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                      提高电磁流量计测量准确?#30830;?#27861;
                      发?#38469;?#38388;2019-03-14

                      摘要针对在注水中电磁流量计测量准确度普遍低于理论值的现状,试验小组根据电磁流量计原理与实际应用工况条件,查找影响电磁流量计测量准确度的主要因素,并制定对策措施进行反复比较实验和效果检查,最终通过5项有效措施的实施,完成电磁流量计测量准确度达到并超过理论值的目标。
                      引言
                        在石油开采过程中,地下能量会越来越低,产液量也随之下降,为了提高采收率,一个重要的手段就是向目的层注水,提高地层压力,达到提高采收率的目的,地层的注水量必须把握准确,否则就会造成水淹、水窜,对地层造成伤害,会引起含水率升高,产液量下降。因此,注水计量的准确度对油田生产有着极其重要的作用。?#39029;?#30446;前有注水井156口,有105口注水井采用了电磁流量计计量,其中每4゛8口配一个注水站,每个注水站安装一台总水表,全厂在用电磁流量计120台。本文拟研究提高电磁流量计测量准确度问题。
                      电磁流量计应用现状分析
                        电磁流量计用来测量经密封管道内?#35805;?#23548;电液体体积流量的仪表,根据法拉第电磁感应定律,当导电液体流过管道的磁场作切割磁力线时,电极间将产生感应电动势,其感应电动势E为:
                      E=KBDV
                      式中:
                      VD测量管道截面上的平均流速(m/s);
                      KD仪表常数;
                      DD测量管内?#26412;?m);
                      BD磁感应强度(T)。
                        电极检测出的微弱感应电动势E,先经前置放大器的放大和噪声抑制,成为大幅度低阻抗的电压信号,此信号经微分、积分电?#21453;?#29702;,再经模数转换器进入单片机进行控制、处理和去处。单片机对放大器的漂移及零点漂移能定期自动调整,在全量程?#27573;?#20869;分8段对信号进行非线性修正。单片机也能对信号进行监控、抑制噪声信号和切除?#23637;?#24178;扰,由大容量串行贮存器对每8h处理和运算后的流量数据予以贮存一次,同时记?#20960;?#26102;间与日期的流量数据,显示为时流量和日流量。
                        经过单片机运算的流量信号由转换器和频?#39318;?#25442;器将流量数据转换成标准模拟信号(电流信号)与脉冲、频?#24066;?#21495;等外输信号输出,最后流量数据信息由液晶屏显示总流量和瞬时流量,或者可通过光耦?#30913;?#21151;能键来操作显示屏上的各种功能菜单,并能分别显示其对应的信息。
                        电磁流量计理论准确度为1.5%,但由于油田注水工况较为复杂,实际使用过程中的测量准确度难以保证,工况最差的码头庄油田电磁流量计准确度平均为5.0%,个别达到10.3%,对原油生产产生较大影响。
                      现状分析一:少量气体呈波状流
                        管线中若有气体则会发生流量计显示晃动情况,读数?#26179;?#23450;,管线由于是密封,且是在三相分离器水?#20540;?#24213;部出水所以从源?#21453;?#26469;气体不可能。我们从三相分离器的水出口处的压力表处拆开多次看后如表1。
                      现状分析二:阀门开启度太小
                        上游阀门开启太小,则液位会在电极以下,表现出流量计为超满度情况,码头庄污水流量计曾经多次出现这?#26234;?#20917;,表2为在一级沉降罐进口的统计情况。


                      现状分析三:启用前没排气
                        启用前未能排净管内空气,剩留气体积聚在管系高点,流动时被液体夹带,呈气泡状流出;另一原因是液体中夹带小气泡逐渐聚集,滞留在管系高点。?#25910;?#34920;现为流量测量值和实际值?#29615;?#20197;及输出晃动。在启用前均都已经排尽空气。另外的夹带小气泡也是不存在的,因为码头庄三相分离器污水出水口在水?#20540;?#24213;部,即使有气体它也在水?#36136;?#23601;跑到水仓顶部。
                      现状分析四:管系中吸入气泡
                        污水电磁流量计设在一级沉降罐的进口处,在这个电磁流量计的前面大约50cm处有个加药点,这个加药点?#32423;?#20250;在加药的同时加进气体。
                      现状分析五:流动状态的变化
                        流量测量值与应用参比值?#29615;?通常仪表调试正常运行一段时期后,也会因流动状态变化而出现?#25910;蓮?#20027;要表现是管内有随动物体,如接口处的胶带以及内衬脱落等在随着水流有摆动。我们拆开接口及有衬体易脱落处检查。均没有随动物体。
                      现状分析六:液体中含有溶解气
                        联合站拥有两座卧式三相分离器,其?#31449;?#22788;理液量在500m3左右,主要是对产出液进行油、气、水分离,根据工程需要三相分离器的压力为0.24MPa,而到了污水电磁流量计那里压力还不到0.1MPa,以前出水出油温度在39≧左右,后打开一级沉降罐顶?#24378;?#20197;闻到比较强烈的天然气味道,怀疑污水中含有溶解气,我们提高三相分离器的热循环水量,果然溶解气少了很多。其前后对比如表3

                      现状分析七:电导率不均匀
                        这个是指两种以上的液体还没有混合好就进入流量计,若它们的电导率相差比较大则会导致流量计测量不准确。污水电磁流量计的前面有个加药点,加进?#26412;?#21058;、絮凝剂、阻垢剂三种药剂,总?#24067;?#33647;量为12.5L/h。这个流量与污水流量相?#30830;?#24120;小,其影响在流量计上很难反映出来。我们关闭加药点观察如表4。

                      现状分析八:往复泵振荡
                        原来有三台三柱塞高压泵,正常?#38469;?#22312;18MPa的压力下运转,由于泵的脉动性而测量点又未远离泵,脉动使电磁流量计输出晃动,有时候还产生了测量误差。这从总表的校验可以得出。
                      现状分析九:沉积层覆盖电极
                        污水流量计有时晃动的比较厉害,我们拆开可以看到里面已经薄薄的被覆盖了一层微小物体。而流量也从5.5゛11.5m3/h来回跳动。
                        通过对以上的分析,影响电磁流量计测量准确度低于理论值的主要原因是:阀门开启度太小;管系吸入气泡;液体中含有溶解气;∠往复泵振荡;⊥沉积层覆盖电极。
                      提高电磁流量计测量准确度的试验
                      试验一:加大流量计上?#25569;?#38376;开启度
                        如果管中的液体达不到电磁流量计的电极上面则会出现超满度现象。油田多次出现三相分离器污水出口达到65.7m3/h,而码头庄一天的总产液量在500m3左右,其中油约200m3/d,污水约300m3/d,平均为10゛12m3/h。而65.7m3/h这个测量值?#29616;?#22320;偏离了实际流量值。故把三相分离器的污水出口全开,而改用流量计后面的闸阀来控制脱水量(图1)。
                      电磁流量计及阀门位置示意图
                        以前是用1#(三相分离器污水出口闸阀)与3#闸阀来共同控制流量,这样往往有可能是1#闸阀开的较小,3#开的较大,这就有可能在管线中会留出一部分空间,使气体进入,最终导致液体不能充满整个管系,而出现超满度。
                        现在采取的措施是1#闸阀全开,而用3#闸阀的开启度来控制流量。这样就避免了电磁流量计和管线亏空现象,电磁流量计测量的准确性提高了很多。
                      试验二:维修加药泵的密封性
                        污水流量计的前面有个加药点,距离电磁流量计大约50cm。?#30001;本?#21058;、阻垢剂、絮凝剂3种药剂(图2)。

                        管系若吸进空气则造成测量值晃动?#26179;?#23450;。图中1,2,3分别代表3台加药泵,这3台加药?#38376;?#37327;小,总量在12.5L/h,但就是这个加药点给这个流量计造成了相当的误差。每个加药泵都有个入口,入口放在加药罐里。该入口的结构示意如图3。
                        加药泵的A部分在药剂的上面,而B部分则沉没在药剂中,加的药剂有一定的黏度,且有部分杂质,故滤网是经常堵住,如果在药剂中的B部分不通畅,则裸?#23545;?#31354;气中的A部分会从1与2及吸料连接器和垫圈处进空气。3台中的?#25105;?#19968;台漏空气都会由管线中的加药点进入管线,从而导致流量计测量值?#26179;?#23450;。现在我们是每周都会对泵的滤网和吸料连接器以及垫圈进行检查。由加药泵漏进气体不再发生。

                      试验三:提高三相分离器温度降低污水中含有的溶解气
                        在实验中?#38469;?#21333;独实验,在不考虑其他因数的条件下,把三相分离器的温度由原来的39≧提高到现在的46≧,效果很明显。控制三相分离器的温度,也就是控制三相分离器循环热水量与循环热水温度,循环热水温度?#35805;?#21464;化较小,而水量我们由原来的3m3/h,调配到现在的6m3/h,这样一来,包括井上产气也多析出了6゛8m3/h。具体如图4。

                        ?#27833;?可以看出当出水温度达44≧时,产气量达到近50m3/h(标况即:温度273K,压力101325Pa),?#39029;势?#31283;的趋势,也就是此时达到了一个平衡。达到了析气的最大化,析出气体的最佳状态。也就是这样出去的污水含气最少。达到了不含溶解气的目标。
                      试验四:改变读数方式,增?#26377;?#24037;艺,缓解往复泵的振荡
                        注水站原有3台3S175-13.4/20三柱塞注水泵,在泵的出口装有总流量计,这个总流量计的测量由于泵的往复振荡使其准确性很低,每次与各注水单井总和的差别都有近50m3。每天注水在620m3左右,这样就有近10%的误差,而每次对其校验的差值也是10%左右,表5是2005.10.11校验的结果。

                        从表5中可以看出流量计的准确性很低甚至超过了10%,这个数据的差别很大,到这?#26234;?#20917;应该说不是误差,而是错误了。在有脉动流动源的管线上,要减缓其对流量仪表测量的影响,通常应该采取流量传感器远离脉动源,利用管流流阻衰减脉动;或在管线?#23454;?#20301;置装上称作被动式?#30636;?#22120;的气?#19968;?#20914;器,吸收脉动。因为在此我们不好改变流程和泵的本身工艺,为此我们采取的措施是读取泵的进口流量计和泵的回流流量计,因为这两处表的压力很低,脉动振动也很小,用泵的进口流量计数值减去回流流量计数值,得出注水量数值。但是在2005年11?#36335;?#30721;头庄新装了一台5S175-33.3/20的五柱塞注水泵,这台泵是五个柱塞,其水的振动性相对减少,并趋于?#20132;?且本身带有氮气缓冲装置,能非常有效地缓解振动,达到了预期效果。
                      试验五:定期清洗电磁流量计内壁
                        在污水流量为10m3/h左右,温度约为44≧,电磁流量计清洗周期为45d,否则测量误差将很快会达到5%。定期清洗电磁流量计以避免沉积层的影响。
                      试验小组于2005-12゛2006-01对试验效果进行验证,见表6。

                        通过表6可以看出现在误差最大的是总表流量计,但也只有0.95%,完全符合误差不能高于1.5的生产要求,达到预期的效果。

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