如何提高電磁流量計測量準確度

提高電磁流量計測量準確度的方法
   摘要針對電磁流量計在注水計量測量準確度普遍低于流量計理論測量準確度的現狀,根據電磁流量計原理與實際應用工況條件,逐項分析現場工況條件下影響電磁流量計測量準確度的各項因素,并查找造成影響各因素的權重關系.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,進行反復現場實驗與效果檢查,最終探索出一套適應現場工況條件下提高電磁流量計計量測量準確度的方法.
   關鍵詞電磁流量計測量準確度計量
  引言
   在石油開采過程中, 地下能量會越來越低, 產液量也隨之下降, 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, 產液量下降。因此, 注水計量的準確度對油田生產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。
   電磁流量計應用現狀分析
   電磁流量計用來測量經密封管道內一般導電液體體積流量的儀表, 根據法拉第電磁感應定律, 當導電液體流過管道的磁場作切割磁力線時, 電極間將產生感應電動勢, 其感應電動勢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;D—測量管內直徑(m) ;B—磁感應強度( T) 。電極檢測出的微弱感應電動勢E, 先經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, 此信號經微分、積分電路處理, 再經模數轉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整, 在全量程范圍內分8 段對信號進行非線性修正。單片機也能對信號進行監控、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據予以貯存一次, 同時記錄該時間與日期的流量數據,顯示為時流量和日流量。經過單片機運算的流量信號由轉換器和頻率轉換器將流量數據轉換成標準模擬信號( 電流信號) 與脈沖、頻率信號等外輸信號輸出, 最后流量數據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的信息。電磁流量計理論準確度為1.5%, 但由于油田注水工況較為復雜, 實際使用過程中的測量準確度難以保證, 工況最差的碼頭莊油田電磁流量計準確度平均在5.0%, 個別達到10.3%, 對我廠原油生產產生較大影響。碼頭莊在用電磁流量計25 臺, 計量誤差超差16 臺, 試驗小組進行現場應用現狀跟蹤調查, 并進行多次現場討論和相關專家咨詢, 結合電磁流量計測量原理分析。
     1 現狀分析( 1)———少量氣體呈波狀流
   管線中若有氣體則會發生流量計顯示晃動情況, 讀數不穩定, 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, 表現流量計為超滿度情況, 碼頭莊污水流量計曾經多次出現這種情況, 表2 為統計情況。
   3 現狀分析( 3)———啟用前沒排氣
   啟用前未能排凈管內空氣, 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 現狀分析( 4)———管系中吸入氣泡
   碼頭莊污水電磁流量計設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 現狀分析( 5)———流動狀態的變化
   流量測量值與應用參比值不符, 通常儀表調試正常運行一段時期后, 也會因流動狀態變化而出現故障。這個主要表現是管內有隨動物體, 如接口處的膠帶以及內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 現狀分析( 6)———液體中含有溶解氣
   碼頭莊聯合站擁有兩座臥式三相分離器, 其日均處理液量在500m3 左右, 主要是對產出的液進行油、氣、水分離, 根據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水量, 果然溶解氣少了很多。其前后對比如表3 所示。
   7 現狀分析( 7)———電導率不均勻
   這個是指兩種以上的液體還沒有混合好就進入流量計, 若它們的電導率相差比較大則會導致流量計測量不準確。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。我們關閉加藥點觀察如表4 所示。
   8 現狀分析( 8)———往復泵振蕩
   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, 由于泵的脈動性而測量點又未遠離泵, 脈動使電磁流量計輸出晃動, 有時候還產生了測量誤差。這從總表的校驗可以得出。
   9 現狀分析( 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) 往復泵振蕩;( 5) 沉積層覆蓋電極。
    提高電磁流量計測量準確度的試驗
   針對我廠電磁流量計實際使用現狀, 我們試驗小組制定實施對策, 進行反復實驗與效果檢查。
   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超滿度現象。碼頭莊油田多次出現三相分離器污水出口達到65.7m3/h, 而碼頭莊一天的總產液量在500m3 左右, 其中油為近200m3, 污水在300m3 左右, 這樣算下來實際值應該在10~12m3/h。而65.7m3/h 這個測量值嚴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, 最終導致液體不能充滿整個管系, 超滿度就出現了。現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象, 電磁流量計測量的準確性提高了很多。
   2 試驗( 2)———維修加藥泵的密封性
   現在是每周檢查一次。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的誤差。每個加藥泵都有個入口, 入口放在加藥罐里。圖3 為結構示意圖。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, 故濾網是經常堵住, 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, 從而導致流量計測量值不穩定。現在我們是每周都會對泵的濾網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, 在不考慮其他因數的條件下, 我們把三相分離器的溫度由原來的39℃提高到現在的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熱水量與循環熱水溫度, 循環熱水溫度一般變化較小, 而水量我們由原來的3m3/h, 調配到現在的6m3/h, 這樣一來,包括井上產氣也多析出了6~8m3/h( 見表5) 。圖3 泵進口示意圖從表5 中可以看出當我們的出水溫度達44℃時, 碼頭莊產氣量達到近50m3/h ( 標況即: 溫度273K,壓力101325Pa) , 且呈平穩的趨勢, 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。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。
   4 試驗( 4)———改變讀數方式, 增加新工藝, 緩解往復泵的振蕩
   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振蕩使其準確性很低, 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 日校驗的結果。從表6 可以看出流量計的準確性很低甚至超過了10%, 這個數據的差別很大, 到這種情況應該說不是誤差, 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, 通常應該采取流量傳感器遠離脈動源, 利用管流流阻衰減脈動; 或在管線適當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值減去回流流量計數值, 得出注水量數值。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。達到了預期效果。
   5 試驗( 5)———定期清洗電磁流量計內壁
   現在是45 天左右清洗一次。針對碼頭莊污水流量計的測量不準確性原因較多, 我們從上一節可以看出微小沉淀物覆蓋內壁及電極使其測量不準確,我們不斷摸索與實踐, 現總結出如下: 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, *符合生產要求, 達到預期的效果--擴展閱讀：開封中儀流量儀表有限公司專業生產電磁流量計、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、標準孔板流量計、標準孔板、一體化孔板流量計、標準噴嘴流量計、長徑噴嘴流量計、標準噴嘴、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、節流裝置、節流孔板、限流孔板等流量產品，更多有關電磁流量計、孔板流量計、渦街流量計的信息請訪問開封中儀網站：