油田穩(wěn)流配水閥組注水流量計在線校準(zhǔn)裝置研制與應(yīng)用

朱榮軍,郭紹忠，劉　輝，郭小凡，楊筱珊

中國石油長慶油田分公司第十采油廠 （甘肅 慶陽 745100)

目前油田注水作業(yè)現(xiàn)場大多采用的是閥組間注水流量計，由于壓力、溫度、水質(zhì)等多種因素，流量計出現(xiàn)故障概率也比較大。主要是儀表采集準(zhǔn)確度會偏移，導(dǎo)致采集的數(shù)據(jù)錯誤，影響注水量的準(zhǔn)確計量，造成生產(chǎn)損失，所以需要周期性校準(zhǔn)。然而傳統(tǒng)的離線校準(zhǔn)送檢程序繁瑣、校準(zhǔn)周期長，在拆卸、安裝過程中，存在高壓刺漏、機(jī)械傷害等風(fēng)險，且易造成數(shù)據(jù)線損壞影響上傳率，頻繁停井影響注水時率等問題，伴隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，注水流量計的不斷增多和精細(xì)注水與油田穩(wěn)產(chǎn)關(guān)系日益緊密，完善注水流量計校準(zhǔn)系統(tǒng)，提高注水流量計準(zhǔn)確性已經(jīng)成為油田精細(xì)注水管理中急需解決的問題。鑒于此，研制了一套穩(wěn)流配水閥組注水流量計在線校準(zhǔn)裝置，該裝置不僅比傳統(tǒng)校準(zhǔn)方式更加省時省力，且具有更高的安全性，并且保障了數(shù)據(jù)上傳的穩(wěn)定性，減少了計量誤差對注水量的影響。同時可在線適時校準(zhǔn)，快速解決現(xiàn)場應(yīng)急校準(zhǔn)問題，為實(shí)現(xiàn)油田精細(xì)注水管理奠定了基礎(chǔ)。

1　裝置簡介

1.1　工作原理

流體經(jīng)高壓管道依次通過被測流量計、標(biāo)準(zhǔn)流量計后，進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)水箱，計算機(jī)每隔1秒自動采集1組數(shù)據(jù)，N秒（根據(jù)校準(zhǔn)需要自行設(shè)定）后計算機(jī)自動生成被測流量計綜合誤差和注水流量計校準(zhǔn)記錄，工作人員依據(jù)綜合誤差進(jìn)行被測流量計參數(shù)設(shè)置。多次循環(huán)后，被測流量計綜合誤差在其允許誤差范圍為合格。

1.2　裝置組成

注水流量計在線校準(zhǔn)裝置結(jié)構(gòu)主要由硬件系統(tǒng)（標(biāo)準(zhǔn)流量計、便攜式計算機(jī)、標(biāo)準(zhǔn)水箱、電路集成單元盒、電氣柜體、供電系統(tǒng)箱、顯示器單元、設(shè)備固定底座等配套校準(zhǔn)附件）和軟件系統(tǒng)（注水流量計在線校準(zhǔn)軟件）兩部分組成。圖1是注水流量計在線校準(zhǔn)裝置實(shí)物圖。

圖1　注水流量計在線校準(zhǔn)裝置實(shí)物圖

1.2.1硬件系統(tǒng)

在線校準(zhǔn)裝置主要用于將被測流量計接入在線校準(zhǔn)流程（圖2），實(shí)現(xiàn)相同環(huán)境下，被測流量計和標(biāo)準(zhǔn)流量計瞬時流量同步測試。主要包括：①測量直管段，遵循流量計測量管段“前十后五”原則，確保標(biāo)準(zhǔn)流量計測量的準(zhǔn)確度；②標(biāo)準(zhǔn)流量計，作為校準(zhǔn)裝置標(biāo)準(zhǔn)器使用，裝置所選的標(biāo)準(zhǔn)表是電磁流量計（橫河），其規(guī)格為DN25 mm，準(zhǔn)確度等級0.5級；③標(biāo)準(zhǔn)水箱，校準(zhǔn)過程中盛放液體的容器，亦可作為標(biāo)準(zhǔn)容器對被測流量計累積流量進(jìn)行校準(zhǔn)。

圖2　注水流量計在線校準(zhǔn)流程示意圖

1.2.2軟件系統(tǒng)

此裝置標(biāo)定軟件是基于移動標(biāo)定臺設(shè)備基礎(chǔ)上開發(fā)的可自動檢測儀表流量等數(shù)值及自動回傳修改儀表參數(shù)的一套專業(yè)軟件。軟件代碼采用模塊編輯方式，為以后增加新的儀表協(xié)議留有可擴(kuò)展空間，所有儀表協(xié)議均采用模塊編寫，分類明確。軟件界面分為端口、數(shù)據(jù)檢測、被測儀表參數(shù)及數(shù)據(jù)處理4大區(qū)域，從檢測傳感量的生成、測試數(shù)據(jù)的計算、標(biāo)定過程的對比及分析、系數(shù)回送修改、校準(zhǔn)報表生成等方面實(shí)現(xiàn)了注水流量計在線校準(zhǔn)（圖3）。

圖3　注水流量計在線校準(zhǔn)系統(tǒng)界面圖

2　現(xiàn)場試驗

2.1　校準(zhǔn)流程

在標(biāo)定裝置中設(shè)置了DN25 mm的高精度電磁流量計作為標(biāo)準(zhǔn)表，通過高壓管道，流體依次通過被測流量計、標(biāo)準(zhǔn)流量計后，進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)水箱，計算機(jī)每隔1秒自動采集1組數(shù)據(jù)，N秒（根據(jù)校準(zhǔn)需要自行設(shè)定）后計算機(jī)自動生成被測流量計綜合誤差（圖4）。

圖4　注水流量計在線校準(zhǔn)流程圖

被測流量計綜合誤差

式中：F為流量相對誤差，%；K0為校準(zhǔn)前系數(shù)；K為校準(zhǔn)后系數(shù)；A為校準(zhǔn)裝置儀表流量值，m3/h；B為被測表流量值，m3/h。

2.2　試驗分析

各注水井場閥組間里，每臺具有排空閥及注水井下端閥門的單獨(dú)注水設(shè)備都可以應(yīng)用在線校準(zhǔn)裝置標(biāo)定（圖5、圖6）。對注水流速＜3m3/h的流量儀表標(biāo)定，可直接使用在線校準(zhǔn)裝置標(biāo)定；對注水流速＞3m3/h的流量儀表標(biāo)定,可采用前端加裝穩(wěn)流管，使水流趨于穩(wěn)定（表1）。

圖5　裝置現(xiàn)場標(biāo)定示意圖

圖6　裝置現(xiàn)場標(biāo)定示意實(shí)物圖

從表1可看出，現(xiàn)場注水流量計（清水）調(diào)整后的平均相對誤差是0.70%，該裝置的試驗結(jié)果完全滿足對注水流量計現(xiàn)場校準(zhǔn)工作的需要。

表1　清水流量計檢定現(xiàn)場實(shí)驗數(shù)據(jù)

3　結(jié)論及認(rèn)識

1）注水流量計在線校準(zhǔn)裝置重復(fù)性好、穩(wěn)定性高，不僅符合國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，而且完全滿足現(xiàn)場注水流量計校準(zhǔn)工作要求。

2）注水流量計在線校準(zhǔn)裝置的使用有效解決了拆卸勞動量大，運(yùn)送路途遠(yuǎn)，送檢周期長，影響生產(chǎn)正常等問題。

3）注水流量計處于高壓部位，頻繁拆卸存在高壓刺漏、機(jī)械傷害、毒害氣體傷害等風(fēng)險，在線校準(zhǔn)裝置的使用，有效規(guī)避了這一風(fēng)險。

4）注水流量計在線校準(zhǔn)裝置結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，可實(shí)現(xiàn)在線適時校準(zhǔn)，且體積小，便于管理，具有廣泛的推廣應(yīng)用價值。

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