電磁流量計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絕大部分為電磁流量計，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。電磁流量計在出廠時都檢定合格出廠，在油田投產(chǎn)后，往往因為缺乏在線檢定的方法，自流量計安裝后便不再檢定，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。因此如何實現(xiàn)油田開發(fā)與生產(chǎn)過程上在線檢定方法對于為生產(chǎn)管理部門提供準(zhǔn)確可靠的第一手資料，使他們及時掌握原油生產(chǎn)動態(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，因此計算注水量誤差時，以配水間井口水量為準(zhǔn)。流量計沒有定期檢定的原因：
一是目前許多油田沒有對大口徑流量計進(jìn)行檢定的裝置；
二是外送檢定綜合費(fèi)用高；
三是流量計拆裝麻煩。
流量計不能定期檢定，使得注水站打出去的水量無法準(zhǔn)確計量，造成油井多注或欠注。注水量多會造成地層紊亂，采出液含水量明顯上升；注水量少會造成地層壓力下降，采不出液量?？梢姡⑺康臏?zhǔn)確計量直接影響油田生產(chǎn)大局，對油田穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)發(fā)揮著十分重要的作用。同時，油田每年都對各采油單位進(jìn)行注水系統(tǒng)效率測試，測試時需采用注水量參數(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，使他們及時掌握原油生產(chǎn)動態(tài)，適合油田大口徑注水流量計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：建立大口徑流量計的檢定裝置，離線檢定注水流量計；方案二：用超聲波流量計在線檢定流量計；方案三：用注水站注水罐在線檢定流量計。
　　如果按方案一建立一套大口徑流量計檢定裝置，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，而且非實液檢定會帶來一定的檢定誤差，另外檢定一臺流量計必須兩拆兩卸，大口徑流量計的拆裝難度相當(dāng)大。因此方案一不易實施。如果按方案二實施，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安裝條件。二是各個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施。如果按方案三實施，采用注水罐在線檢定注水流量計，按照國家檢定規(guī)程對注水站內(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)確度等級達(dá)到0.1級。這樣充分利用注水站現(xiàn)有的注水罐作為測試流量計的標(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，得出流量計測量誤差。具體步驟按照J(rèn)JG198-1994 《速度式流量計》檢定規(guī)程操作。
　　
三、現(xiàn)場實驗
　　1.實驗原理
　　目前，油田注水站安裝的注水流量計準(zhǔn)確度等級大多為1級，最高等級為0.5級，選擇某一注水站進(jìn)行現(xiàn)場實驗，該站的注水流量計為檢定合格的0.5級流量計，用由注水罐組成的標(biāo)準(zhǔn)裝置在線檢定該注水流量計，若得出的測試結(jié)果與該流量計檢定證書一致（流量計的準(zhǔn)確度等級為0.5級），證明注水罐可以作為在線檢定注水流量計的標(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)確度等級為0.5級的注水流量計。否則，注水罐就不能作為標(biāo)準(zhǔn)器對現(xiàn)場注水流量計進(jìn)行在線檢定。
　　2.實驗方法
　　實驗結(jié)合現(xiàn)場實際工況，采用對站內(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)國家級計量檢定部門檢定合格的0.5級電磁流量計，得出該電磁流量計的有關(guān)技術(shù)指標(biāo)，與檢定證書上的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。
　　3.實驗內(nèi)容及結(jié)果
　　在某注水站注水管線上，安裝了經(jīng)國家級計量檢定部門檢定合格的0.5級的電磁流量計，由注水罐組成的標(biāo)準(zhǔn)裝置對該流量計進(jìn)行在線檢定。經(jīng)過半個月的現(xiàn)場試驗，測試結(jié)果為：該電磁流量計的基本誤差為1.65%，未達(dá)到≤0.5%的要求。通過對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析研究，發(fā)現(xiàn)每次試驗的第一組數(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。針對以上問題，對試驗過程進(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。試驗方法改進(jìn)后，在注水站進(jìn)行了1個月的現(xiàn)場試驗，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個月的現(xiàn)場實驗，取得了較理想的實驗效果。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的在線檢測問題，減少了送檢費(fèi)用。
　　2.不用對注水站現(xiàn)有流程進(jìn)行任何改造，基本不會對現(xiàn)場實際生產(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，實際只用到注水罐6m以上的容積量，底部的容積對測試沒有影響，因此不用對現(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)確度等級達(dá)到0.1%。
　　
五、結(jié)論及認(rèn)識
　　1.通過實驗可知，0.5級的電磁流量計經(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)裝置對大口徑注水流量計進(jìn)行在線檢定時間應(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)場測試時由于沒有自動控制裝置，只能通過秒表計時，在同一時刻進(jìn)行注水罐檢尺和讀取流量計示值。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處讀數(shù)人員一定要在約定的時刻同時操作。
　　4.在測試過程中由于是動態(tài)檢尺，所以測試人員要具備較好的操作技能，測量時間一到，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