摘要:用于原油動態(tài)交接的計量方法一般采用流量計。計量過程中流量計系數(shù)、溫度、油品物性等變化會導致流量計出現(xiàn)一定的誤差,對原油計量結果產(chǎn)生相應的影響。采取合理措施控制油品溫度、黏度,油品的流量、壓力及設備等影響計量的因素,可以減少計量時帶來的誤差,提高原油動態(tài)計量精度,控制管輸原油外銷損耗。
目前,石油行業(yè)原油交接主要以動態(tài)交接計量為主,與靜態(tài)交接計量相比動態(tài)計量具有減少人為誤差、提高精度、提高取樣的代表性程度,減輕員工勞動強度,降低HSE風險等優(yōu)勢。本文通過對某油田動態(tài)計量的分析找出影響動態(tài)交接計量的因素及合理的控制方法。
1影響原油動態(tài)交接計量的因素分析
油田原油交接計量根據(jù)GB/T9109.5--2017《石油和液體石油產(chǎn)品動態(tài)計量第5部分:油量計算》要求進行油量計算,其中原油質(zhì)量計算公式如式(1)所示:
式中:m---原油在空氣中的淨質(zhì)量,kg;Vt---原油通過流量計的計量體積值，m3;p20---原油在標準大氣壓下20℃時的密度,kg/m3;MF---流量計系數(shù);CpI---原油體積壓力修正系數(shù);Cui---原油體積溫度修正系數(shù);Fa---空氣浮力修正系數(shù);Csw---原油質(zhì)量含油系數(shù)。
由式(1)可知,影響原油計量的因素主要包括原油流量計系數(shù)、體積流量、壓力等方面。
2流量計系數(shù)對計量誤差的影響
對于容積式流量計來說，檢定流量計時的流量計系數(shù)是影響原油動態(tài)交接計量時油量計算的一個重要指標。在實際工作中,發(fā)現(xiàn)介質(zhì)的溫度、黏度、壓力對容積式流量計系數(shù)影響較大。
檢定過程中,一般按被檢流量計額定流量的70%,50%,30%設為大、中、小流量檢定點,通過對流量計在線采集的數(shù)據(jù)進行分析。選用其中變化明顯的4次檢定流量數(shù)據(jù),流量計系數(shù)與溫度關系變化如圖1所示。4次檢定數(shù)據(jù)出現(xiàn)規(guī)律性的變化,其變化趨勢和檢定油溫變化趨勢一致，說明原油溫度的高低決定了流量計系數(shù)的大小。
流量計系數(shù)對原油動態(tài)交接計量的影響大，而溫度對流量計系數(shù)的影響尤為重要。要做到流量計日常運行時溫度應與檢定時溫度盡量一致，減少對計量準確度的影響。
3流量計漏失量對計量誤差的影響
根據(jù)刮板流量計的工作原理可知,流量計刮板和殼體之間存在一定間隙,從而不可避免地造成流量計存在漏失。
對于計量設備一定的管線,漏失量與黏度成反比，黏度越大,漏失量越小;與流量計前后壓差成正比,壓差越大,漏失量越大,反之亦然。若想具體得知流量計產(chǎn)生漏失量的原因,首先需要對流量計的誤差特性曲線進行分析。
3.1油品流量誤差對漏失量的影響
流量一誤差特性是指流量計誤差值與流量測量值之間的關系,如圖2所示。如刮板流量計計量容積體積為V1,一定時間內(nèi)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動次數(shù)為N,則在該時間內(nèi)流過的流體體積V1計算如式(2)所示:
通常計量轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)數(shù)是通過一定轉(zhuǎn)速比的減速機構傳到計數(shù)器，顯示通過流量計的流體體積。若通過體積的指示值為I,則與N關系為:
式中:α---常數(shù),是流量計計數(shù)器的轉(zhuǎn)數(shù)比和計數(shù)器的指針轉(zhuǎn)動一周的刻度值所決定的單位體積量由式(2)和式(3)可得:
從式(5)可知，容積式流量計的測量誤差僅與流量計幾何結構有關,而與流體性質(zhì)和流量值無關,理想的容積式流量計誤差特性如圖2中曲線1。
通過查找對各種容積式流量計進行檢定試驗的大量數(shù)據(jù),可得出容積式流量計的實際誤差曲線如圖2中曲線2。
由圖2可以看出,在流量較小時,誤差急劇地向負方向傾斜,隨著流量的增大,誤差值逐漸減小，直至穩(wěn)定在某一定值上,誤差曲線平行于橫軸,此時誤差趨于零。當流量繼續(xù)增加,誤差值又逐漸偏大,并向負方向偏移。實際誤差特性曲線呈現(xiàn)這種變化趨勢,是因為容積式流量計中存在不可避免的漏失現(xiàn)象。
以該油田原油交接小、中、大流量運行狀況為例,流量計系數(shù)變化趨勢如圖3所示。由圖3看出,中流量運行狀況最優(yōu)。說明該流量計日常運行流量與檢定時的流量保持一致，變化最優(yōu)。
3.2壓力損失對漏失量的影響
以1號、2號油品為例，隨著流量的增加，通過流量計的流體速度也增加。從流體力學可知，粘滯力引起的流動阻力隨流速的平方增加，產(chǎn)生的機械摩擦阻力相應增加,其結果引起流量計的壓力損失也相應增加，容積式流量計誤差特性和壓力損失特性與流量關系如圖4所示1。
在容積式流量計中,由于流體的流動推動運動件動作,要完全消除這種動作產(chǎn)生的機械阻力,目前很難達到。壓力損失越大,漏失量也越大，誤差曲線向負方向偏移。所以，為減少漏失量，要求流量計的壓力損失盡量小些為好。
3.3油品黏度對漏失量的影響
黏度是影響流體流動的一種性質(zhì)，當流體黏度增大時,流量計內(nèi)流動阻力增大，導致壓差增加。當測量精度低于0.1級時,可以不考慮黏度的影響;當測量精度高于0.1級時，就必須考慮這種影響。閱讀文獻得知由于黏度具有兩重性,由它引起的流量計進出口壓差增加，導致漏失量增大的影響可以忽略。因此,當流體黏度η變化時,流量計的E與1/η成線性關系,即黏度增加,漏失量減少,流量計誤差特性曲線向正方向偏移,圖5是使用同一流量計測量不同黏度流體得出的誤差特性曲線。
漏失量不僅存在于刮板流量計的刮板和殼體之間,檢定系統(tǒng)間若發(fā)生漏失將對流量計系數(shù)造成更大的影響。例如,排污閥內(nèi)漏、四通閥內(nèi)漏及其他相關閥門內(nèi)漏等,會造成流量計系數(shù)急劇降低。
3.4運行設備對計量誤差的影響
由于流量計卡表、傳動齒輪脫位、器差調(diào)整器失靈等故障會造成較大的計量誤差,因此要經(jīng)常檢查流量計運行是否正常,有無異常雜音,計數(shù)器是否正常,各潤滑點是否缺潤滑油等，及時發(fā)現(xiàn)問題，減小誤差。
一般情況下,新安裝的流量計經(jīng)過磨合期后，運動部件運轉(zhuǎn)圓滑，各處間隙均勻,漏失量減少,流量計系數(shù)降低。隨著流量計運行時間增加,流量計運動部件磨損加大,間隙變寬,漏失量增大,流量計系數(shù)增大。
4降低計量系數(shù)誤差的方法和措施
4.1溫度變化
溫度是對流量計計量過程中有很大影響的一個參數(shù),尤其對MF值影響很大。當檢定流體溫度變化頻繁,或環(huán)境溫度與被計量油品溫度相差較大時，對流量計性能、準確性均有明顯影響,會造成計量系數(shù)誤差的增大。為降低溫度對測量過程中計量系數(shù)誤差的影響,采取以下措施:
1)要做到流量計日常運行溫度應與檢定溫度盡量一致,流量計運行流量盡量與檢定時的中流量保持一致。
2)在流量計投入運行前,一定要先對設備進行預熱操作，當流量計出口溫度與標定流量計體積管進出口平均溫度一致時,預熱操作結束,保證整個流量計系統(tǒng)達到的溫度基本一致。
4.2控制油品物性變化
在生產(chǎn)中,最好采用一種油品對應1臺流量計,控制溫度,確保油品黏度波動不宜過大,保證油品物性變化小。因為流量計對于油品都有一段適應時間,假若油品黏度忽高忽低會對流量計內(nèi)部結構造成不同程度磨損,黏度過高會使刮板與內(nèi)腔間隙變大,造成漏失量增大。
5結束語
通過分析原油交接動態(tài)計量中流量計系數(shù)、體積流量、壓力等因素對計量結果產(chǎn)生相應的影響，采取合理控制油品溫度、油品流量,加強巡檢制度等措施,可以降低計量時帶來的誤差。對產(chǎn)生誤差的原因進行認真分析，依靠技術進步建立并完善計量標準,同時要不斷學習業(yè)務知識,提高員工的素質(zhì)和基礎管理工作能力,才能使計量精度更正確，使輸送損耗得以減少。
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