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靶式流量計在原油計量中的密度修正

來源:昆山科爾源儀器儀表有限公司   2025年07月13日 07:10  

      1 引言

      容積式流量計號稱無爭議計量,用于原油貿易交接,但不適用于計量未經處理的原油。未處理的原油含有泥沙雜質,易造成容積式流量計卡堵或磨損。經過探討和實踐,靶式流量計可以有效解決這一問題。

      靶式流量計的計量原理為:在圓形測量管中心與流束垂直方向上設置一個靶板,流體沿靶板周圍的環型間隙流過,由于流體的流動在靶板產生作用力,流體的流量與靶板所受作用力的平方根成正比。通過檢測作用力的大小即可計算出流量。在靶式流量計中流體經靶板周圍的環形空間流過,流通空間大,克服了容積式流量計的缺陷,不會被泥沙卡堵。同時靶式流量計界限雷諾數低(2000~4000),可以用于較高粘度介質的計量。因此靶式流量計是比較適用于計量原油的。

      2 靶式流量計的密度修正

      根據靶式流量計的計量原理,流體的體積流量與流體密度的平方根成反比。對于計量純凈單一的液體,溫度一定時,密度不發生變化,不會產生計量誤差。而原油由于含水量的變化而導致密度的變化,會產生一定的計量誤差。誤差太大時,需要進行修正。

      2.1 含水原油的密度計算

      雖然對流體密度的測定簡單快捷,但現場提供的常常是原油的含水率而不是密度。從油田的資料和報表很容易查到詳細的含水率記錄,因此有必要由含水率換算密度。

      原油與水互不相溶,在管道中,游離水與原油分層存在,乳化水以微小顆粒狀存在。原油含沙量一般很小,可以忽略不計。因此,油水混合液的密度是簡單的代數相加的關系,即:

      ρH=Psρs+(1- Ps) ρY

      式中:ρH――混合液密度,g/cm3
               ρs――水密度,ρs=1.0 g/cm3
               ρY――原油密度,ρY=0.80~0.95 g/cm3
               Ps――含水率,%。

      2.2 計量誤差計算

      根據原油含水率的波動范圍計算計量誤差,決定是否對流量計進行修正,用什么方法修正。

      集油站、轉油站外輸原油含水率相對穩定,波動在±5%以內,誤差較小,一般不需要修正。如:某集油站某一時期原油含水30%~40%時,按含水35%(密度0.916)標定流量計。含水30%時(密度0.909)誤差,由于流量與密度平方根成反比,則誤差為:

      (0.909-2- 0.916-2)/0.909-2=0.356%

      選用精度1級的流量計,則總的計量誤差為:

      ±1.0035×1.01=±1.0136

      即誤差為±1.36%。

      實際計量精度可達到1.5級,用于油田內部結算已足夠。

      隨著油田開采時間的增加,原油含水量逐漸上升。有些場合含水量無法控制,波動較大,如單井計量。這些情況就需要進行密度修正。

      2.3 密度修正方法

      2.3.1 直接標定(硬修正)

      根據含水原油的實際密度進行標定,一般流量計的標定需要標準裝置。而靶式流量計除了使用標準裝置外,還可現場進行干式標定,即采用砝碼掛重法,這種方法方便易行。在采用干式法檢定時,首先根據以下公式計算出各流量點所作用于靶板上的力F

      F =(Q/C)2

      上式中系數C由生產廠提供,ρ可根據原油的含水量計算或實際測得。用戶可利用公式依次計算出儀表流量范圍內瞬時流量Q與介質作用于靶上的力F間相對應的關系值,從而對儀表進行標定。這樣流量計的讀數就是實際的流量。

      2.3.2 人工修正(軟修正)

      人工檢測原油密度或原油含水率,修改儀表系數。

      流量計按水密度ρ=1.000 g/cm3進行標定,儀表系數為C,根據含水率計算出實際密度ρ,再根據密度計算出(或查表)密度修正系數Kρ=1/ρ1/2。把儀表系數改為KρC,這樣流量計的讀數就是實際的流量。也可用流量計的讀數乘以Kρ得出實際流量。

      2.3.3 實時修正

      靶式流量計與在線式檢測儀表(密度計或含水分析儀)和智能二次儀表(或計算機)配套進行密度修正,同時還可分別顯示油、水總量。原理和計算同人工修正。目前尚未見到一體化的密度修正流量計,需要用戶自行組合配置,方法類似于氣體計量的溫壓補償,不再贅述。這種修正方法適用于計量精度要求高,含水量波動幅度大、波動頻繁的場合。

      3 結論

      靶式流量計結構簡單,無可動部件,維護使用方便,克服了容積式流量計的結構缺陷,不會被泥沙卡堵。是一種較為理想的原油計量儀表。用戶可根據對計量精度的要求和含水量變化的幅度與頻度,選擇合適的方式進行密度修正,用以彌補含水量的變化造成的計量誤差,保證計量精度。

 

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