采油測試壓力表檢定裝置技術(shù)評定

陳紅徠，劉　立，郭　靜，蔣風(fēng)松

1.中國石油大慶油田有限責(zé)任公司第二采油廠（黑龍江　大慶　163414）2.中國石油大慶油田工程建設(shè)有限公司油建二公司（黑龍江　大慶　163712）

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采油測試壓力表檢定裝置技術(shù)評定

陳紅徠1，劉立1，郭靜1，蔣風(fēng)松2

1.中國石油大慶油田有限責(zé)任公司第二采油廠（黑龍江大慶163414）
2.中國石油大慶油田工程建設(shè)有限公司油建二公司（黑龍江大慶163712）

摘要采用一支相對穩(wěn)定的準確度等級為1.0級、量程為0~30MPa的一般壓力表，按照JJF 1033-2008《計量標準考核規(guī)范》，同時結(jié)合JJF 1059.1-2012《測量不確定評定與表示》的要求，對建標后的采油測試壓力表檢定裝置進行技術(shù)評定和校驗，實現(xiàn)、保存和復(fù)現(xiàn)對采油測試壓力表的量值傳遞。在一定范圍內(nèi)開展一定準確度等級采油測試壓力表的校準或檢測，以達到對該采油測試壓力表檢定裝置進行復(fù)查考核的相關(guān)要求。結(jié)果表明，準確度等級為0.25級的壓力表檢定裝置，重復(fù)性考核符合JJF 1033-2008相關(guān)條款的要求，可以完成1.0級及其以下的壓力表的校準工作。

關(guān)鍵詞采油測試壓力表；檢定裝置；技術(shù)評定

AbstractThe technical evaluation and calibration of test equipment for oil production test pressure gauge is finished using a general pressure gauge with the accuracy level of 1.0 and the range of 0~30 MPa according to JJF 1033-2008 "the Measurement Standard As?sessment Specification" and the calibration procedure requirements in JJG 52-1999 "spring-type general pressure gauge, pressure vacu?um gauge and vacuum gauge", which can make the quantity value transfer of the oil production test pressure gauge realized, stored and reproduced. To use the method can finish the calibration or detection of the oil production test pressure gauge of certain accuracy grade within a certain range to meet the requirements of the re-examination of the calibration device of oil production testing pressure gauge. The results show that, the repeatability examination of the pressure gauge calibration device with the accuracy of 0.25 grade meets the re?quirements of the related terms on JJF 1033-2008. so this method can be used in the calibration of the pressure gauges whose accuracy is equal to or less than 1.0 grade.

Key wordspressure gauge for oil production test; calibration device; technical evaluation

采油測試壓力表檢定裝置被廣泛地應(yīng)用于油田壓力表校準、檢測，建立其相關(guān)標準以來，各個廠家生產(chǎn)制造的計量校準裝置，對于使用者來說除了按照操作手冊正確操作與維護外，必須按照計量標準考核規(guī)范的有關(guān)規(guī)定對其開展不確定度評定。這是考核該壓力表檢定裝置，是否可以持續(xù)有效地開展一定準確度等級壓力表的校準、檢測工作的先決條件。

1　采油測試壓力表檢定裝置概述

采油測試壓力表計量系統(tǒng)是由計算機控制，以力的平衡原理和帕斯卡定律為基礎(chǔ)，采用高精度壓力傳感器。在對被測儀器儀表校準過程中，能靈活設(shè)定壓力，對機械加壓系統(tǒng)進行閉環(huán)控制。計算機根據(jù)所設(shè)定的壓力值控制系統(tǒng)驅(qū)動絲杠旋轉(zhuǎn)推拉活塞調(diào)節(jié)壓力。壓力能等值傳遞到精密壓力表和被測的一般壓力表。通過高精度壓力傳感器記錄壓力值并反饋給計算機系統(tǒng)，計算機系統(tǒng)根據(jù)壓力值調(diào)節(jié)絲杠的旋轉(zhuǎn)方向及速度，直到壓力值滿足測試精度要求。其準確度等級為0.25級，量程為0~ 60MPa。采油測試壓力表的工作溫度為（20±5）℃，相對工作濕度≤85%。

2　試驗結(jié)果與分析

2.1采油測試壓力表檢定裝置重復(fù)性試驗

2.1.1采油測試壓力表檢定裝置重復(fù)性測量

在工作溫度為（20±5）℃、相對濕度≤85%的校準環(huán)境條件下，選一支相對穩(wěn)定測量范圍為0~ 30MPa、準確度等級的采油測試壓力表。在重復(fù)性條件下，用該裝置在被測壓力表測量范圍內(nèi)選取30、20、10MPa 3個壓力點，每年進行10次獨立重復(fù)測量。

式中：S為標準偏差，%；n為測量次數(shù)；xi為各次的測量值，i=1…n。

由公式（1）計算得到的單次試驗標準差結(jié)果，如表1所示。

表1 重復(fù)性條件下單次試驗標準差　/MPa

2.1.2采油測試壓力表檢定裝置測量不確定度評定

被測壓力表與精密壓力表之差，用ΔP表示，計算公式如下：

ΔP=Pi-P0i（2）

式中：Pi為采油測試壓力表的示值，MPa；P0i為采油測試壓力檢定裝置精密壓力表的標準值，MPa。

輸入量Pi主要來源采油測試壓力表示值的不確定度，可以通過連續(xù)測量得到測量列，采用A類評定，用ua(x)表示。通過表1可知，該裝置經(jīng)過4年的時間對同一采油測試壓力表3個不同壓力點進行重復(fù)性測量，取其12組單次試驗標準差的最大值為重復(fù)性測量結(jié)果，即S=0.026 5MPa。

任意選取3塊同類型的采油測試壓力表，每塊在30、20、10MPa連續(xù)測10次，共得9組測量列，每組測量列分別按公式（1）計算得出的單次試驗標準差，如表2所示。

表2 3支采油測試壓力表單次試驗標準差　/MPa

根據(jù)公式（1），由表2計算可得合并樣本標準SP=2.70×10-2MPa。

輸入量Poi主要來源于采油測試壓力表檢定裝置精密壓力表標準值的不確定度，采用B類評定，用ub(x)表示。采油測試壓力表檢定裝置的準確度等級為0.25級，量程為0~60MPa，其最大允許誤差Pmax=60×0.25%=0.15MPa，由于該裝置任意點的測量示值100%落于59.85~60.15MPa區(qū)間，Pmax即為分散區(qū)間的半寬。故根據(jù)JJF 1059.1-2012[1]按B類標準方法評定。

按式（4）計算：

所以采油測試壓力表檢定裝置精密壓力表標準值的B類不確定度為：ub(x)=0.086 6MPa。對于其他分量引入的B類不確定分量，如環(huán)境溫度引入的標準B類不確定度分量，精密壓力表工作環(huán)境溫度為（20± 5）℃，溫度變化使壓力示值產(chǎn)生的誤差對測量結(jié)果影響微小，可忽略不計；再如校準人員估讀引入的B類不確定分量，按照規(guī)程要求1.0級壓力表估讀所產(chǎn)出的誤差對測量結(jié)果影響微小，也可忽略不計。

計算得到uc(x)=8.87×10-2MPa。

由于本次評定為采油測試壓力表檢定裝置對采油測試壓力表校準的結(jié)果，且測量結(jié)果可能為正態(tài)分布，依據(jù)JJF 1059.1-2012相應(yīng)條款，按式（6）計算：

U95=K·uc(x)=1.77×10-1MPa(K=2)（6）

2.1.3采油測試壓力表檢定裝置重復(fù)性考核結(jié)果

由于表1的重復(fù)性測量結(jié)果S=2.65×10-2MPa

2.2采油測試壓力表檢定裝置穩(wěn)定性試驗

采油測試壓力表檢定裝置于2009年建立標準以來，至2012年進行復(fù)查標準。對同一支相對穩(wěn)定的壓力表在30、20、10MPa 3個壓力檢定點下，每年分別重復(fù)測量10次，取每次算術(shù)平均值作為測量結(jié)果，以相鄰兩年的測量結(jié)果之差作為該時間段內(nèi)計量標準的穩(wěn)定性考核，其結(jié)果見表3。

由表3可知，由于相鄰兩次重復(fù)測量結(jié)果之差|yi-yi-1|，均小于計量標準的最大允許誤差的絕對值，即：

|yi-yi-1|

因此計量標準的穩(wěn)定性考核符合JJF 1033-2008的要求。

2.3采油測試壓力表檢定裝置校準結(jié)果驗證

采用比對法對采油測試壓力表檢定裝置校準結(jié)果進行驗證，來考核多臺同準確度等級的采油測試壓力表檢定裝置。將同一支采油測試壓力表所得到的測量結(jié)果的平均值作為被測量的最佳估計值，以考核校準結(jié)果的可信程度以及驗證校準結(jié)果的不確定度的合理性[3-5]。選用另一支穩(wěn)定的采油測試壓力表，用同一型號的3臺裝置對其不同壓力點進行校準，其測量結(jié)果如表4所示。

表3 不同壓力點重復(fù)性試驗條件下穩(wěn)定性考核數(shù)據(jù)表

表4 壓力表檢定裝置重復(fù)性校準數(shù)據(jù)統(tǒng)計表　/MPa

在表4中，已知被測壓力表在1號采油測試壓力表檢定裝置（建標裝置）給定30MPa下測量結(jié)果ylab=30.07MPa。而上述3臺采油測試壓力表檢定裝置得到的測量結(jié)果的平均值為30.05MPa，則其應(yīng)滿足公式（8）：

式中，n=3，Ulab=U95=1.77×10-1MPa（U95為擴展不確定度）。

同理可得

3　結(jié)論

1）對建標后的計量標準器進行計量標準技術(shù)評定，可有效地檢驗其穩(wěn)定性、重復(fù)性等計量特性，還可以定量化的考核其對測量結(jié)果質(zhì)量保證程度。

2）計量標準器的重復(fù)性試驗結(jié)果的有效驗證，可以采用多點多次方法計算合并樣本標準差。

3）通過對0.25級采油測試壓力表檢定裝置復(fù)查考核，能夠驗證該裝置是否可以持續(xù)開展下一等級采油測試壓力表的校準、檢測工作。

參考文獻：

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收稿日期：本文編輯：左學(xué)敏2015-10-30

作者簡介：陳紅徠（1971-），男，高級技師，主要從事油田采油技術(shù)方面的研究。