面層分別處于3種位置：①高位法蘭以上、②兩法蘭之間、③低位法蘭以下。（1）如圖2-2所示，當(dāng)油水界面層處于高位法蘭以上時(shí)。忽略溫度因素帶來的影響，不考慮遷移量且法蘭的安裝位置確定：圖2-2油水界面層處于高位法蘭以上由圖可計(jì)算得出，壓差器所受的正壓P+：P+=壓差器所受的正壓P?P?=壓差器顯示的壓差值：（2-6）由式（2-6）可得，當(dāng)油水界面層高度始終大于H?+H?時(shí)，即油水界面層處于高位法蘭以上，則壓差?P始終為定值常數(shù)γ2（2）如圖2-3所示，當(dāng)油水界面層處于高低位法蘭之間時(shí)。忽略溫度因素帶來的影響，不考慮遷移量且法蘭的安裝位置確定：圖2-3油水界面層處于兩法蘭之間由圖可計(jì)算得出，壓差器所受的正壓P+：P+壓差器顯示的負(fù)壓P（2-8）壓差器所受壓的差值：?P=（2-9）油水界面層距離罐底的高度H：（2-10）由式（2-10）得，當(dāng)油水界面層處于兩法蘭之間，即油水界面層高度處于H?和H?+H?中間時(shí)，壓差?P與H成線性關(guān)系。而H2、H3、γ1、γ2為定值常數(shù)，確定油水界面層高度H只與其對(duì)應(yīng)位置的壓差有關(guān)。（3）如圖2-4所示，當(dāng)油水界面層處于低位法蘭以下時(shí)。忽略溫度因素帶來的影響，不考慮遷移量且法蘭的安裝位置確定：圖2-4油水界面層處于低位法蘭以下由圖可計(jì)算得出，壓差器所受的正壓P+：P+壓差器所受的負(fù)壓P?（2-12）差壓器顯示壓差值：?P=?P=γ1H2（2-13）由式（2-13）可知，當(dāng)對(duì)應(yīng)的油水界面層高度始終小于H3時(shí)，即油水界面層處于低位法蘭以下。壓差ΔP始終為定值γ1H2。由以上諸式進(jìn)行理論計(jì)算：式（2-6）－式（2-9）得：?1=（γ2-γ1）（H2+H3-H）式（2-9）－（2-13）得：?2=（γ2-γ1）（H-H3）當(dāng)油水界面層處于高位法蘭以上，以及油水界面層處于低位法蘭以下時(shí)，理論壓差值?P為定值。因此著重研究圖2-3的實(shí)驗(yàn)情況，當(dāng)油水界面層位于兩法蘭之間，即油水界面層高度處于H?和H?+H?之間時(shí)?？芍剑?-14）：（γ2-γ1）（H2+H3-H）的值恒大于0，即?1恒大于0；式（2-15）（γ2-γ1）（H-H3）中恒大于0，即?由以上諸式，以壓差?P為縱軸，以油水界面層高度為橫軸制圖。為便于理解和制圖，本文規(guī)定分離罐內(nèi)低于低位法蘭的區(qū)域?yàn)镮區(qū)域；分離罐內(nèi)高低法蘭之間的區(qū)域?yàn)镮I區(qū)域；分離罐內(nèi)高于高位法蘭處的區(qū)域?yàn)镮II區(qū)域。當(dāng)油水界面層在Ⅰ、Ⅲ區(qū)對(duì)應(yīng)的壓差理論值為恒定值，無法測(cè)量出油水界面層的具體高度，靜壓強(qiáng)只能在Ⅱ區(qū)域測(cè)得油水界面層高度的具體值，壓差?P與油水界面層高度H的理論預(yù)測(cè)曲線如圖2-5：圖2-5壓差△P與油水界面層高度H的理論預(yù)測(cè)曲線測(cè)量實(shí)驗(yàn)室內(nèi)油罐的高位法蘭的中心點(diǎn)距離罐底的垂直高度為0.6m，即H?+H?=0.6（m）；低位法蘭中心點(diǎn)距離罐底垂直高度為0.3m，即H?=0.3m；本文使用的實(shí)驗(yàn)用油為低稠輕質(zhì)油，利用實(shí)驗(yàn)室的電子秤和燒杯計(jì)算得出大氣壓，20℃環(huán)境下該油密度為851.6Kg/m3，水的密度為998.