電磁流量計(jì)在注水站的在線檢定方法研究與探討

本文概述
油田的注水站是油田作業(yè)中非常重要的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，目前，在國內(nèi)的各大注水站使用的注水流量計(jì)絕大部分為電磁流量計(jì)，口徑分別在DN100至DN400以內(nèi)不等，根據(jù)我們的總結(jié)數(shù)據(jù)，大部分為DN300的電磁流量計(jì)。電磁流量計(jì)在出廠時(shí)都檢定合格出廠，在油田投產(chǎn)后，往往因?yàn)槿狈υ诰€檢定的方法，自流量計(jì)安裝后便不再檢定，隨著測量誤差的累積，導(dǎo)致注水量誤差過大，給生產(chǎn)的精確控制帶來不良影響。因此如何實(shí)現(xiàn)油田開發(fā)與生產(chǎn)過程上在線檢定方法對(duì)于為生產(chǎn)管理部門提供準(zhǔn)確可靠的第一手資料，使他們及時(shí)掌握原油生產(chǎn)動(dòng)態(tài)具有非常重要的意義。

根據(jù)潤中儀表科技的技術(shù)人員現(xiàn)場走訪與調(diào)研，收集到的數(shù)據(jù)是目前各大油田注水站的注水誤差基本在10%-20%，因配水間的小口徑注水儀表大部分進(jìn)行定期檢定，因此計(jì)算注水量誤差時(shí)，以配水間井口水量為準(zhǔn)。流量計(jì)沒有定期檢定的原因：
一是目前許多油田沒有對(duì)大口徑流量計(jì)進(jìn)行檢定的裝置；
二是外送檢定綜合費(fèi)用高；
三是流量計(jì)拆裝麻煩。
流量計(jì)不能定期檢定，使得注水站打出去的水量無法準(zhǔn)確計(jì)量，造成油井多注或欠注。注水量多會(huì)造成地層紊亂，采出液含水量明顯上升；注水量少會(huì)造成地層壓力下降，采不出液量?？梢?，注水量的準(zhǔn)確計(jì)量直接影響油田生產(chǎn)大局，對(duì)油田穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)發(fā)揮著十分重要的作用。同時(shí)，油田每年都對(duì)各采油單位進(jìn)行注水系統(tǒng)效率測試，測試時(shí)需采用注水量參數(shù)，由于注水儀表誤差大、測出的注水量不準(zhǔn)、系統(tǒng)效率較低，使管理部門不能及時(shí)掌握準(zhǔn)確的生產(chǎn)工況。
另外，隨著油田在勘探開發(fā)領(lǐng)域全面推行數(shù)字化管理，也需要準(zhǔn)確可靠的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。為了給油田開發(fā)、生產(chǎn)管理部門提供準(zhǔn)確可靠的第一手資料，使他們及時(shí)掌握原油生產(chǎn)動(dòng)態(tài)，適合油田大口徑注水流量計(jì)在線檢定方法就顯得十分重要。
　　
二、技術(shù)方案
　　通過技術(shù)咨詢和現(xiàn)場調(diào)研，對(duì)解決注水站注水流量誤差大的問題提出了三種技術(shù)方案：
　　方案一：建立大口徑流量計(jì)的檢定裝置，離線檢定注水流量計(jì)；方案二：用超聲波流量計(jì)在線檢定流量計(jì)；方案三：用注水站注水罐在線檢定流量計(jì)。
　　如果按方案一建立一套大口徑流量計(jì)檢定裝置，存在著裝置投資大（每套裝置費(fèi)用200萬元左右）、回收周期長等問題，而且非實(shí)液檢定會(huì)帶來一定的檢定誤差，另外檢定一臺(tái)流量計(jì)必須兩拆兩卸，大口徑流量計(jì)的拆裝難度相當(dāng)大。因此方案一不易實(shí)施。如果按方案二實(shí)施，現(xiàn)場技術(shù)條件難以滿足要求。一是現(xiàn)有管線都存在不同程度的腐蝕、生銹或結(jié)垢問題，管壁厚度不均，前后直管段難以滿足超聲波流量計(jì)安裝條件。二是各個(gè)注水站的污水成分不相同，超聲波在不同成分的污水中傳播速度也不相同，給準(zhǔn)確測量帶來一定難度。三是采用超聲波檢測方法的現(xiàn)場改造投資較大。因此方案二也難以實(shí)施。如果按方案三實(shí)施，采用注水罐在線檢定注水流量計(jì)，按照國家檢定規(guī)程對(duì)注水站內(nèi)的注水罐進(jìn)行容積檢定，能夠保證700m3以上的注水罐的準(zhǔn)確度等級(jí)達(dá)到0.1級(jí)。這樣充分利用注水站現(xiàn)有的注水罐作為測試流量計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)器，節(jié)約了投資，并且不需要流程改造，因此推薦采用方案三。具體方法如下：
　　1.對(duì)站內(nèi)注水罐進(jìn)行容積檢定，得到注水罐容積表。具體步驟按照J(rèn)JG168-2005《立式金屬罐容量》檢定規(guī)程操作。
　　2.用注水罐在線檢定注水流量計(jì)，得出流量計(jì)測量誤差。具體步驟按照J(rèn)JG198-1994 《速度式流量計(jì)》檢定規(guī)程操作。
　　
三、現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)
　　1.實(shí)驗(yàn)原理
　　目前，油田注水站安裝的注水流量計(jì)準(zhǔn)確度等級(jí)大多為1級(jí)，最高等級(jí)為0.5級(jí)，選擇某一注水站進(jìn)行現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)，該站的注水流量計(jì)為檢定合格的0.5級(jí)流量計(jì)，用由注水罐組成的標(biāo)準(zhǔn)裝置在線檢定該注水流量計(jì)，若得出的測試結(jié)果與該流量計(jì)檢定證書一致（流量計(jì)的準(zhǔn)確度等級(jí)為0.5級(jí)），證明注水罐可以作為在線檢定注水流量計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)容器，由注水罐組成的標(biāo)準(zhǔn)裝置可以在線檢定準(zhǔn)確度等級(jí)為0.5級(jí)的注水流量計(jì)。否則，注水罐就不能作為標(biāo)準(zhǔn)器對(duì)現(xiàn)場注水流量計(jì)進(jìn)行在線檢定。
　　2.實(shí)驗(yàn)方法
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際工況，采用對(duì)站內(nèi)注水罐進(jìn)行容積檢定，得到注水罐容積表。然后用注水罐組成的檢定裝置在線檢定經(jīng)國家級(jí)計(jì)量檢定部門檢定合格的0.5級(jí)電磁流量計(jì)，得出該電磁流量計(jì)的有關(guān)技術(shù)指標(biāo)，與檢定證書上的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。
　　3.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及結(jié)果
　　在某注水站注水管線上，安裝了經(jīng)國家級(jí)計(jì)量檢定部門檢定合格的0.5級(jí)的電磁流量計(jì)，由注水罐組成的標(biāo)準(zhǔn)裝置對(duì)該流量計(jì)進(jìn)行在線檢定。經(jīng)過半個(gè)月的現(xiàn)場試驗(yàn)，測試結(jié)果為：該電磁流量計(jì)的基本誤差為1.65%，未達(dá)到≤0.5%的要求。通過對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析研究，發(fā)現(xiàn)每次試驗(yàn)的第一組數(shù)據(jù)誤差都比較大，其原因是測試人員在疏導(dǎo)完流程，將注水罐進(jìn)出口閥門調(diào)整結(jié)束后，立即到罐頂檢測第一組數(shù)，這時(shí)注水罐進(jìn)水閘門剛關(guān)閉，罐內(nèi)的液位還未穩(wěn)定，造成第一組檢尺數(shù)據(jù)誤差大。針對(duì)以上問題，對(duì)試驗(yàn)過程進(jìn)行了改進(jìn)，測試人員在調(diào)整好流程后，穩(wěn)定10min再檢測第一組數(shù)據(jù)，這樣測試數(shù)據(jù)的重復(fù)性則較好。試驗(yàn)方法改進(jìn)后，在注水站進(jìn)行了1個(gè)月的現(xiàn)場試驗(yàn)，測出的數(shù)據(jù)誤差達(dá)到了≤0.5%的要求。
　　
四、推廣應(yīng)用前景
　　通過在注水站近3個(gè)月的現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)，取得了較理想的實(shí)驗(yàn)效果。該測試方法在油田推廣應(yīng)用具有以下幾方面的優(yōu)勢：
　　1.解決了注水站注水流量計(jì)的在線檢測問題，減少了送檢費(fèi)用。
　　2.不用對(duì)注水站現(xiàn)有流程進(jìn)行任何改造，基本不會(huì)對(duì)現(xiàn)場實(shí)際生產(chǎn)造成影響，可操作性強(qiáng)，節(jié)省了現(xiàn)場流程改造費(fèi)用。
　　3.油田每年都要對(duì)各采油廠的注水系統(tǒng)效率進(jìn)行測試，其中用到注水流量這一數(shù)據(jù)，注水量的準(zhǔn)確與否直接影響注水系統(tǒng)效率的準(zhǔn)確性。用研制出來的測試系統(tǒng)能夠比較準(zhǔn)確地測出流量計(jì)的注水量，可以為系統(tǒng)效率測試提供可靠的流量數(shù)據(jù)。
　　4.在這套測試系統(tǒng)中，實(shí)際只用到注水罐6m以上的容積量，底部的容積對(duì)測試沒有影響，因此不用對(duì)現(xiàn)場的注水罐清罐就能進(jìn)行容積檢定（只需用“外測圍尺法”測出罐的基本外直徑，用“具導(dǎo)軌光學(xué)徑向測量儀”測出各圈板與基本外直徑的徑向偏差，超聲波測厚儀測出各圈板罐壁厚度，用標(biāo)準(zhǔn)鋼卷尺測出各圈板的高度等基本參數(shù)）。能保證使用段罐的容積的準(zhǔn)確度等級(jí)達(dá)到0.1%。
　　
五、結(jié)論及認(rèn)識(shí)
　　1.通過實(shí)驗(yàn)可知，0.5級(jí)的電磁流量計(jì)經(jīng)由注水罐組成的標(biāo)準(zhǔn)裝置在線檢定，得出電磁流量計(jì)的誤差<0.5%，因此用注水罐組成的標(biāo)準(zhǔn)裝置在線檢定注水流量計(jì)滿足量值傳遞要求，是可行的。
　　2.用注水罐組成的標(biāo)準(zhǔn)裝置對(duì)大口徑注水流量計(jì)進(jìn)行在線檢定時(shí)間應(yīng)在每年的5-10月之間，否則天氣太冷注水罐內(nèi)的浮油凝固厚度不均勻，給檢尺帶來較大的誤差。
　　3.現(xiàn)場測試時(shí)由于沒有自動(dòng)控制裝置，只能通過秒表計(jì)時(shí)，在同一時(shí)刻進(jìn)行注水罐檢尺和讀取流量計(jì)示值。這要求檢測人員有高度的責(zé)任心。注水灌頂部檢尺人員和流量計(jì)處讀數(shù)人員一定要在約定的時(shí)刻同時(shí)操作。
　　4.在測試過程中由于是動(dòng)態(tài)檢尺，所以測試人員要具備較好的操作技能，測量時(shí)間一到，迅速檢尺，既要做到操作熟練，還要盡量做到每次下放檢尺的速度一致。操作過程中保證起點(diǎn)、終點(diǎn)下放檢尺的速度一致，可以減少系統(tǒng)誤差。
　　5.需要保證注水罐進(jìn)出口閥門的密封性，防止測試過程中水再進(jìn)入注水罐，影響測試準(zhǔn)確性