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。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行檢定的裝置；
二是外送檢定綜合費用高；
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?，注水量的準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、系統(tǒng)效率較低，使管理部門不能及時掌握準確的生產(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)的注水罐進行容積檢定，能夠保證700m3以上的注水罐的準確度等級達到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準器，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)注水罐進行容積檢定，得到注水罐容積表。具體步驟按照JJG168-2005《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JJG198-1994 《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準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準容器，由注水罐組成的標準裝置可以在線檢定準確度等級為0.5級的注水流量計。否則，注水罐就不能作為標準器對現(xiàn)場注水流量計進行在線檢定。
　　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，與檢定證書上的數(shù)據(jù)進行比較。
　　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，由注水罐組成的標準裝置對該流量計進行在線檢定。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%，未達到≤0.5%的要求。通過對實驗數(shù)據(jù)進行分析研究，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完流程，將注水罐進出口閥門調(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，對試驗過程進行了改進，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)的重復性則較好。試驗方法改進后，在注水站進行了1個月的現(xiàn)場試驗，測出的數(shù)據(jù)誤差達到了≤0.5%的要求。
　　
四、推廣應用前景
　　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，減少了送檢費用。
　　2.不用對注水站現(xiàn)有流程進行任何改造，基本不會對現(xiàn)場實際生產(chǎn)造成影響，可操作性強，節(jié)省了現(xiàn)場流程改造費用。
　　3.油田每年都要對各采油廠的注水系統(tǒng)效率進行測試，其中用到注水流量這一數(shù)據(jù)，注水量的準確與否直接影響注水系統(tǒng)效率的準確性。用研制出來的測試系統(tǒng)能夠比較準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“具導軌光學徑向測量儀”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，用標準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確度等級達到0.1%。
　　
五、結(jié)論及認識
　　1.通過實驗可知，0.5級的電磁流量計經(jīng)由注水罐組成的標準裝置在線檢定，得出電磁流量計的誤差<0.5%，因此用注水罐組成的標準裝置在線檢定注水流量計滿足量值傳遞要求，是可行的。
　　2.用注水罐組成的標準裝置對大口徑注水流量計進行在線檢定時間應在每年的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、終點下放檢尺的速度一致，可以減少系統(tǒng)誤差。
　　5.需要保證注水罐進出口閥門的密封性，防止測試過程中水再進入注水罐，影響測試準確性