摘要:用于原油动态交接的计量方法一般采用流量计。计量过程中流量计系数、温度、油品物性等变化会导致流量计出现一定的误差,对原油计量结果产生相应的影响。采取合理措施控制油品温度、黏度,油品的流量、压力及设备等影响计量的因素,可以减少计量时带来的误差,提高原油动态计量精度,控制管输原油外销损耗。
目前,石油行业原油交接主要以动态交接计量为主,与静态交接计量相比动态计量具有减少人为误差、提高精度、提高取样的代表性程度,减轻员工劳动强度,降低HSE风险等优势。本文通过对某油田动态计量的分析找出影响动态交接计量的因素及合理的控制方法。
1影响原油动态交接计量的因素分析
油田原油交接计量根据GB/T9109.5--2017《石油和液体石油产品动态计量第5部分:油量计算》要求进行油量计算,其中原油质量计算公式如式(1)所示:
式中:m---原油在空气中的淨质量,kg;Vt---原油通过流量计的计量体积值，m3;p20---原油在标准大气压下20℃时的密度,kg/m3;MF---流量计系数;CpI---原油体积压力修正系数;Cui---原油体积温度修正系数;Fa---空气浮力修正系数;Csw---原油质量含油系数。
由式(1)可知,影响原油计量的因素主要包括原油流量计系数、体积流量、压力等方面。
2流量计系数对计量误差的影响
对于容积式流量计来说，检定流量计时的流量计系数是影响原油动态交接计量时油量计算的一个重要指标。在实际工作中,发现介质的温度、黏度、压力对容积式流量计系数影响较大。
检定过程中,一般按被检流量计额定流量的70%,50%,30%设为大、中、小流量检定点,通过对流量计在线采集的数据进行分析。选用其中变化明显的4次检定流量数据,流量计系数与温度关系变化如图1所示。4次检定数据出现规律性的变化,其变化趋势和检定油温变化趋势一致，说明原油温度的高低决定了流量计系数的大小。
流量计系数对原油动态交接计量的影响大，而温度对流量计系数的影响尤为重要。要做到流量计日常运行时温度应与检定时温度尽量一致，减少对计量准确度的影响。
3流量计漏失量对计量误差的影响
根据刮板流量计的工作原理可知,流量计刮板和壳体之间存在一定间隙,从而不可避免地造成流量计存在漏失。
对于计量设备一定的管线,漏失量与黏度成反比，黏度越大,漏失量越小;与流量计前后压差成正比,压差越大,漏失量越大,反之亦然。若想具体得知流量计产生漏失量的原因,首先需要对流量计的误差特性曲线进行分析。
3.1油品流量误差对漏失量的影响
流量一误差特性是指流量计误差值与流量测量值之间的关系,如图2所示。如刮板流量计计量容积体积为V1,一定时间内转子转动次数为N,则在该时间内流过的流体体积V1计算如式(2)所示:
通常计量转子的转数是通过一定转速比的减速机构传到计数器，显示通过流量计的流体体积。若通过体积的指示值为I,则与N关系为:
式中:α---常数,是流量计计数器的转数比和计数器的指针转动一周的刻度值所决定的单位体积量由式(2)和式(3)可得:
从式(5)可知，容积式流量计的测量误差仅与流量计几何结构有关,而与流体性质和流量值无关,理想的容积式流量计误差特性如图2中曲线1。
通过查找对各种容积式流量计进行检定试验的大量数据,可得出容积式流量计的实际误差曲线如图2中曲线2。
由图2可以看出,在流量较小时,误差急剧地向负方向倾斜,随着流量的增大,误差值逐渐减小，直至稳定在某一定值上,误差曲线平行于横轴,此时误差趋于零。当流量继续增加,误差值又逐渐偏大,并向负方向偏移。实际误差特性曲线呈现这种变化趋势,是因为容积式流量计中存在不可避免的漏失现象。
以该油田原油交接小、中、大流量运行状况为例,流量计系数变化趋势如图3所示。由图3看出,中流量运行状况最优。说明该流量计日常运行流量与检定时的流量保持一致，变化最优。
3.2压力损失对漏失量的影响
以1号、2号油品为例，随着流量的增加，通过流量计的流体速度也增加。从流体力学可知，粘滞力引起的流动阻力随流速的平方增加，产生的机械摩擦阻力相应增加,其结果引起流量计的压力损失也相应增加，容积式流量计误差特性和压力损失特性与流量关系如图4所示1。
在容积式流量计中,由于流体的流动推动运动件动作,要完全消除这种动作产生的机械阻力,目前很难达到。压力损失越大,漏失量也越大，误差曲线向负方向偏移。所以，为减少漏失量，要求流量计的压力损失尽量小些为好。
3.3油品黏度对漏失量的影响
黏度是影响流体流动的一种性质，当流体黏度增大时,流量计内流动阻力增大，导致压差增加。当测量精度低于0.1级时,可以不考虑黏度的影响;当测量精度高于0.1级时，就必须考虑这种影响。阅读文献得知由于黏度具有两重性,由它引起的流量计进出口压差增加，导致漏失量增大的影响可以忽略。因此,当流体黏度η变化时,流量计的E与1/η成线性关系,即黏度增加,漏失量减少,流量计误差特性曲线向正方向偏移,图5是使用同一流量计测量不同黏度流体得出的误差特性曲线。
漏失量不仅存在于刮板流量计的刮板和壳体之间,检定系统间若发生漏失将对流量计系数造成更大的影响。例如,排污阀内漏、四通阀内漏及其他相关阀门内漏等,会造成流量计系数急剧降低。
3.4运行设备对计量误差的影响
由于流量计卡表、传动齿轮脱位、器差调整器失灵等故障会造成较大的计量误差,因此要经常检查流量计运行是否正常,有无异常杂音,计数器是否正常,各润滑点是否缺润滑油等，及时发现问题，减小误差。
一般情况下,新安装的流量计经过磨合期后，运动部件运转圆滑，各处间隙均匀,漏失量减少,流量计系数降低。随着流量计运行时间增加,流量计运动部件磨损加大,间隙变宽,漏失量增大,流量计系数增大。
4降低计量系数误差的方法和措施
4.1温度变化
温度是对流量计计量过程中有很大影响的一个参数,尤其对MF值影响很大。当检定流体温度变化频繁,或环境温度与被计量油品温度相差较大时，对流量计性能、准确性均有明显影响,会造成计量系数误差的增大。为降低温度对测量过程中计量系数误差的影响,采取以下措施:
1)要做到流量计日常运行温度应与检定温度尽量一致,流量计运行流量尽量与检定时的中流量保持一致。
2)在流量计投入运行前,一定要先对设备进行预热操作，当流量计出口温度与标定流量计体积管进出口平均温度一致时,预热操作结束,保证整个流量计系统达到的温度基本一致。
4.2控制油品物性变化
在生产中,最好采用一种油品对应1台流量计,控制温度,确保油品黏度波动不宜过大,保证油品物性变化小。因为流量计对于油品都有一段适应时间,假若油品黏度忽高忽低会对流量计内部结构造成不同程度磨损,黏度过高会使刮板与内腔间隙变大,造成漏失量增大。
5结束语
通过分析原油交接动态计量中流量计系数、体积流量、压力等因素对计量结果产生相应的影响，采取合理控制油品温度、油品流量,加强巡检制度等措施,可以降低计量时带来的误差。对产生误差的原因进行认真分析，依靠技术进步建立并完善计量标准,同时要不断学习业务知识,提高员工的素质和基础管理工作能力,才能使计量精度更正确，使输送损耗得以减少。
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