提高電磁流量計測量準確度的方法
提高電磁流量計測量準確度的方法
摘要針對在注水中電磁流量計測量準確度普遍低于理論值的現狀 ,試驗小組根據電磁流量計原理與實際應用工況條件 ,查找影響電磁流量計測量準確度的主要因素 ,并制定對策措施進行反復比較實驗和效果檢查 ,最終通過 5項有效措施的實施 ,完成電磁流量計測量準確度達到并超過理論值的目標。
關鍵詞電磁流量計測量準確度試驗方法
引言
在石油開采過程中 ,地下能量會越來越低 ,產液量也隨之下降 ,為了提高采收率 ,一個重要的手段就是向目的層注水 ,提高地層壓力 ,達到提高采收率的目的 ,地層的注水量必須把握準確 ,否則就會造成水淹、水竄 ,對地層造成傷害 ,會引起含水率升高 ,產液量下降。因此 ,注水計量的準確度對油田生產有著極其重要的作用。我廠目前有注水井 156口,有 105口注水井采用了電磁流量計計量 ,其中每 4～8口配一個注水站 ,每個注水站安裝一臺總水表 ,全廠在用電磁流量計 120臺。本文擬研究提高電磁流量計測量準確度問題。
電磁流量計應用現狀分析
電磁流量計用來測量經密封管道內一般導電液體體積流量的儀表 ,根據法拉第電磁感應定律 ,當導電液體流過管道的磁場作切割磁力線時 ,電極間將產生感應電動勢 ,其感應電動勢 E為:
E=KBDV式中 :V―測量管道截面上的平均流速 (m/s);
K―儀表常數 ;
D―測量管內直徑 (m);
B―磁感應強度 (T)。
電極檢測出的微弱感應電動勢 E,先經前置放大器的放大和噪聲抑制 ,成為大幅度低阻抗的電壓信號 ,此信號經微分、積分電路處理 ,再經模數轉換器進入單片機進行控制、處理和去處。單片機對放大器的漂移及零點漂移能定期自動調整 ,在全量程范圍內分 8段對信號進行非線性修正。單片機也能對信號進行監控、抑制噪聲信號和切除空管干擾 ,由大容量串行貯存器對每 8h處理和運算后的流量數據予以貯存一次 ,同時記錄該時間與日期的流量數據 ,顯示為時流量和日流量。
經過單片機運算的流量信號由轉換器和頻率轉換器將流量數據轉換成標準模擬信號 (電流信號 )與脈沖、頻率信號等外輸信號輸出 ,最后流量數據信息由液晶屏顯示總流量和瞬時流量 ,或者可通過光耦按鈕功能鍵來操作顯示屏上的各種功能菜單 ,并能分別顯示其對應的信息。
電磁流量計理論準確度為 1.5%,但由于油田注水工況較為復雜 ,實際使用過程中的測量準確度難以保證 ,工況最差的碼頭莊油田電磁流量計準確度平均為 5.0%,個別達到 10.3%,對原油生產產生較大影響。
碼頭莊油田在用電磁流量計 25臺,計量誤差超差 16臺,試驗小組對現場應用現狀進行了跟蹤調查。
現狀分析一 :少量氣體呈波狀流
管線中若有氣體則會發生流量計顯示晃動情況,讀數不穩定 ,管線由于是密封 ,且是在三相分離器水倉的底部出水所以從源頭帶來氣體不可能。我們從三相分離器的水出口處的壓力表處拆開多次看后如表 1。
現狀分析二 :閥門開啟度太小
上游閥門開啟太小 ,則液位會在電極以下 ,表現出流量計為超滿度情況 ,碼頭莊污水流量計曾經多
表 1三相分離器水出口處含氣體情況統計表 表 3三相分離器溫度影響情況統計
2005-02-25表接頭無氣體符合要求2005-04-26表接頭無氣體符合要求2005-06-15表接頭無氣體符合要求2005-08-15表接頭無氣體符合要求2005-10-25表接頭無氣體符合要求日期拆開處拆開情況結論次出現這種情況 ,表 2為在一級沉降罐進口的統計情況。
表 2超滿度現象部分統計
2005-05-1665.7102005-07-1565.7102005-08-2765.7102005-09-1165.710日期流量顯示m3/h真實值m3/h現狀分析三 :啟用前沒排氣
啟用前未能排凈管內空氣 ,剩留氣體積聚在管系高點 ,流動時被液體夾帶 ,呈氣泡狀流出 ;另一原因是液體中夾帶小氣泡逐漸聚集 ,滯留在管系高點。故障表現為流量測量值和實際值不符以及輸出晃動。在啟用前均都已經排盡空氣。另外的夾帶小氣泡也是不存在的 ,因為碼頭莊三相分離器污水出水口在水倉的底部 ,即使有氣體它也在水倉時就跑到水倉頂部。
現狀分析四 :管系中吸入氣泡
碼頭莊污水電磁流量計設在一級沉降罐的進口處,在這個電磁流量計的前面大約 50cm處有個加藥點 ,這個加藥點偶爾會在加藥的同時加進氣體。
現狀分析五 :流動狀態的變化
流量測量值與應用參比值不符 ,通常儀表調試正常運行一段時期后 ,也會因流動狀態變化而出現故障。主要表現是管內有隨動物體 ,如接口處的膠帶以及內襯脫落等在隨著水流有擺動。我們拆開接口及有襯體易脫落處檢查。均沒有隨動物體。
現狀分析六 :液體中含有溶解氣
碼頭莊聯合站擁有兩座臥式三相分離器 ,其日均處理液量在 500m3左右 ,主要是對產出液進行油、氣、水分離 ,根據工程需要三相分離器的壓力為 0.24MPa,而到了污水電磁流量計那里壓力還不到 0.1MPa,以前出水出油溫度在 39℃左右 ,后打開一級沉降罐頂蓋可以聞到比較強烈的天然氣味道 ,懷疑污水中含有溶解氣 ,我們提高三相分離器的熱循環水量 ,果然溶解氣少了很多。其前后對比如表 3。
日期出污水溫度/℃一級沉降罐氣泡配循環水量/(m3/h)效果多
現狀分析七 :電導率不均勻
這個是指兩種以上的液體還沒有混合好就進入流量計 ,若它們的電導率相差比較大則會導致流量計測量不準確。碼頭莊污水電磁流量計的前面有個加藥點 ,加進殺菌劑、絮凝劑、阻垢劑三種藥劑 ,總共加藥量為 12.5L/h。這個流量與污水流量相比非常小,其影響在流量計上很難反映出來。我們關閉加藥點觀察如表 4。
表 4變化多相流情況統計
實驗次數日期關閉前流量/(m3/h)關閉后流量/(m3/h)相差1
現狀分析八 :往復泵振蕩
碼頭莊原來有三臺三柱塞高壓泵 ,正常都是在 18MPa的壓力下運轉 ,由于泵的脈動性而測量點又未遠離泵 ,脈動使電磁流量計輸出晃動 ,有時候還產生了測量誤差。這從總表的校驗可以得出。
現狀分析九 :沉積層覆蓋電極
碼頭莊污水流量計有時晃動的比較厲害 ,我們拆開可以看到里面已經薄薄的被覆蓋了一層微小物體。而流量也從 5.5～11.5m3/h來回跳動。
通過對以上的分析 ,影響電磁流量計測量準確度低于理論值的主要原因是 :①閥門開啟度太小 ;②管系吸入氣泡 ; ③液體中含有溶解氣 ; ④往復泵振蕩;⑤沉積層覆蓋電極。
提高電磁流量計測量準確度的試驗
試驗一 :加大流量計上游閘門開啟度如果管中的液體達不到電磁流量計的電極上面則會出現超滿度現象。碼頭莊油田多次出現三相分
離器污水出口達到 65.7m3/h,而碼頭莊一天的總產液量在 500m3左右 ,其中油約 200m3/d,污水約 300m3/d,平均為 10～12m3/h。而 65.7m3/h這個測量值嚴重地偏離了實際流量值。故把三相分離器的污水出口全開 ,而改用流量計后面的閘閥來控制脫水量(圖 1)。
以前是用 1# (三相分離器污水出口閘閥 )與 3#閘閥來共同控制流量 ,這樣往往有可能是 1#閘閥開的較小 , 3#開的較大 ,這就有可能在管線中會留出一部分空間 ,使氣體進入 ,最終導致液體不能充滿整個管系 ,而出現超滿度。
現在采取的措施是 1#閘閥全開 ,而用 3#閘閥的開啟度來控制流量。這樣就避免了電磁流量計和管線虧空現象 ,電磁流量計測量的準確性提高了很多。
試驗二 :維修加藥泵的密封性
碼頭莊污水流量計的前面有個加藥點 ,距離電磁流量計大約 50cm。加殺菌劑、阻垢劑、絮凝劑 3種藥劑 (圖 2)。
管系若吸進空氣則造成測量值晃動不穩定。圖中 1,2,3分別代表 3臺加藥泵 ,這 3臺加藥泵排量小,總量在 12.5L/h,但就是這個加藥點給這個流量計造成了相當的誤差。每個加藥泵都有個入口 ,入口放在加藥罐里。該入口的結構示意如圖 3。
加藥泵的 A部分在藥劑的上面 ,而 B部分則沉沒在藥劑中 ,加的藥劑有一定的黏度 ,且有部分雜質,故濾網是經常堵住 ,如果在藥劑中的 B部分不通暢 ,則裸露在空氣中的 A部分會從 1與 2及吸料連接器和墊圈處進空氣。3臺中的任意一臺漏空氣都會由管線中的加藥點進入管線 ,從而導致流量計
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測量值不穩定?，F在我們是每周都會對泵的濾網和吸料連接器以及墊圈進行檢查。由加藥泵漏進氣體不再發生。
試驗三 :提高三相分離器溫度降低污水中含有的溶解氣
在實驗中都是單獨實驗 ,在不考慮其他因數的條件下 ,把三相分離器的溫度由原來的 39℃提高到現在的 46℃,效果很明顯。控制三相分離器的溫度 ,也就是控制三相分離器循環熱水量與循環熱水溫度,循環熱水溫度一般變化較小 ,而水量我們由原來的 3m3/h,調配到現在的 6m3/h,這樣一來 ,包括井上產氣也多析出了 6～8m3/h。具體如圖 4。
從圖 4可以看出當出水溫度達 44℃時 ,碼頭莊產氣量達到近 50m3/h(標況即 :溫度 273K,壓力 101 325Pa),且呈平穩的趨勢 ,也就是此時達到了一個平衡。達到了析氣的 ,析出氣體的狀態。也就是這樣出去的污水含氣最少。達到了不含溶
解氣的目標。試驗四 :改變讀數方式 ,增加新工藝 ,緩解往復泵的振蕩
碼頭莊注水站原有 3臺 3S175-13.4/20三柱塞注水泵 ,在泵的出口裝有總流量計 ,這個總流量計的測量由于泵的往復振蕩使其準確性很低 ,每次與各注水單井總和的差別都有近 50m3。每天注水在 620m3左右 ,這樣就有近 10%的誤差 ,而每次對其校驗的差值也是 10%左右 ,表 5是 2005.10.11校驗的結果。
表 5總流量計校驗情況表
0.0----1.07725.944723.8179-8.22.07926.618723.8812-10.3時間/h實際下降高度/cm實際水量/m3流量計示值/m3誤差/%從表 5中可以看出流量計的準確性很低甚至超過了 10%,這個數據的差別很大 ,到這種情況應該說不是誤差 ,而是錯誤了。在有脈動流動源的管線
上,要減緩其對流量儀表測量的影響 ,通常應該采取流量傳感器遠離脈動源 ,利用管流流阻衰減脈動 ;或在管線適當位置裝上稱作被動式濾波器的氣室緩沖器,吸收脈動。因為在此我們不好改變流程和泵的本身工藝 ,為此我們采取的措施是讀取泵的進口流量計和泵的回流流量計 ,因為這兩處表的壓力很低 ,脈動振動也很小 ,用泵的進口流量計數值減去回流流量計數值 ,得出注水量數值。但是在 2005年 11月份碼頭莊新裝了一臺 5S175-33.3/20的五柱塞注水泵,這臺泵是五個柱塞 ,其水的振動性相對減少 ,并趨于平緩 ,且本身帶有氮氣緩沖裝置 ,能非常有效地緩解振動 ,達到了預期效果。
試驗五 :定期清洗電磁流量計內壁
在污水流量為 10m3/h左右 ,溫度約為 44℃,智能電磁流量計清洗周期為 45d,否則測量誤差將很快會達到 5%。定期清洗電磁流量計以避免沉積層的影響。
試驗小組于 2005-12～2006-01對試驗效果進行驗證 ,見表 6。
表6試驗后流量計誤差表污水流量計0.850.870.860.880.865總表流量計0.970.940.950.940.950莊2-1流量計0.850.840.820.850.840莊2-41A流量計0.910.890.940.840.895日期2005-12-102005-12-202005-12-302006-01-10平均誤差地點誤差值%通過表6可以看出現在誤差的是總表流量計,但也只有0.95%,*符合誤差不能高于1.5﹪的生產要求,達到預期的效果。[參考文獻][1]蔡武昌.流量測量方法和儀表的選用[M].北京:化學工業出版社.2001.[2]蘇彥勛.流量計量與測試[M].北京:中國計量出版社,1992.[3]顧克江.總量計量與流量測量的理論探討[J].自動化儀表,2006(7).本文編輯:方志榮收稿日期:2006-12-04簡訊中國石油首座 15萬 m3原油儲罐主體完工
2007年 8月 23日,西部管道公司蘭州原油末來承建的原油儲罐。站 1-1號 15萬 m3儲罐主體安裝完成 ,比原計劃提與建設 10萬 m3儲油罐工程相比 ,15萬 m3儲前 4個月。此為中國石油建設的 15萬 m3原油油罐建設的難度極大。自 2007年 6月 18日 1-1號儲罐。儲罐工程開工以來 ,蘭州基本上都是悶熱天氣 ,罐上
蘭州末站兩座 15萬 m3雙盤浮頂油罐 ,是西部溫度時超過 40攝氏度 ,管道職工克服重重困管道的配套工程。管道二公司憑借實力拿到 1-1號難,精心施工 ,確保了施工進度和施工質量。 15萬 m3油罐的施工準入證。這也是管道局有史以(開顏摘自中油網 )--擴展閱讀：開封中儀流量儀表有限公司專業生產電磁流量計、孔板流量計、渦街流量計、文丘里流量計、v錐流量計、v型錐流量計、噴嘴流量計、插入式電磁流量計、智能電磁流量計、分體式電磁流量計、一體式電磁流量計、標準孔板流量計、標準孔板、一體化孔板流量計、標準噴嘴流量計、長徑噴嘴流量計、標準噴嘴、長徑噴嘴、插入式渦街流量計、智能渦街流量計、錐型流量計、v錐型流量計、節流裝置、節流孔板、限流孔板等流量產品，更多有關電磁流量計、孔板流量計、渦街流量計的信息請訪問開封中儀網站：
