石油動態(tài)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)綜述

李建明

摘 要：闡述石油動態(tài)計(jì)量發(fā)展，分析石油計(jì)量存在的問題，進(jìn)行石油計(jì)量探索，加強(qiáng)石油動態(tài)計(jì)量技術(shù)方面的研究。

關(guān)鍵詞：動態(tài);計(jì)量;標(biāo)準(zhǔn);發(fā)展趨勢

1 引言

石油計(jì)量分動態(tài)和靜態(tài)兩類，靜態(tài)計(jì)量主要有油罐、油輪、油槽車等計(jì)量器具，動態(tài)計(jì)量相對于靜態(tài)計(jì)量而言，以流量計(jì)為主。20世紀(jì)60年代后測量儀表向精密化、小型化方向發(fā)展，80年代腰輪流量計(jì)用于計(jì)量交接，目前，美國Smith刮板流量計(jì)計(jì)量性能好，準(zhǔn)確度高，在石油計(jì)量交接中使用廣泛。

2 動態(tài)計(jì)量歷程

動態(tài)計(jì)量最初采用英國IP和美國API計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)，以桶和加侖為單位，在標(biāo)準(zhǔn)溫度60℉（15.56℃）密度API的計(jì)量。因?yàn)椋旱谝?、膨脹系?shù)表示油品的受熱膨脹程度;第二、油品的密度隨膨脹系數(shù)的增大而變大。油品密度值直接用API度，溫度直接用華氏溫度參與計(jì)量，用API度和華氏溫度查表得出60℉下的體積修正系數(shù)先換算至桶，再查桶/噸的換算系數(shù)換算到噸。

新中國成立后主要進(jìn)口蘇聯(lián)的石油，廢止英、美等國標(biāo)準(zhǔn)采用蘇聯(lián)的計(jì)量方式。1954年石油部頒布SYB2206-54《石油產(chǎn)品密度測定法》，引用前蘇聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)ГOCT3900-47的石油溫度密度補(bǔ)正系數(shù)（ν）。

計(jì)算公式：W=ρt×Vt

式中：W-油品重量（t或kg）;ρt-油品密度（g/cm3）;Vt-油品體積（m3）。

但：ρt=ρt'+ν×（t'-t）

式中：ρt'-測定視密度;ν-石油溫度密度補(bǔ)正系數(shù);t'-測定密度溫度（℃）;t-油品計(jì)量溫度（℃）。

在公式中ν值與ρt'相關(guān)，標(biāo)準(zhǔn)SYB2206-54的石油溫度密度補(bǔ)正系數(shù)（ν）比標(biāo)準(zhǔn)ГOCT3900-47的值偏小，1960年修訂石油行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)對SYB2206-60中原油的石油溫度密度補(bǔ)正系數(shù)（ν）修正誤差，并頒布GB260-64石油產(chǎn)品水分測定法。

即：ν=vc-0.000001×t'

式中：ν-石油密度溫度補(bǔ)正系數(shù);vc-石油密度溫度補(bǔ)正系數(shù);t'-測定試密度的溫度（℃）。

1976年我國頒布SY2206-76《石油產(chǎn)品密度測定法》，規(guī)定20℃為標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量溫度，解決溫度變化影響計(jì)量問題。

計(jì)算公式：W=ρt×Vt;ρt=ρ20-ν×（t-20）

式中：W-油品重量（kg）;ρt-油品密度（kg/cm3）;

Vt-油品體積（m3）;ρ20-油品20℃時(shí)密度（kg/cm3）;ν-石油溫度密度補(bǔ)正系數(shù);t-油品溫度（℃）。

80年代國內(nèi)石油貿(mào)易、油量計(jì)算方法與國際石油貿(mào)易出現(xiàn)矛盾，主要問題：

石油密度溫度補(bǔ)正系數(shù)：國際上普遍采用英、美兩國的“ASTM-IP”石油計(jì)量表中（ν）值，石油體積溫度系數(shù)變化值與我國研究測定的（ν）值之間有差別。

計(jì)量溫度：SY2206-76標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)溫度是20℃下的體積，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)溫度是60℉（15.56℃）下的體積。

密度換算：英、美等西方國家及國際標(biāo)準(zhǔn)組織都將測試的試密度換算到標(biāo)準(zhǔn)溫度狀況下的密度值計(jì)算油量，國標(biāo)SY2206-76的標(biāo)準(zhǔn)密度（ρ20）換算到實(shí)際溫度下的密度（ρt）進(jìn)行油量計(jì)算。

空氣浮力修正：石油計(jì)量都是在空氣中進(jìn)行，即物質(zhì)在真空中質(zhì)量減去物質(zhì)和砝碼所受的空氣浮力修正值。英、美等國及國際石油貿(mào)易組織計(jì)量均采用減空氣浮力修正值，以空氣中質(zhì)量（或體積）表示油品質(zhì)量（或體積）。

國際與國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)比較：1980年頒布GB1884-80《石油和液體石油產(chǎn)品密度測定法》（密度計(jì)法）和GB1885-80《石油密度計(jì)量換算表》，油量計(jì)算公式：m=V20×（ρ20-

0.0011）或m=V20×ρ20×Fa兩種計(jì)算方法，有爭議時(shí)以空氣浮力系數(shù)油量計(jì)算為準(zhǔn)。

石油視密度換算表和石油單位體積質(zhì)量表：新標(biāo)準(zhǔn)簡化計(jì)量程序，將三次運(yùn)算變成一次運(yùn)算，且兩表的溫度間隔為0.1℃，減少溫度修正。根據(jù)國標(biāo)GB1884/1885-80標(biāo)準(zhǔn)編制《石油視密度換算表與石油單位體積質(zhì)量表》，編制溫度范圍-25～90℃、間隔0.1℃和密度區(qū)間在：0.68～0.95g/cm3、間隔為0.001g/ cm3的視密度換算表。此“視密度換算表”與國標(biāo)所載數(shù)值比較相差不大于±0.01%。

90年代形成現(xiàn)代石油動態(tài)計(jì)量方法，承認(rèn)和使用國際貿(mào)易通則。

等效采用ISO91-2.1991標(biāo)準(zhǔn)：國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）和國際法制計(jì)量組織（OIML）。美國國家標(biāo)準(zhǔn)局采用計(jì)算機(jī)技術(shù)，通過對世界上124種原油中349種油樣重新測試數(shù)據(jù)，美國石油協(xié)會（API）以此為基礎(chǔ)編制新石油計(jì)量表。即API2540/ASTMD1250/IP200“石油計(jì)量表”，簡稱ASTM-IP“石油計(jì)量表”新表。

新表比舊表技術(shù)精確，應(yīng)用廣泛。由于不同溫度，估讀的平均修正值引起體積有0.05%-0.1%誤差，在體積上和油品特性稍有差別。新表ASTM D1250-API2540在1980年發(fā)布后，立即被國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）全部采用，并以標(biāo)準(zhǔn)ISO 91-1發(fā)布，被大多數(shù)國家所采用。

現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)GB/T1885-1998“石油計(jì)量表”：國標(biāo)GB/T1885等效采用國際標(biāo)準(zhǔn)ISO 91-2.1991“石油計(jì)量表”;即ISO 91-1全部采用ASTM D1250-IP200“石油計(jì)量表”的內(nèi)容，但I(xiàn)SO91-1《石油計(jì)量表》的第一部分以60℉（15.56℃）為標(biāo)準(zhǔn)溫度編表，并以該表為基礎(chǔ)編制20℃為標(biāo)準(zhǔn)溫度的ISO91-2.1991標(biāo)準(zhǔn)中的“石油計(jì)量表”的內(nèi)容。我國將ISO91-2.1991標(biāo)準(zhǔn)等效采用，以GB/T1885-1998“石油計(jì)量表”發(fā)布，于2000年1月份全面執(zhí)行。

國標(biāo)GB/T1885-1998“石油計(jì)量表”組成：

標(biāo)準(zhǔn)密度表包括：表59A-原油標(biāo)準(zhǔn)密度表;表59B-石油產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)密度表;表59D-潤滑油標(biāo)準(zhǔn)密度表。

體積修正系數(shù)表包括：表60A-原油體積修正系數(shù)表;表60B-石油產(chǎn)品體積修正系數(shù)表;表60D-潤滑油體積修正系數(shù)表。

其他石油計(jì)量表包括：表E1：20℃密度到15℃密度換算表;E2：15℃密度到20℃密度換算表;E3：15℃密度到桶/t系數(shù)換算表;E4：計(jì)量單位系數(shù)換算表。

石油計(jì)量表：標(biāo)準(zhǔn)密度：在視密度欄中根據(jù)已知的視密度值，查找溫度欄中相應(yīng)的試驗(yàn)溫度值，該視密度值與試驗(yàn)溫度下的交差值即為該油品的密度值。如果已知視密度值正好介于視密度欄中兩個(gè)相鄰視密度值之間，則采用內(nèi)插法進(jìn)行計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)密度，溫度不用修正。

體積修正系數(shù)表：在標(biāo)準(zhǔn)密度表中查找相對應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)密度值，找到溫度欄中油品是計(jì)量溫度值，二者的交叉值，即為該油品由計(jì)量溫度修正到標(biāo)準(zhǔn)溫度的體積修正系數(shù);如果已知標(biāo)準(zhǔn)密度介于標(biāo)準(zhǔn)密度行中兩相鄰標(biāo)準(zhǔn)密度之間，采用內(nèi)插法求得，溫度直接查表。

新標(biāo)準(zhǔn)GB/T1885-1998與標(biāo)準(zhǔn)GB/T1885-83“石油計(jì)量表”的異同點(diǎn)：

①相同點(diǎn)：都是視密度換算到標(biāo)準(zhǔn)密度表。在GB/T1885-83標(biāo)準(zhǔn)中稱“石油視密度換算表”;而GB/T1885-1998標(biāo)準(zhǔn)中稱“石油標(biāo)準(zhǔn)密度表”。兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)都有：a、石油體積系數(shù)表;b、石油20℃密度與15℃密度換算表;c、15℃密度與20℃密度換算表;d、計(jì)量單位系數(shù)換算表;

②不同點(diǎn)：兩者編表依據(jù)不同：GB/T1885-83標(biāo)準(zhǔn)中“石油視密度換算表”和“石油體積系數(shù)表”是我國有關(guān)部門對國內(nèi)石油及液體石油產(chǎn)品試樣直接測試的石油密度溫度系數(shù)值編制的表，適用我國石油計(jì)量，其代表性差。

GB/T1885-1998標(biāo)準(zhǔn)是等效采用國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO 91-2.1991標(biāo)準(zhǔn)，ISO91-2.1991標(biāo)準(zhǔn)全盤采用美國API 2540-

ASTM D1250標(biāo)準(zhǔn)。美國API 2540-ASTM D1250標(biāo)準(zhǔn)的石油計(jì)量表，由美國石油協(xié)會（API）用美國國家標(biāo)準(zhǔn)局采集的占世界石油產(chǎn)量61%的油田的試樣測試數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)編制，該石油計(jì)量表的代表廣范，通用性好。但該標(biāo)準(zhǔn)沒有給出石油密度溫度系數(shù)表及實(shí)際溫度下樣品實(shí)際密度的計(jì)算公式，使用不方便。

溫度間隔差異：GB/T1885-83標(biāo)準(zhǔn)中“視密度換算表”和“石油體積系數(shù)表”溫度間隔為1℃;計(jì)量時(shí)需使用內(nèi)插法，較麻煩。GB/T1885-1998標(biāo)準(zhǔn)的溫度間隔為0.25℃，溫度值采用靠近法直接查表得出。

“石油體積系數(shù)”的表示不同。GB/T1885-83標(biāo)準(zhǔn)中稱“石油體積系數(shù)”用符號“K”表示。GB/T1885-1998標(biāo)準(zhǔn)稱“石油體積修正系數(shù)”用符號“Vcf”表示。

GB/T1885-83標(biāo)準(zhǔn)中“視密度換算表”和“石油體積系數(shù)表”用通用表，沒有原油、液體石油產(chǎn)品和潤滑油單獨(dú)表，因此，該標(biāo)準(zhǔn)不及新標(biāo)準(zhǔn)GB/T1885-1998“石油計(jì)量表”具有科學(xué)性。

新標(biāo)準(zhǔn)GB/T1885-1998取消“石油體積溫度系數(shù)（f）值的使用”，沒有明確“石油真空中質(zhì)量換算到空氣中重量換算表，即（F）值”可否繼續(xù)使用。新標(biāo)準(zhǔn)GB/T1885-1998也沒有重新刊載，“15℃密度與60/60℉比重和60℉API度換算表”此點(diǎn)稍有欠缺。

3 計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用

21世紀(jì)石油計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)化明顯提升，根據(jù)石油企業(yè)進(jìn)出口貿(mào)易和國內(nèi)銷售計(jì)量的不同性質(zhì)，通過計(jì)量數(shù)據(jù)分析，科學(xué)計(jì)量，滿足計(jì)量精度要求，又投資少，且管理操作方便的計(jì)量設(shè)施和頒布新技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。主要在以下幾個(gè)方面：

①GB/T21450-2008《原油和石油產(chǎn)品密度在638kg/cm3至1074kg/cm3范圍內(nèi)的烴壓縮系數(shù)表》，標(biāo)準(zhǔn)采用國際標(biāo)準(zhǔn)化組織IOS9770：1989有關(guān)內(nèi)容制定，填補(bǔ)國內(nèi)空白，更方便計(jì)量使用;

②重修品質(zhì)檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，GB/T8929-2006《原油水含量的測定（蒸餾法）》和GB/T1884-2009《原油及液體石油產(chǎn)品密度實(shí)驗(yàn)室測定法（密度計(jì)法）》，取代GB260《石油產(chǎn)品水分測定法》，使這兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容更加細(xì)化和科學(xué);

③頒布新計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)，主要有：GB/T17286.4-2006《液態(tài)烴動態(tài)測量體積計(jì)量流量計(jì)檢定系統(tǒng) 第四部分：體積管操作人員指南》標(biāo)準(zhǔn)是20世紀(jì)90年代GB/T17286.1-3標(biāo)準(zhǔn)的補(bǔ)充，對GB/T17288-1998《液態(tài)烴體積測量 容積式流量計(jì)計(jì)量系統(tǒng)》和GB/T17289-1998《液態(tài)烴體積測量 渦輪流量計(jì)計(jì)量系統(tǒng)》這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的補(bǔ)充和完善;GB9109.5-2017《石油和液體石油產(chǎn)品動態(tài)計(jì)量 第5部分：油量計(jì)算》，該標(biāo)準(zhǔn)參照IOS 4267：1988《石油及液體石油產(chǎn)品油量計(jì)算 第二部分;動態(tài)計(jì)量》和美國API《石油計(jì)量手冊第12章油量計(jì)算第2部分，動態(tài)測量》補(bǔ)充完善GB/T1885-1998《石油計(jì)量表》內(nèi)容，使動態(tài)計(jì)量工作操作性更強(qiáng)，是現(xiàn)行石油及液體石油產(chǎn)品動態(tài)油量計(jì)量公式。

即：m=Vt×Mf×Vcf×Cpi×（ρ20-0.0011）×Cw或m=

Vt×ρ20×（Cpi×Cti×Fa×Cw）。

式中：m-原油在空氣中的凈質(zhì)量（kg）;Vt-油品累計(jì)體積（m3）;ρ20-標(biāo)準(zhǔn)密度（g/cm3或kg/m3）;Cpi-油品體積溫度修正系數(shù)（kPa-1）;Cti-油品體積壓力修正系數(shù)（1/℃）;Fa-油品空氣浮力修正系數(shù);Cw-原油含水系數(shù)。

Cw=1-W

式中：W-原油含水質(zhì)量百分率。

其中：Cpi=1/[1-（P-Pe）×F]

式中：P-原油計(jì)量下壓力（流量計(jì)表壓）（kPa）;pe-原油飽和蒸氣壓，計(jì)算時(shí)取Pe=0。F-原油壓縮系數(shù)（l/kPa）。

制定GB/T31130-2014《科里奧利質(zhì)量流量計(jì)》：參照IOS790-1991《封閉管道中流體流量的測量 科里奧利質(zhì)量流量計(jì)》制定。標(biāo)準(zhǔn)對于該種流量計(jì)在石油計(jì)量檢定操作及油量計(jì)量發(fā)揮重要作用。由于科里奧利流量計(jì)計(jì)量原理不同于以往容積式、速度式流量計(jì)。

所以采用計(jì)量公式：m=mg×Mf×Fs或m=mg×Mf×MFs

式中：m-原油在空氣中質(zhì)量（kg）;Mg-原油在真氣中質(zhì)量（流量計(jì)示指）（kg）;Mf-流量計(jì)儀表系數(shù);Fs-石油質(zhì)量換算系數(shù);MFs-空氣浮力修正系數(shù)（無因次量）。

其中：MFs=1-ρs/ρt

式中：ρs-計(jì)量站所在地大氣密度（海拔高度有關(guān)）;ρt-石油計(jì)量溫度下密度（kg/m3）;該值確定方法有三種，應(yīng)根據(jù)貿(mào)易交接雙方簽訂的協(xié)議確定方法：

①取流量計(jì)指示的平均密度值;

②按ρt=ρ20-y（t-20）公式計(jì)算;

③也可用測得的標(biāo)準(zhǔn)密度（ρ20）代替。

4 石油動態(tài)計(jì)量發(fā)展

從石油靜態(tài)和動態(tài)計(jì)量方式發(fā)展趨勢看，動態(tài)計(jì)量方式由于自動化程度高、連續(xù)測量，準(zhǔn)確度高，減輕計(jì)量工作環(huán)境和勞動強(qiáng)度，是今后研究的主要方向。

①根據(jù)油品性質(zhì)，滿足貿(mào)易交接要求，選擇精度符合國家計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)要求的計(jì)量設(shè)施。同時(shí)考慮油品交易場合，地點(diǎn)、建設(shè)投資等綜合因素。在三方面：首先，標(biāo)準(zhǔn)流量裝置與被檢的流量計(jì)相匹配，滿足流量計(jì)的檢定需求;其次，考慮計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)裝置日常維護(hù)管理與運(yùn)行操作;最后，掌握計(jì)量設(shè)備易損件情況及重新購置價(jià)格等問題。根據(jù)油品流量計(jì)量變化范圍，安全、經(jīng)濟(jì)、合理地確定流量計(jì)口徑及臺數(shù)，留有備用設(shè)備。應(yīng)實(shí)行流量計(jì)大小口徑匹配，以確保流量計(jì)在最佳誤差曲線范圍內(nèi)運(yùn)行，盡量減少計(jì)量誤差;

②主要方向在體積計(jì)量方法：由靜態(tài)向動態(tài)的轉(zhuǎn)變（如大口徑原油成套儀表配在線密度計(jì)，大口徑流量計(jì)實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制計(jì)量系統(tǒng)，應(yīng)用于計(jì)量站、交接點(diǎn)、石油及液體石油產(chǎn)品的銷售，進(jìn)、出口貿(mào)易等）。計(jì)算方式：由系統(tǒng)誤差到系數(shù)修正。交接方式的轉(zhuǎn)變：由重量變體積計(jì)量，已體積為基本量，把含水、密度、含硫、含鹽等作為質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)計(jì)量的自動化，計(jì)量管理網(wǎng)絡(luò)信息化平臺建設(shè)。

參考文獻(xiàn)：

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