注水站流量計(jì)在線測試方法的探討

湯國慶 王春光 劉董宇 董艾平 王樹棟

勝利油田 技術(shù)檢測中心計(jì)量所 （山東 東營 257001）

注水站流量計(jì)在線測試方法的探討

湯國慶 王春光 劉董宇 董艾平 王樹棟

勝利油田 技術(shù)檢測中心計(jì)量所 （山東 東營 257001）

對(duì)勝利油田注水流量計(jì)量現(xiàn)狀進(jìn)行了調(diào)研分析，提出了用現(xiàn)場注水罐作標(biāo)準(zhǔn)器，對(duì)注水流量計(jì)進(jìn)行在線測試的方法，解決注水流量計(jì)量不準(zhǔn)的問題。通過現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)分析，證明了該測試方法的可行性。

注水站 注水流量計(jì) 在線測試

勝利油田各注水站使用的注水流量計(jì)多為電磁流量計(jì)，數(shù)量大約400多臺(tái)，口徑從DN100～DN400不等，其中多數(shù)為DN300。一般自安裝使用后，從來沒有檢定過，造成注水量計(jì)量誤差大。根據(jù)對(duì)勝利油田孤島采油廠、現(xiàn)河采油廠、勝利采油廠、東辛采油廠的調(diào)研，注水誤差基本在10%～20%，因配水間的小口徑注水儀表大部分定期進(jìn)行檢定，因此計(jì)算水量誤差時(shí)，以配水間井口水量為準(zhǔn)。流量計(jì)沒有定期檢定的原因：一是目前勝利油田沒有對(duì)大口徑流量計(jì)進(jìn)行檢定的裝置；二是外送檢定綜合費(fèi)用高；三是流量計(jì)的拆裝麻煩。

流量計(jì)不能定期檢定，使得注水站打出去的水量無法準(zhǔn)確計(jì)量，造成油井多注或欠注，注水量多了，會(huì)造成地層紊亂，采出液含水量明顯上升；注水量少了，會(huì)造成地層壓力下降，采不出液量。可見，注水量的準(zhǔn)確計(jì)量直接影響到油田生產(chǎn)大局，對(duì)油田穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)起到十分重要的作用。同時(shí)油田每年都對(duì)各采油廠進(jìn)行注水系統(tǒng)效率測試，測試時(shí)需采用注水量參數(shù)，由于注水儀表誤差大，測出的注水量不準(zhǔn)，系統(tǒng)效率必然不準(zhǔn)，使管理部門不能及時(shí)掌握準(zhǔn)確的生產(chǎn)工況。另外隨著油田在勘探開發(fā)領(lǐng)域全面推行數(shù)字化管理，也需要準(zhǔn)確可靠的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

為了給油田開發(fā)、生產(chǎn)管理部門提供準(zhǔn)確可靠的第一手資料，使他們及時(shí)掌握原油生產(chǎn)動(dòng)態(tài)，開發(fā)適合油田的大口徑注水流量計(jì)在線測試裝置就顯得十分重要。這種裝置應(yīng)具備操作方便、測量范圍寬、準(zhǔn)確度高、維修容易等特點(diǎn)，為油田的大口徑注水流量計(jì)測試提供一條行之有效的途徑。

技術(shù)方案

通過技術(shù)咨詢和現(xiàn)場調(diào)研，對(duì)解決注水站注水流量誤差大的問題提出了3種技術(shù)方案：一是建立大口徑流量計(jì)的檢定裝置，離線檢定注水流量計(jì)；二是用超聲波流量計(jì)在線測試流量計(jì)；三是用注水站注水罐在線測試流量計(jì)。

如果按方案一建立一套大口徑流量計(jì)檢定裝置，存在著裝置投資大（每套裝置費(fèi)用200萬左右）、回收期長等問題，而且非實(shí)液檢定會(huì)帶來一定的檢定誤差，另外檢定一臺(tái)流量計(jì)必須兩拆兩卸，大口徑流量計(jì)的拆裝難度相當(dāng)大。因此方案一不易實(shí)施。

如果按方案二實(shí)施，現(xiàn)場技術(shù)條件難以滿足要求。一是現(xiàn)有管線都存在不同程度的腐蝕、生銹或結(jié)垢問題，管壁厚度不均，前后直管段難以滿足超聲波流量計(jì)安裝條件；二是各個(gè)注水站的污水成分不相同，超聲波在不同成分的污水中的傳播速度也不相同，給準(zhǔn)確測量帶來一定難度；三是采用超聲波檢測方法的現(xiàn)場改造投資較大。因此方案二難以實(shí)施。

如果按方案三實(shí)施，采用注水罐在線測試注水流量計(jì)，按照國家檢定規(guī)程對(duì)注水站內(nèi)的注水罐進(jìn)行容積檢定，能夠保證700m3以上的注水罐的準(zhǔn)確度等級(jí)達(dá)到0.1級(jí)。這樣充分利用注水站現(xiàn)有的注水罐作為測試流量計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)器，節(jié)約了投資，并且不需要流程改造，因此推薦采用方案三。流程原理見圖1。

具體方法如下：

（1）對(duì)站內(nèi)注水罐進(jìn)行容積檢定，得到注水罐容積表。具體步驟按照J(rèn)JG 168—1987立式金屬罐容量檢定規(guī)程操作；

（2）用注水罐在線檢定注水流量計(jì)，得出流量計(jì)測量誤差。具體步驟按照J(rèn)JG 198—1994速度式流量計(jì)檢定規(guī)程操作。

現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)

1 實(shí)驗(yàn)原理

目前，油田注水站安裝的注水流量計(jì)準(zhǔn)確度等級(jí)大多為1級(jí)，最高等級(jí)為0.5級(jí)，選擇某一注水站進(jìn)行現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)，該站的注水流量計(jì)為檢定合格的0.5級(jí)流量計(jì)，用由注水罐組成的標(biāo)準(zhǔn)裝置在線測試該注水流量計(jì)，若得出的測試結(jié)果與該流量計(jì)檢定證書一致（流量計(jì)的準(zhǔn)確度等級(jí)為0.5級(jí)），證明注水罐可以作為在線測試注水流量計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)容器，由注水罐組成的標(biāo)準(zhǔn)裝置可以在線測試準(zhǔn)確度等級(jí)為0.5級(jí)的注水流量計(jì)。否則，注水罐就不能作為標(biāo)準(zhǔn)器對(duì)現(xiàn)場注水流量計(jì)進(jìn)行在線測試。

2 實(shí)驗(yàn)方法

實(shí)驗(yàn)結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際工況，采用對(duì)站內(nèi)注水罐進(jìn)行容積檢定，得到注水罐容積表。然后用注水罐組成的檢定裝置在線檢測經(jīng)國家級(jí)計(jì)量檢定部門檢定合格的0.5級(jí)電磁流量計(jì)，得出該電磁流量計(jì)的有關(guān)技術(shù)指標(biāo)，與檢定證書上的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。

3 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及結(jié)果

在東辛采油廠采油一礦辛四注水站4號(hào)注水管線上，安裝了經(jīng)國家級(jí)計(jì)量檢定部門檢定合格的0.5級(jí)的電磁流量計(jì),由注水罐組成的標(biāo)準(zhǔn)裝置對(duì)該流量計(jì)進(jìn)行在線測試。經(jīng)過半個(gè)月的現(xiàn)場試驗(yàn)，測試結(jié)果為：該電磁流量計(jì)的基本誤差為1.65%，未達(dá)到≤0.5%的要求。

通過對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析研究,發(fā)現(xiàn)每次試驗(yàn)的第一組數(shù)據(jù)誤差都比較大,其原因是測試人員在疏導(dǎo)完流程，將注水罐進(jìn)出口閥門調(diào)整結(jié)束后，立即到罐頂檢測第一組數(shù),這時(shí)注水罐進(jìn)水閘門剛關(guān)閉,罐內(nèi)的液位還未穩(wěn)定,造成第一組檢尺數(shù)據(jù)誤差大。針對(duì)以上問題,項(xiàng)目組對(duì)試驗(yàn)過程進(jìn)行了改進(jìn)，測試人員在調(diào)整好流程后，穩(wěn)定10min再檢測第一組數(shù)據(jù)，這樣測試數(shù)據(jù)的重復(fù)性較好。試驗(yàn)方法改進(jìn)后，在辛四注進(jìn)行了一個(gè)月的現(xiàn)場試驗(yàn)，測出的數(shù)據(jù)誤差達(dá)到了≤0.5%的要求，部分?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)果見表1。

表1 流量測試誤差統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)

推廣應(yīng)用前景

勝利油田現(xiàn)有的大口徑注水流量計(jì)基本上都存在計(jì)量誤差大，無法在油田檢定，外出送檢工作量大，成本高等問題。通過對(duì)孤島、勝采、東辛、現(xiàn)河幾個(gè)采油廠的注水站打出去的水量與配水間注入地下的水量進(jìn)行對(duì)比，可以看出注水流量誤差很大，最大的為22.6%，最小為12.8%。針對(duì)以上問題，提出了注水站注水流量計(jì)在線測試方法。通過在東辛采油一礦辛四注水站近3個(gè)月的現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)，取得了較理想的實(shí)驗(yàn)效果。該測試方法在油田推廣應(yīng)用具有以下幾方面的優(yōu)勢(shì)：

（1）解決了注水站注水流量計(jì)的在線檢測問題，減少了送檢費(fèi)用。

（2）不用對(duì)注水站現(xiàn)有流程進(jìn)行任何改造，基本不會(huì)對(duì)現(xiàn)場實(shí)際生產(chǎn)造成影響，可操作性強(qiáng)，節(jié)省了現(xiàn)場流程改造費(fèi)用。

（3）油田每年都要對(duì)各采油廠的注水系統(tǒng)效率進(jìn)行測試，其中用到注水流量這一數(shù)據(jù)，注水量的準(zhǔn)確與否直接影響著注水系統(tǒng)效率的準(zhǔn)確性。用研制出來的測試系統(tǒng)能夠比較準(zhǔn)確地測出流量計(jì)的注水量，可以為系統(tǒng)效率測試提供可靠的流量數(shù)據(jù)。

（4）在這套測試系統(tǒng)中，實(shí)際只用到注水罐6m以上的容積量，底部的容積對(duì)測試沒有影響，因此不用對(duì)現(xiàn)場的注水罐清罐就能進(jìn)行容積檢定（只需用“外測圍尺法”測出罐的基本外直徑，用“具導(dǎo)軌光學(xué)徑向測量儀”測出各圈板與基本外直徑的徑向偏差，超聲波測厚儀測出各圈板罐壁厚度，用標(biāo)準(zhǔn)鋼卷尺測出各圈板的高度等基本參數(shù)），并能保證使用段罐的容積的準(zhǔn)確度等級(jí)達(dá)到0.1%。

（5）油田注水流程都是由設(shè)計(jì)院按照注水規(guī)范統(tǒng)一設(shè)計(jì)的，具有通用性。因此在東辛采油廠的實(shí)驗(yàn)也適用于其他采油廠。

結(jié)論及認(rèn)識(shí)

1 結(jié)論

（1）通過實(shí)驗(yàn)可知，0.5級(jí)的電磁流量計(jì)經(jīng)由注水罐組成的標(biāo)準(zhǔn)裝置在線測試，得出電磁流量計(jì)的誤差為＜0.5%，因此用注水罐組成的標(biāo)準(zhǔn)裝置在線測試注水流量計(jì)滿足量值傳遞要求，是可行的。

（2）用注水罐組成的標(biāo)準(zhǔn)裝置對(duì)大口徑注水流量計(jì)進(jìn)行在線測試時(shí)間應(yīng)在每年的5～10月之間，否則天氣太冷注水罐內(nèi)的浮油凝固厚度不均勻，給檢尺帶來較大的誤差。

2 認(rèn)識(shí)

利用注水罐在線測試大口徑流量計(jì)，要求測試人員做好以下幾方面工作：

（1）數(shù)據(jù)的一致性。現(xiàn)場測試時(shí)由于沒有自動(dòng)控制裝置，只能通過秒表計(jì)時(shí)，在同一時(shí)刻進(jìn)行注水罐檢尺和讀取流量計(jì)示值。這要求檢測人員要有高度的責(zé)任心。

（2）動(dòng)態(tài)檢尺。在測試過程中由于是動(dòng)態(tài)檢尺，所以測試人員要具備較好的操作技能，保證起點(diǎn)、終點(diǎn)下放檢尺的速度一致，減少系統(tǒng)誤差。

（3）注水罐進(jìn)出口閥門的密封性。需要保證注注水罐進(jìn)出口閥門的密封性，防止測試過程中水再進(jìn)入注水罐，影響測試準(zhǔn)確性。

A study is carried out on the measuring status of water-injection flow rate in Shengli Oilfield.Then it has been suggested in the paper that field water-injection tank should be used as the standard equipment in order to make the online test on water-injection flow-meter and solve the problem of inaccurate measurement about water-injection flow rate.At last,field test and data analysis have proved the feasibility of this testing method.

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2010-01-20