如何提高電磁流量計測量準(zhǔn)確度
提高電磁流量計測量準(zhǔn)確度的方法
摘要針對電磁流量計在注水計量測量準(zhǔn)確度普遍低于流量計理論測量準(zhǔn)確度的現(xiàn)狀,根據(jù)電磁流量計原理與實際應(yīng)用工況條件,逐項分析現(xiàn)場工況條件下影響電磁流量計測量準(zhǔn)確度的各項因素,并查找造成影響各因素的權(quán)重關(guān)系.推斷出閥門開啟度太小,管系吸入氣泡,液體中含有溶解氣,往復(fù)泵振蕩和沉積層覆蓋電極為主要原因; 針對主要原因,制定實施對策,進行反復(fù)現(xiàn)場實驗與效果檢查,最終探索出一套適應(yīng)現(xiàn)場工況條件下提高電磁流量計計量測量準(zhǔn)確度的方法.
關(guān)鍵詞電磁流量計測量準(zhǔn)確度計量
引言
在石油開采過程中, 地下能量會越來越低, 產(chǎn)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(zhǔn)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(chǎn)液量下降。因此, 注水計量的準(zhǔn)確度對油田生產(chǎn)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。
電磁流量計應(yīng)用現(xiàn)狀分析
電磁流量計用來測量經(jīng)密封管道內(nèi)一般導(dǎo)電液體體積流量的儀表, 根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律, 當(dāng)導(dǎo)電液體流過管道的磁場作切割磁力線時, 電極間將產(chǎn)生感應(yīng)電動勢, 其感應(yīng)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(shù);D—測量管內(nèi)直徑(m) ;B—磁感應(yīng)強度( T) 。電極檢測出的微弱感應(yīng)電動勢E, 先經(jīng)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(jīng)微分、積分電路處理, 再經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)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(diào)整, 在全量程范圍內(nèi)分8 段對信號進行非線性修正。單片機也能對信號進行監(jiān)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(shù)據(jù)予以貯存一次, 同時記錄該時間與日期的流量數(shù)據(jù),顯示為時流量和日流量。經(jīng)過單片機運算的流量信號由轉(zhuǎn)換器和頻率轉(zhuǎn)換器將流量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)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(shù)據(jù)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(yīng)的信息。電磁流量計理論準(zhǔn)確度為1.5%, 但由于油田注水工況較為復(fù)雜, 實際使用過程中的測量準(zhǔn)確度難以保證, 工況最差的碼頭莊油田電磁流量計準(zhǔn)確度平均在5.0%, 個別達到10.3%, 對我廠原油生產(chǎn)產(chǎn)生較大影響。碼頭莊在用電磁流量計25 臺, 計量誤差超差16 臺, 試驗小組進行現(xiàn)場應(yīng)用現(xiàn)狀跟蹤調(diào)查, 并進行多次現(xiàn)場討論和相關(guān)專家咨詢, 結(jié)合電磁流量計測量原理分析。
1 現(xiàn)狀分析( 1)———少量氣體呈波狀流
管線中若有氣體則會發(fā)生流量計顯示晃動情況, 讀數(shù)不穩(wěn)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 所示。
2 現(xiàn)狀分析( 2)———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(xiàn)流量計為超滿度情況, 碼頭莊污水流量計曾經(jīng)多次出現(xiàn)這種情況, 表2 為統(tǒng)計情況。
3 現(xiàn)狀分析( 3)———啟用前沒排氣
啟用前未能排凈管內(nèi)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, 潴留在管系高點。故障表現(xiàn)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(jīng)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。
4 現(xiàn)狀分析( 4)———管系中吸入氣泡
碼頭莊污水電磁流量計設(shè)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。
5 現(xiàn)狀分析( 5)———流動狀態(tài)的變化
流量測量值與應(yīng)用參比值不符, 通常儀表調(diào)試正常運行一段時期后, 也會因流動狀態(tài)變化而出現(xiàn)故障。這個主要表現(xiàn)是管內(nèi)有隨動物體, 如接口處的膠帶以及內(nèi)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。
6 現(xiàn)狀分析( 6)———液體中含有溶解氣
碼頭莊聯(lián)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(chǎn)出的液進行油、氣、水分離, 根據(jù)工程需要三相分離器的壓力為0.24Mp, 而到了污水電磁流量計那里壓力還不到0.1Mp, 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(huán)水量, 果然溶解氣少了很多。其前后對比如表3 所示。
7 現(xiàn)狀分析( 7)———電導(dǎo)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(dǎo)率相差比較大則會導(dǎo)致流量計測量不準(zhǔn)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3 種藥劑, 總共加藥量為12.5×10- 3m3/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(guān)閉加藥點觀察如表4 所示。
8 現(xiàn)狀分析( 8)———往復(fù)泵振蕩
碼頭莊原來有3 臺三柱塞高壓泵, 正常都是在18Mp 的壓力下運轉(zhuǎn), 由于泵的脈動性而測量點又未遠(yuǎn)離泵, 脈動使電磁流量計輸出晃動, 有時候還產(chǎn)生了測量誤差。這從總表的校驗可以得出。
9 現(xiàn)狀分析( 9)———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(jīng)薄薄的被覆蓋了一層微小物體。而流量也從5.5m3/h～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(zhǔn)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(fù)泵振蕩;( 5) 沉積層覆蓋電極。
提高電磁流量計測量準(zhǔn)確度的試驗
針對我廠電磁流量計實際使用現(xiàn)狀, 我們試驗小組制定實施對策, 進行反復(fù)實驗與效果檢查。
1 試驗( 1)———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(xiàn)超滿度現(xiàn)象。碼頭莊油田多次出現(xiàn)三相分離器污水出口達到65.7m3/h, 而碼頭莊一天的總產(chǎn)液量在500m3 左右, 其中油為近200m3, 污水在300m3 左右, 這樣算下來實際值應(yīng)該在10~12m3/h。而65.7m3/h 這個測量值嚴(yán)重的偏離了實際流量值。故我們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, 如圖1 所示。以前我們是用1#( 三相分離器污水出口閘閥) 與3# 閘閥來共同控制流量, 這樣導(dǎo)有可能是1# 閘閥開的較小, 而3# 開的較大, 這就有可能在管線中會留出一部分空間, 然后就會有氣體進入, 最終導(dǎo)致液體不能充滿整個管系, 超滿度就出現(xiàn)了?，F(xiàn)在我們采取的措施是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(xiàn)象, 電磁流量計測量的準(zhǔn)確性提高了很多。
2 試驗( 2)———維修加藥泵的密封性
現(xiàn)在是每周檢查一次。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, 如圖2 所示。管系若吸進空氣則造成測量值晃動不穩(wěn)定。圖2 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12.5×10- 3m3/h, 但就是這個加藥點給這個流量計造成了相當(dāng)?shù)恼`差。每個加藥泵都有個入口, 入口放在加藥罐里。圖3 為結(jié)構(gòu)示意圖。加藥泵的A 部分在藥劑的上面,而B 部分則沉沒在藥劑中, 加的藥劑有一定的粘度, 且有部分雜質(zhì), 故濾網(wǎng)是經(jīng)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(dǎo)致流量計測量值不穩(wěn)定。現(xiàn)在我們是每周都會對泵的濾網(wǎng)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(fā)生。
3 試驗( 3)———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(shù)的條件下, 我們把三相分離器的溫度由原來的39℃提高到現(xiàn)在的46℃, 效果很明顯, 我們控制三相分離器的溫度, 也就是控制三相分離器循環(huán)熱水量與循環(huán)熱水溫度, 循環(huán)熱水溫度一般變化較小, 而水量我們由原來的3m3/h, 調(diào)配到現(xiàn)在的6m3/h, 這樣一來,包括井上產(chǎn)氣也多析出了6~8m3/h( 見表5) 。圖3 泵進口示意圖從表5 中可以看出當(dāng)我們的出水溫度達44℃時, 碼頭莊產(chǎn)氣量達到近50m3/h ( 標(biāo)況即: 溫度273K,壓力101325Pa) , 且呈平穩(wěn)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(tài)。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(biāo)。
4 試驗( 4)———改變讀數(shù)方式, 增加新工藝, 緩解往復(fù)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(fù)振蕩使其準(zhǔn)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6 是我們2005 年10 月11 日校驗的結(jié)果。從表6 可以看出流量計的準(zhǔn)確性很低甚至超過了10%, 這個數(shù)據(jù)的差別很大, 到這種情況應(yīng)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(yīng)該采取流量傳感器遠(yuǎn)離脈動源, 利用管流流阻衰減脈動; 或在管線適當(dāng)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, 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(shù)值減去回流流量計數(shù)值, 得出注水量數(shù)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5 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。非常有效的緩解振動。達到了預(yù)期效果。
5 試驗( 5)———定期清洗電磁流量計內(nèi)壁
現(xiàn)在是45 天左右清洗一次。針對碼頭莊污水流量計的測量不準(zhǔn)確性原因較多, 我們從上一節(jié)可以看出微小沉淀物覆蓋內(nèi)壁及電極使其測量不準(zhǔn)確,我們不斷摸索與實踐, 現(xiàn)總結(jié)出如下: 在污水10m3/h左右, 溫度在44℃左右, 則我們的電磁流量計清洗周期在45 天, 否則測量誤差將很快會達到5%。定期清洗電磁流量計使避免了沉積層的影響。結(jié)論試驗小組于2005 年12 月至2006 年1 月對試驗效果進行驗證, 見表7通過表7 可以看出現(xiàn)在誤差的是總表流量計, 但也只有0.95%, 其余均在1.5%以下, *符合生產(chǎn)要求, 達到預(yù)期的效果--擴展閱讀：開封中儀流量儀表有限公司專業(yè)生產(chǎn)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(biāo)準(zhǔn)孔板流量計、標(biāo)準(zhǔn)孔板、一體化孔板流量計、標(biāo)準(zhǔn)噴嘴流量計、長徑噴嘴流量計、標(biāo)準(zhǔn)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(jié)流裝置、節(jié)流孔板、限流孔板等流量產(chǎn)品，更多有關(guān)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(wǎng)站：
