井下流量計示值誤差測量結果的不確定度評定

1 前言

測量不確定度的評定方法在全球的廣泛應用，乃是科技的交流和國際貿易的迫切需要，它使各國進行的測量及所得到的結果可以進行互相比較，取得共識。為了與國際接軌，原國家質量技術監(jiān)督局出臺了《測量不確定度評定與表示》計量技術規(guī)范（JJF1059—1999）等文件。

為了提高實驗室的檢測水平，更好的學習和理解測量不確定度評定的方法，結合實驗室國家計量認證工作，建立合理的不確定度評定程序，對測量結果的不確定度有所探討，這里檢測實驗中心以多相流實驗室模擬井標準裝置為標準對井下流量計示值測量結果的不確定進行分析，愿與測試領域的同行們展開討論。

2 檢定方法

圖1 地面控制、采集系統(tǒng)流程圖

根據《井下流量計及檢定裝置》JJG（石油）11-2000檢定規(guī)程，該裝置是作為流量傳遞標準，檢定井下流量計的標準設備。地面控制、采集系統(tǒng)流程如圖1所示，用被檢流量計在各檢定點與標準器比較，逐點采集被檢流量計和標準器的示值，被檢流量計與標準器示值之差為被檢井下流量計的示值誤差。示值誤差關系如下：

（1）

式中：δ—示值誤差；

qy——被測流量計在各點上的示值，m3/d；

qb——多相流實驗室模擬井標準流量裝置示值，m3/d。

3　檢定條件

3.1　檢定依據

JJG（石油）11-2000《井下流量計及檢定裝置》。

3.2　環(huán)境條件

各次檢定水溫的最大差別不應超過2℃。

3.3　檢定標準

多相流實驗室模擬井標準流量裝置。

3.4　檢定對象

被檢井下流量計量程為（2～40）m3/d儀器編號E020。

4 數學模型

由公式（1）可知，井下流量計的示值數學模型為：

（2）

其中靈敏系數

可得：

式中：u（qb）——標準流量計不確定度；
u（δ）——示值誤差標準不確定度。

5 不確定度的來源

（1）根據數學模型分析不確定來源，可以認為井下流量計示值不確定度由以下不確定度分量引入：
（2）標準流量計引入不確定度分量引入u（qb）；
（3）示值誤差引入的不確定度分量u（δ）、重復性測量引入不確定度分量u（qi）
（4）為了保證不遺漏、不重復，我們也可以從設備、方法、人員、環(huán)境和被測對象進行全面驗證：

①設備方面，標準器與井下流量計引入的不確定度分量為u（qb），已經考慮；

②測量是在規(guī)程規(guī)定的環(huán)境條件下進行的，溫度、濕度等影響可忽略；

③人員操作和被檢儀器的隨機變化體現在檢定測量的重復性中，也就是u（qi）已經考慮。

這樣，井下流量計示值測量不確定度主要是由計量標準器引入的不確定度、重復性引入的不確定度構成。

6 確定不確定度分量及自由度

6.1 標準流量裝置引入的不確定度分量u（qb）

由檢定證書得知，標準流量裝置的擴展不確定度為0.05%，此為極限誤差，按正態(tài)分布考慮，包含因子k=3，按B類方法評定，標準不確定度為

其值可靠，自由度

6.2 測量重復性引入的不確定度分量u（qi）

檢定過程中共取7個流量點數據，每個點記錄三次，求出各點的平均值，得出示值誤差見表1。

測量實驗標準差：

重復測量的標準不確定度為：

A類標準不確定度為：

自由度v1=7-1=6

7 合成標準不確定度

上述各不確定度分量獨立不相關，合成標準不確定度為

不確定分析見表2。

8 擴展不確定度的確定

有效自由度計算：

取置信概率p=95%，有效自由度veff=10
查t分布表，得kp=2.22

則擴展不確定度：

9 不確定度報告

本次井下流量計示值測量結果的擴展不確定：

根據檢定規(guī)程規(guī)定，井下流量計準確度為5%，滿量程為40m3/d，最大允許誤差為2m3/d，經過流量計進行不確定度評定，其擴展不確定度為

小于最大誤差1/3，故規(guī)程的有關規(guī)定和檢定方法是科學、合理的，能滿足檢定井下流量計需要。

10　結束語

多相流實驗室是為了滿足油田三次采油注采剖面動態(tài)監(jiān)測的需要而建立的，為注產剖面測井檢測技術研究、儀器及檢定等提供基礎設施。為使量值可靠，從檢定方法入手，建立數學模型，詳細分析影響結果的不確定度來源，對井下流量計示值測量不確定評定，為測井儀器檢定、科研實驗提供了強有力的保證。