原油交接計量誤差分析

尚立光，李 紅，王 寧，李曉娜，程宏偉

（長慶油田第一采油廠王窯集輸大隊 陜西 延安 716000）

目前，國內(nèi)各大油田原油計量方式基本都采用靜態(tài)計量和動態(tài)計量兩種[1-2]，安塞油田王窯集輸大隊靜態(tài)交接計量系統(tǒng)采用的是立式金屬罐，動態(tài)交接計量系統(tǒng)為容積式腰輪流量計。由于在計量交接過程中，計量誤差不可避免[3-4]，并因此給交接雙方帶來一定的經(jīng)濟(jì)影響，所以，如何降低計量誤差，提高計量準(zhǔn)確度對于交接雙方有著致關(guān)重要的作用[5-6]。

1 引起計量誤差的因素分析

在SY5669《石油及液體石油產(chǎn)品立式金屬罐交接計量規(guī)程》及GB9110《原油立式金屬罐計量油量計算方法》中規(guī)定，立式金屬罐計量系統(tǒng)總不確定度為0.35%，其構(gòu)成可由油罐容積檢定不確定度為0.2%；量油尺測量液位時允許有1 mm的誤差，不確定度為0.01%；溫度測量時，估讀至0.25℃，不確定度為0.1%；測量密度時，估計值讀至0.000 1 g/cm3，不確定度為0.01%；含水量分析時，讀至0.03%，不確定度為0.03%組成。

再進(jìn)一步考慮人為的因素，合計σ為0.35%。

從以上立式金屬罐計量系統(tǒng)總不確定度的構(gòu)成并結(jié)合動態(tài)計量交接過程分析可知，安塞油田在原油交接計量過程中，造成油品計量誤差的原因主要有4個方面，即立式金屬罐容積計量誤差、計量器具誤差、人為操作誤差以及分析化驗過程造成的誤差。

1.1 立式金屬罐容積計量誤差

1.1.1 容積標(biāo)定誤差

根據(jù)JJG168-8《7立式金屬罐容量》試行檢定規(guī)程規(guī)定，容量為100～700 m3的油罐，檢定的總不確定度不大于0.2%；容量為700 m3以上的油罐，檢定的總不確定度不大于0.1%，置信度為95%，臥式金屬罐依據(jù)JJG266-81《臥式金屬罐容積》檢定規(guī)程檢定規(guī)程所標(biāo)定的容積，與實際容積之間的誤差不超過±0.5%。這說明在進(jìn)行油罐容積標(biāo)定時就已經(jīng)存在了誤差。此外，由于油罐罐底按照設(shè)計均有一個斜度約0.15%，由于施工質(zhì)量、地質(zhì)、實際儲油量等因素的影響，在負(fù)重后油罐底板會產(chǎn)生可恢復(fù)的彈性變形，這一彈性變形對計量結(jié)果有一定程度的影響，根據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)介紹，這一未經(jīng)計算的底量誤差接近于可用容量的0.3%。這嚴(yán)重影響著油品計量的準(zhǔn)確性。

1.1.2 罐內(nèi)壁結(jié)蠟

油罐在使用過程中，因油罐受熱，溫度受一定條件的限制，造成原油溫度不均導(dǎo)致冠壁結(jié)蠟，由于蠟層有一定的厚度且不能流動，因此油罐的直徑縮小了，相對較少了油罐的有效面積。

1.1.3 油罐底部變形

油罐罐底在設(shè)計安裝時都有一個從罐縱軸為中心，向罐壁傾斜，斜度約為0.15%的突起部分，油罐進(jìn)油后，因鋼板材質(zhì)、罐下土質(zhì)及施工質(zhì)量等原因，使罐底變形。罐底變形有彈性變形和永久變形兩種，兩種變形對計量的準(zhǔn)確性均有影響。

1）彈性變形對計量的影響。如某金屬油罐，檢定時確定罐底凸體體積為100 m3，裝滿后凸體高度下降8 mm，其體積為50 m3，若已知前尺油高 1.5 m，查容積表油量為1 050 m3，后尺油高13.5 m，查容積表油量為9 450 m3。

檢尺計算油量 V檢=9 450－1 050=8 400（m3）

實際油量因罐底下移使罐容積增加50 m3，V實=8 400+50=8 450（m3）。用此罐收油，每次滿罐供方比計算油量多付50 m3。

2）永久變形對計量的影響。有些有罐使用一段時間后，罐底由凸?fàn)钭冃螢榘夹?，并且不再改變而成為永久性變形。產(chǎn)生永久性變形，如果發(fā)生在油罐兩個檢定周期之間，對油品計量將會有一定影響。

由于罐底成凹形，罐內(nèi)實際容積等于容積表的值再加上罐底凸體積容積和凹陷處的容積，即：

永久性變形主要是空罐的底油量增加，在清罐后初次進(jìn)油時應(yīng)考慮底油量。

1.1.4 量油管堵塞

立式金屬罐運(yùn)行時間過長，其罐底就會沉積下厚厚的油泥（沙）層，如果不及時清理，使其量油管底部被堵，最終導(dǎo)致量油管內(nèi)液位與大罐內(nèi)液位變化不同步，從而大大影響計量精度。

1.2 計量器具誤差

1.2.1 流量計容積計量誤差

由于設(shè)計、工藝等因素的影響，流量計本身就存在一定誤差，另外，流量計在使用過程中受到流體性質(zhì)（粘度、比熱等）和流體狀態(tài)（溫度、壓力、流量等）的影響時，其流量特性也會發(fā)生變化，因而也會影響該流量計的計量精度，這就需要定期對流量計進(jìn)行校驗。

1）交接用的流量計國標(biāo)規(guī)定每6個月必須檢定一次，且用于原油貿(mào)易計量的流量計，其體積基本誤差應(yīng)不大于0.2%。如果不按時進(jìn)行標(biāo)定調(diào)整，其誤差會越來越大，影響交接的公平性，現(xiàn)王窯集輸大隊各站交油流量計很難做到6個月標(biāo)定一次。

2）流量計在不同流量點(diǎn)其修正系數(shù)不一樣，我廠外交流量計各流量點(diǎn)的系數(shù)如表1。由于目前還未實行系數(shù)交接，很多流量點(diǎn)就對我方不利，從而造成很大的計量誤差。

表1 流量計檢定系數(shù)表Tab.1 Flowmeter calibration coefficient table

1.2.2 量油尺誤差

量油尺在進(jìn)行檢定過程中，由于一些人為因素，加于尺帶的實際拉力與規(guī)定值（10N）之間會有一定的差異，因此在標(biāo)定時就已產(chǎn)生了誤差；另外，貿(mào)易交接用量油尺的檢定周期為半年，由于量油尺本身由薄鋼帶制成，頻繁使用，即使在檢定周期內(nèi)，尺帶也會產(chǎn)生打卷或變形，從而使測量油高值往往大于實際值，這對收油方來說，必然會造成虧損。

1.2.3 密度計誤差

GB1884－8《石油和液體石油產(chǎn)品密度計測定法》規(guī)定，連續(xù)測定兩個結(jié)果之差不應(yīng)超過下列數(shù)值，即SY－Ⅰ型石油密度計允許差數(shù)為±0.000 5 g/cm3；SY－Ⅱ型石油密度計允許差數(shù)為±0.001 g/cm3。目前王窯集輸大隊使用的密度計型號為SY－05型，該密度計彎月面的修正值為0.000 7 g/cm3，這一數(shù)值對貿(mào)易交接來說，是一個不容忽視的因素。

1.2.4 溫度計誤差

測量石油液體使用的溫度計最小分度值為0.2℃。如果檢定時不給出修正值或給出錯誤的修正值，使用時就會造成測量溫度的誤差。

1.3 人為操作誤差

在油品計量的整個環(huán)節(jié)中，大部分需要人工操作（流量計量除外），只要有一處發(fā)生誤操作或計算錯誤，就會造成油品計量結(jié)果誤差。

1.3.1 油高測量誤差

油高是直接反映罐內(nèi)儲液容量的重要參數(shù)之一。如果計量不準(zhǔn)，就會產(chǎn)生人為誤差。在油品高度計量時，油罐內(nèi)徑越大，產(chǎn)生的誤差就越大。正確的測量應(yīng)該在達(dá)到一定的穩(wěn)油時間后進(jìn)行：即進(jìn)油終止，液面已趨向穩(wěn)定或泡沫消失時進(jìn)行。液面的穩(wěn)定時間，罐車、臥式油罐：輕質(zhì)油不少于15 min，重質(zhì)油不少于30 min；立式油罐：輕質(zhì)油不少于30 min，重質(zhì)油不少于3 h。未達(dá)到穩(wěn)油時間即進(jìn)行測量操作，其測量值于真實值之間勢必會存在一定誤差。通過對潤滑油泡沫影響鐵路油罐裝油數(shù)量的試驗結(jié)果表明，該誤差在±0.1%左右。因此，這就要求計量員嚴(yán)格按照規(guī)程操作，排除計量時可能出現(xiàn)的虛假性。此外，油罐檢尺一般在檢尺孔的檢尺管內(nèi)下尺，檢尺管的位置一般設(shè)在靠近關(guān)閉附近500～1 000 mm，受環(huán)境溫度的影響比較大使管內(nèi)油品溫度偏低，密度增大，形成檢尺管內(nèi)液面低于罐內(nèi)液面的現(xiàn)象，從而使實際測得的容積數(shù)小于罐內(nèi)油品的真實容積，產(chǎn)生一定的誤差。

1.3.2 密度測量誤差

油品密度是計算油品數(shù)量的第2個重要參數(shù)。嚴(yán)格說來，密度測量必須在室內(nèi)、油品靜止?fàn)顟B(tài)下進(jìn)行。但在實際工作中由于客觀因素的影響往往做不到，受穩(wěn)油時間以及室外溫度（在冬季尤為明顯）等客觀因素的影響，其測定結(jié)果與真實密度之間會有一定的差異。另外，由于油品長時間靜止有分層現(xiàn)象，而化驗密度用的樣品通常是上、中、下分層采取后混合而成這本身就是一個近似值，與真實值之間必定存在一定的誤差。

1.3.3 溫度測量誤差

油溫是計算油品數(shù)量的第3個重要參數(shù)。在計算油品的標(biāo)準(zhǔn)體積時，需測量油品的實際溫度；在計算油品的標(biāo)準(zhǔn)密度時，需測量油品的視溫度，因此實際溫度測定的準(zhǔn)確與否，將直接影響油品數(shù)量的準(zhǔn)確性。在測量過程中，受測溫位置、測溫時間以及環(huán)境溫度的影響，測量結(jié)果與真實值之間會存在一定誤差。

1.3.4 修正值

計量器具在制造過程中，因各種客觀原因使所標(biāo)刻度線達(dá)不到精度要求。所以必須用實測方法予以修正。只有正確使用修正值，才能消除計量器具自身的誤差。必須對修正值予以重視，以降低油品計量的誤差。

1.3.5 偏向誤差

油品交接雙方為了各方利益而在實際操作上產(chǎn)生的誤差。油品交接是一個復(fù)雜的、集成許多參數(shù)測量的綜合性計量過程，人為操作因素在計量誤差里占有很大的比重。

1.4 分析化驗過程誤差

1.4.1 部分器具精度低

原油計量（包括分析化驗）器具主要有含水蒸餾測定儀、在線含水分析儀、量筒、燒瓶、天平、流量計、溫度計、密度計等，其測量精度直接影響著整個計量系統(tǒng)的綜合誤差。

1.4.2 溶劑油不符和規(guī)定

王窯集輸大隊各集輸站靜態(tài)計量水含量測定采用的是蒸餾法，溶劑油在原油水含量測定中起著至關(guān)重要的作用，GB/T8929-88《原油水含量測定法（蒸餾法）》規(guī)定以二甲苯或200號溶劑油為蒸樣所用，但目前各集輸站所用溶劑油多為汽油，不符合要求，從而產(chǎn)生測量誤差。

1.4.3 采用在線含水分析儀測含水

王窯集輸大隊各集輸站動態(tài)態(tài)計量水含量測定采用的是含水分析儀在線自動測量。在線含水分析儀減少了勞動強(qiáng)度，并可以對含水進(jìn)行時時監(jiān)控，但由于含水分析儀的穩(wěn)定性較差、使用具有局限性，同時各集輸站缺乏有效的檢定手段和規(guī)范，使得測量結(jié)果仍然存在很大誤差。

1.4.4 原油密度測量誤差

國標(biāo)規(guī)定，測量油品密度要在化驗室內(nèi)進(jìn)行，要有水浴控制溫度，必須接近管（罐）內(nèi)油溫，要求在±5℃以內(nèi)，最好能控制在±3℃以內(nèi)。安塞油田目前的交接過程中，由于操作方（接油方）不使用恒溫水浴，導(dǎo)致油品密度測量精度下降。

1.4.5 油樣不具代表性

目前我大隊原油手工取樣方法完全按照GB/4756《石油及液體石油產(chǎn)品取樣法（手工法）》執(zhí)行，所取油樣具有代表性，所以不是主要原因。

2 認(rèn) 識

安塞油田年產(chǎn)原油超過200萬噸，正努力向著300萬噸邁進(jìn)，因此減少誤差、提高計量準(zhǔn)確度具有非常重要的意義。

溫度、流量和介質(zhì)粘度是影響流量計精度的主要因素，如果運(yùn)行參數(shù)（溫度和流量）變化太大，就會影響到容積式流量計的精度。王窯集輸大隊主要從各集輸站化驗所用儀器型號不統(tǒng)一、工藝流程設(shè)計中缺陷、化驗及計量具體操作人員技能水平差異等方面抓起，通過提高儀器精度、減少人為誤差、規(guī)范流程標(biāo)準(zhǔn)程度盡量減少原油計量誤差。

3 結(jié)束語

在實際工作中，經(jīng)過對產(chǎn)生的誤差進(jìn)行認(rèn)真分析，不斷完美計量方法，克服人為誤差，實現(xiàn)精確計量是完全可以做到的。各集輸站應(yīng)根據(jù)實際情況，更換和應(yīng)用新的、精度更高的分析化驗儀器，并在檢定周期內(nèi)使用，每隔半年請長慶石油勘探局技術(shù)監(jiān)測中心計量檢定站對各集中處理站內(nèi)交油、外交油流量計每半年進(jìn)行標(biāo)定一次；做好含水分析儀的日常維護(hù)保養(yǎng)工作，一旦發(fā)現(xiàn)含水顯示不準(zhǔn)或其它異常情況，應(yīng)及時找生產(chǎn)廠家技術(shù)人員調(diào)整，交接雙方現(xiàn)場監(jiān)督；根據(jù)儲罐運(yùn)行情況及時進(jìn)行清罐，并對油油罐進(jìn)行定期檢定，以作必要的誤差修正；進(jìn)一步加強(qiáng)計量和化驗人員的技能培訓(xùn)，定期進(jìn)行考核，并選送優(yōu)秀人員外出學(xué)習(xí)深造，有效提高其操作技能；降低原油在儲存、運(yùn)輸過程的損耗也是十分重要，在今后的工作中應(yīng)嚴(yán)把大罐進(jìn)油、輸油關(guān)，將進(jìn)油、輸油帶來的呼吸損耗降到最低值。

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