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电磁流量计在注水站的在线检定方法研究与探讨
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本文概述
油田的注水站是油田作业中非常重要的生产环节，目前，在国内的各大注水站使用的注水流量计绝大部分为电磁流量计，口径分别在DN100至DN400以内不等，根据我们的总结数据，大部分为DN300的电磁流量计。电磁流量计在出厂时都检定合格出厂，在油田投产后，往往因为缺乏在线检定的方法，自流量计安装后便不再检定，随着测量误差的累积，导致注水量误差过大，给生产的精确控制带来不良影响。因此如何实现油田开发与生产过程上在线检定方法对于为生产管理部门提供准确可靠的第一手资料，使他们及时掌握原油生产动态具有非常重要的意义。
根据润中仪表科技的技术人员现场走访与调研，收集到的数据是目前各大油田注水站的注水误差基本在10%-20%，因配水间的小口径注水仪表大部分进行定期检定，因此计算注水量误差时，以配水间井口水量为准。流量计没有定期检定的原因：
一是目前许多油田没有对大口径流量计进行检定的装置；
二是外送检定综合费用高；
三是流量计拆装麻烦。
流量计不能定期检定，使得注水站打出去的水量无法准确计量，造成油井多注或欠注。注水量多会造成地层紊乱，采出液含水量明显上升；注水量少会造成地层压力下降，采不出液量。可见，注水量的准确计量直接影响油田生产大局，对油田稳产高产发挥着十分重要的作用。同时，油田每年都对各采油单位进行注水系统效率测试，测试时需采用注水量参数，由于注水仪表误差大、测出的注水量不准、系统效率较低，使管理部门不能及时掌握准确的生产工况。
另外，随着油田在勘探开发领域全面推行数字化管理，也需要准确可靠的基础数据。为了给油田开发、生产管理部门提供准确可靠的第一手资料，使他们及时掌握原油生产动态，适合油田大口径注水流量计在线检定方法就显得十分重要。
二、技术方案
通过技术咨询和现场调研，对解决注水站注水流量误差大的问题提出了三种技术方案：
方案一：建立大口径流量计的检定装置，离线检定注水流量计；方案二：用超声波流量计在线检定流量计；方案三：用注水站注水罐在线检定流量计。
如果按方案一建立一套大口径流量计检定装置，存在着装置投资大（每套装置费用200万元左右）、回收周期长等问题，而且非实液检定会带来一定的检定误差，另外检定一台流量计必须两拆两卸，大口径流量计的拆装难度相当大。因此方案一不易实施。如果按方案二实施，现场技术条件难以满足要求。一是现有管线都存在不同程度的腐蚀、生锈或结垢问题，管壁厚度不均，前后直管段难以满足超声波流量计安装条件。二是各个注水站的污水成分不相同，超声波在不同成分的污水中传播速度也不相同，给准确测量带来一定难度。三是采用超声波检测方法的现场改造投资较大。因此方案二也难以实施。如果按方案三实施，采用注水罐在线检定注水流量计，按照国家检定规程对注水站内的注水罐进行容积检定，能够保证700m3以上的注水罐的准确度等级达到0.1级。这样充分利用注水站现有的注水罐作为测试流量计的标准器，节约了投资，并且不需要流程改造，因此推荐采用方案三。具体方法如下：
1.对站内注水罐进行容积检定，得到注水罐容积表。具体步骤按照JJG168-2005《立式金属罐容量》检定规程操作。
2.用注水罐在线检定注水流量计，得出流量计测量误差。具体步骤按照JJG198-1994 《速度式流量计》检定规程操作。
三、现场实验
1.实验原理
目前，油田注水站安装的注水流量计准确度等级大多为1级，最高等级为0.5级，选择某一注水站进行现场实验，该站的注水流量计为检定合格的0.5级流量计，用由注水罐组成的标准装置在线检定该注水流量计，若得出的测试结果与该流量计检定证书一致（流量计的准确度等级为0.5级），证明注水罐可以作为在线检定注水流量计的标准容器，由注水罐组成的标准装置可以在线检定准确度等级为0.5级的注水流量计。否则，注水罐就不能作为标准器对现场注水流量计进行在线检定。
2.实验方法
实验结合现场实际工况，采用对站内注水罐进行容积检定，得到注水罐容积表。然后用注水罐组成的检定装置在线检定经国家级计量检定部门检定合格的0.5级电磁流量计，得出该电磁流量计的有关技术指标，与检定证书上的数据进行比较。
3.实验内容及结果
在某注水站注水管线上，安装了经国家级计量检定部门检定合格的0.5级的电磁流量计，由注水罐组成的标准装置对该流量计进行在线检定。经过半个月的现场试验，测试结果为：该电磁流量计的基本误差为1.65%，未达到≤0.5%的要求。通过对实验数据进行分析研究，发现每次试验的第一组数据误差都比较大，其原因是测试人员在疏导完流程，将注水罐进出口阀门调整结束后，立即到罐顶检测第一组数，这时注水罐进水闸门刚关闭，罐内的液位还未稳定，造成第一组检尺数据误差大。针对以上问题，对试验过程进行了改进，测试人员在调整好流程后，稳定10min再检测第一组数据，这样测试数据的重复性则较好。试验方法改进后，在注水站进行了1个月的现场试验，测出的数据误差达到了≤0.5%的要求。
四、推广应用前景
通过在注水站近3个月的现场实验，取得了较理想的实验效果。该测试方法在油田推广应用具有以下几方面的优势：
1.解决了注水站注水流量计的在线检测问题，减少了送检费用。
2.不用对注水站现有流程进行任何改造，基本不会对现场实际生产造成影响，可操作性强，节省了现场流程改造费用。
3.油田每年都要对各采油厂的注水系统效率进行测试，其中用到注水流量这一数据，注水量的准确与否直接影响注水系统效率的准确性。用研制出来的测试系统能够比较准确地测出流量计的注水量，可以为系统效率测试提供可靠的流量数据。
4.在这套测试系统中，实际只用到注水罐6m以上的容积量，底部的容积对测试没有影响，因此不用对现场的注水罐清罐就能进行容积检定（只需用“外测围尺法”测出罐的基本外直径，用“具导轨光学径向测量仪”测出各圈板与基本外直径的径向偏差，超声波测厚仪测出各圈板罐壁厚度，用标准钢卷尺测出各圈板的高度等基本参数）。能保证使用段罐的容积的准确度等级达到0.1%。
五、结论及认识
1.通过实验可知，0.5级的电磁流量计经由注水罐组成的标准装置在线检定，得出电磁流量计的误差<0.5%，因此用注水罐组成的标准装置在线检定注水流量计满足量值传递要求，是可行的。
2.用注水罐组成的标准装置对大口径注水流量计进行在线检定时间应在每年的5-10月之间，否则天气太冷注水罐内的浮油凝固厚度不均匀，给检尺带来较大的误差。
3.现场测试时由于没有自动控制装置，只能通过秒表计时，在同一时刻进行注水罐检尺和读取流量计示值。这要求检测人员有高度的责任心。注水灌顶部检尺人员和流量计处读数人员一定要在约定的时刻同时操作。
4.在测试过程中由于是动态检尺，所以测试人员要具备较好的操作技能，测量时间一到，迅速检尺，既要做到操作熟练，还要尽量做到每次下放检尺的速度一致。操作过程中保证起点、终点下放检尺的速度一致，可以减少系统误差。
5.需要保证注水罐进出口阀门的密封性，防止测试过程中水再进入注水罐，影响测试准确性
油田的注水站是油田作业中非常重要的生产环节，目前，在国内的各大注水站使用的注水流量计绝大部分为电磁流量计，口径分别在DN100至DN400以内不等，根据我们的总结数据，大部分为DN300的电磁流量计。电磁流量计在出厂时都检定合格出厂，在油田投产后，往往因为缺乏在线检定的方法，自流量计安装后便不再检定，随着测量误差的累积，导致注水量误差过大，给生产的精确控制带来不良影响。因此如何实现油田开发与生产过程上在线检定方法对于为生产管理部门提供准确可靠的第一手资料，使他们及时掌握原油生产动态具有非常重要的意义。
根据润中仪表科技的技术人员现场走访与调研，收集到的数据是目前各大油田注水站的注水误差基本在10%-20%，因配水间的小口径注水仪表大部分进行定期检定，因此计算注水量误差时，以配水间井口水量为准。流量计没有定期检定的原因：
一是目前许多油田没有对大口径流量计进行检定的装置；
二是外送检定综合费用高；
三是流量计拆装麻烦。
流量计不能定期检定，使得注水站打出去的水量无法准确计量，造成油井多注或欠注。注水量多会造成地层紊乱，采出液含水量明显上升；注水量少会造成地层压力下降，采不出液量。可见，注水量的准确计量直接影响油田生产大局，对油田稳产高产发挥着十分重要的作用。同时，油田每年都对各采油单位进行注水系统效率测试，测试时需采用注水量参数，由于注水仪表误差大、测出的注水量不准、系统效率较低，使管理部门不能及时掌握准确的生产工况。
另外，随着油田在勘探开发领域全面推行数字化管理，也需要准确可靠的基础数据。为了给油田开发、生产管理部门提供准确可靠的第一手资料，使他们及时掌握原油生产动态，适合油田大口径注水流量计在线检定方法就显得十分重要。
二、技术方案
通过技术咨询和现场调研，对解决注水站注水流量误差大的问题提出了三种技术方案：
方案一：建立大口径流量计的检定装置，离线检定注水流量计；方案二：用超声波流量计在线检定流量计；方案三：用注水站注水罐在线检定流量计。
如果按方案一建立一套大口径流量计检定装置，存在着装置投资大（每套装置费用200万元左右）、回收周期长等问题，而且非实液检定会带来一定的检定误差，另外检定一台流量计必须两拆两卸，大口径流量计的拆装难度相当大。因此方案一不易实施。如果按方案二实施，现场技术条件难以满足要求。一是现有管线都存在不同程度的腐蚀、生锈或结垢问题，管壁厚度不均，前后直管段难以满足超声波流量计安装条件。二是各个注水站的污水成分不相同，超声波在不同成分的污水中传播速度也不相同，给准确测量带来一定难度。三是采用超声波检测方法的现场改造投资较大。因此方案二也难以实施。如果按方案三实施，采用注水罐在线检定注水流量计，按照国家检定规程对注水站内的注水罐进行容积检定，能够保证700m3以上的注水罐的准确度等级达到0.1级。这样充分利用注水站现有的注水罐作为测试流量计的标准器，节约了投资，并且不需要流程改造，因此推荐采用方案三。具体方法如下：
1.对站内注水罐进行容积检定，得到注水罐容积表。具体步骤按照JJG168-2005《立式金属罐容量》检定规程操作。
2.用注水罐在线检定注水流量计，得出流量计测量误差。具体步骤按照JJG198-1994 《速度式流量计》检定规程操作。
三、现场实验
1.实验原理
目前，油田注水站安装的注水流量计准确度等级大多为1级，最高等级为0.5级，选择某一注水站进行现场实验，该站的注水流量计为检定合格的0.5级流量计，用由注水罐组成的标准装置在线检定该注水流量计，若得出的测试结果与该流量计检定证书一致（流量计的准确度等级为0.5级），证明注水罐可以作为在线检定注水流量计的标准容器，由注水罐组成的标准装置可以在线检定准确度等级为0.5级的注水流量计。否则，注水罐就不能作为标准器对现场注水流量计进行在线检定。
2.实验方法
实验结合现场实际工况，采用对站内注水罐进行容积检定，得到注水罐容积表。然后用注水罐组成的检定装置在线检定经国家级计量检定部门检定合格的0.5级电磁流量计，得出该电磁流量计的有关技术指标，与检定证书上的数据进行比较。
3.实验内容及结果
在某注水站注水管线上，安装了经国家级计量检定部门检定合格的0.5级的电磁流量计，由注水罐组成的标准装置对该流量计进行在线检定。经过半个月的现场试验，测试结果为：该电磁流量计的基本误差为1.65%，未达到≤0.5%的要求。通过对实验数据进行分析研究，发现每次试验的第一组数据误差都比较大，其原因是测试人员在疏导完流程，将注水罐进出口阀门调整结束后，立即到罐顶检测第一组数，这时注水罐进水闸门刚关闭，罐内的液位还未稳定，造成第一组检尺数据误差大。针对以上问题，对试验过程进行了改进，测试人员在调整好流程后，稳定10min再检测第一组数据，这样测试数据的重复性则较好。试验方法改进后，在注水站进行了1个月的现场试验，测出的数据误差达到了≤0.5%的要求。
四、推广应用前景
通过在注水站近3个月的现场实验，取得了较理想的实验效果。该测试方法在油田推广应用具有以下几方面的优势：
1.解决了注水站注水流量计的在线检测问题，减少了送检费用。
2.不用对注水站现有流程进行任何改造，基本不会对现场实际生产造成影响，可操作性强，节省了现场流程改造费用。
3.油田每年都要对各采油厂的注水系统效率进行测试，其中用到注水流量这一数据，注水量的准确与否直接影响注水系统效率的准确性。用研制出来的测试系统能够比较准确地测出流量计的注水量，可以为系统效率测试提供可靠的流量数据。
4.在这套测试系统中，实际只用到注水罐6m以上的容积量，底部的容积对测试没有影响，因此不用对现场的注水罐清罐就能进行容积检定（只需用“外测围尺法”测出罐的基本外直径，用“具导轨光学径向测量仪”测出各圈板与基本外直径的径向偏差，超声波测厚仪测出各圈板罐壁厚度，用标准钢卷尺测出各圈板的高度等基本参数）。能保证使用段罐的容积的准确度等级达到0.1%。
五、结论及认识
1.通过实验可知，0.5级的电磁流量计经由注水罐组成的标准装置在线检定，得出电磁流量计的误差<0.5%，因此用注水罐组成的标准装置在线检定注水流量计满足量值传递要求，是可行的。
2.用注水罐组成的标准装置对大口径注水流量计进行在线检定时间应在每年的5-10月之间，否则天气太冷注水罐内的浮油凝固厚度不均匀，给检尺带来较大的误差。
3.现场测试时由于没有自动控制装置，只能通过秒表计时，在同一时刻进行注水罐检尺和读取流量计示值。这要求检测人员有高度的责任心。注水灌顶部检尺人员和流量计处读数人员一定要在约定的时刻同时操作。
4.在测试过程中由于是动态检尺，所以测试人员要具备较好的操作技能，测量时间一到，迅速检尺，既要做到操作熟练，还要尽量做到每次下放检尺的速度一致。操作过程中保证起点、终点下放检尺的速度一致，可以减少系统误差。
5.需要保证注水罐进出口阀门的密封性，防止测试过程中水再进入注水罐，影响测试准确性
