摘要:用于原油動態交接的計量方法一般采用流量計。計量過程中流量計系數、溫度、油品物性等變化會導致流量計出現一定的誤差,對原油計量結果產生相應的影響。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,提高原油動態計量精度,控制管輸原油外銷損耗。
目前,石油行業原油交接主要以動態交接計量為主,與靜態交接計量相比動態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風險等優勢。本文通過對某油田動態計量的分析找出影響動態交接計量的因素及合理的控制方法。
1影響原油動態交接計量的因素分析
油田原油交接計量根據GB/T9109.5--2017《石油和液體石油產品動態計量第5部分:油量計算》要求進行油量計算,其中原油質量計算公式如式(1)所示:
式中:m---原油在空氣中的淨質量,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;CpI---原油體積壓力修正系數;Cui---原油體積溫度修正系數;Fa---空氣浮力修正系數;Csw---原油質量含油系數。
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、體積流量、壓力等方面。
2流量計系數對計量誤差的影響
對于容積式流量計來說，檢定流量計時的流量計系數是影響原油動態交接計量時油量計算的一個重要指標。在實際工作中,發現介質的溫度、黏度、壓力對容積式流量計系數影響較大。
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據進行分析。選用其中變化明顯的4次檢定流量數據,流量計系數與溫度關系變化如圖1所示。4次檢定數據出現規律性的變化,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的大小。
流量計系數對原油動態交接計量的影響大，而溫度對流量計系數的影響尤為重要。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V1,一定時間內轉子轉動次數為N,則在該時間內流過的流體體積V1計算如式(2)所示:
通常計量轉子的轉數是通過一定轉速比的減速機構傳到計數器，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,是流量計計數器的轉數比和計數器的指針轉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據,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,流量計系數變化趨勢如圖3所示。由圖3看出,中流量運行狀況最優。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。
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，當流體黏度增大時,流量計內流動阻力增大，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,檢定系統間若發生漏失將對流量計系數造成更大的影響。例如,排污閥內漏、四通閥內漏及其他相關閥門內漏等,會造成流量計系數急劇降低。
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、器差調整器失靈等故障會造成較大的計量誤差,因此要經常檢查流量計運行是否正常,有無異常雜音,計數器是否正常,各潤滑點是否缺潤滑油等，及時發現問題，減小誤差。
一般情況下,新安裝的流量計經過磨合期后，運動部件運轉圓滑，各處間隙均勻,漏失量減少,流量計系數降低。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,流量計系數增大。
4降低計量系數誤差的方法和措施
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,尤其對MF值影響很大。當檢定流體溫度變化頻繁,或環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,會造成計量系數誤差的增大。為降低溫度對測量過程中計量系數誤差的影響,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達到的溫度基本一致。
4.2控制油品物性變化
在生產中,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部結構造成不同程度磨損,黏度過高會使刮板與內腔間隙變大,造成漏失量增大。
5結束語
通過分析原油交接動態計量中流量計系數、體積流量、壓力等因素對計量結果產生相應的影響，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,同時要不斷學習業務知識,提高員工的素質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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