采油測(cè)試壓力表檢定裝置技術(shù)評(píng)定

陳紅徠，劉　立，郭　靜，蔣風(fēng)松

1.中國(guó)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(guó)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(cè)試壓力表檢定裝置技術(shù)評(píng)定

陳紅徠1，劉立1，郭靜1，蔣風(fēng)松2

1.中國(guó)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(guó)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(duì)穩(wěn)定的準(zhǔn)確度等級(jí)為1.0級(jí)、量程為0~30MPa的一般壓力表，按照J(rèn)JF 1033-2008《計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)考核規(guī)范》，同時(shí)結(jié)合JJF 1059.1-2012《測(cè)量不確定評(píng)定與表示》的要求，對(duì)建標(biāo)后的采油測(cè)試壓力表檢定裝置進(jìn)行技術(shù)評(píng)定和校驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)、保存和復(fù)現(xiàn)對(duì)采油測(cè)試壓力表的量值傳遞。在一定范圍內(nèi)開展一定準(zhǔn)確度等級(jí)采油測(cè)試壓力表的校準(zhǔn)或檢測(cè)，以達(dá)到對(duì)該采油測(cè)試壓力表檢定裝置進(jìn)行復(fù)查考核的相關(guān)要求。結(jié)果表明，準(zhǔn)確度等級(jí)為0.25級(jí)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(jí)及其以下的壓力表的校準(zhǔn)工作。

關(guān)鍵詞采油測(cè)試壓力表；檢定裝置；技術(shù)評(píng)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(cè)試壓力表檢定裝置被廣泛地應(yīng)用于油田壓力表校準(zhǔn)、檢測(cè)，建立其相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)以來，各個(gè)廠家生產(chǎn)制造的計(jì)量校準(zhǔn)裝置，對(duì)于使用者來說除了按照操作手冊(cè)正確操作與維護(hù)外，必須按照計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)考核規(guī)范的有關(guān)規(guī)定對(duì)其開展不確定度評(píng)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(zhǔn)確度等級(jí)壓力表的校準(zhǔn)、檢測(cè)工作的先決條件。

1　采油測(cè)試壓力表檢定裝置概述

采油測(cè)試壓力表計(jì)量系統(tǒng)是由計(jì)算機(jī)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(duì)被測(cè)儀器儀表校準(zhǔn)過程中，能靈活設(shè)定壓力，對(duì)機(jī)械加壓系統(tǒng)進(jìn)行閉環(huán)控制。計(jì)算機(jī)根據(jù)所設(shè)定的壓力值控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)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(cè)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(jì)算機(jī)系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)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(cè)試精度要求。其準(zhǔn)確度等級(jí)為0.25級(jí)，量程為0~ 60MPa。采油測(cè)試壓力表的工作溫度為（20±5）℃，相對(duì)工作濕度≤85%。

2　試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1采油測(cè)試壓力表檢定裝置重復(fù)性試驗(yàn)

2.1.1采油測(cè)試壓力表檢定裝置重復(fù)性測(cè)量

在工作溫度為（20±5）℃、相對(duì)濕度≤85%的校準(zhǔn)環(huán)境條件下，選一支相對(duì)穩(wěn)定測(cè)量范圍為0~ 30MPa、準(zhǔn)確度等級(jí)的采油測(cè)試壓力表。在重復(fù)性條件下，用該裝置在被測(cè)壓力表測(cè)量范圍內(nèi)選取30、20、10MPa 3個(gè)壓力點(diǎn)，每年進(jìn)行10次獨(dú)立重復(fù)測(cè)量。

式中：S為標(biāo)準(zhǔn)偏差，%；n為測(cè)量次數(shù)；xi為各次的測(cè)量值，i=1…n。

由公式（1）計(jì)算得到的單次試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差結(jié)果，如表1所示。

表1 重復(fù)性條件下單次試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差　/MPa

2.1.2采油測(cè)試壓力表檢定裝置測(cè)量不確定度評(píng)定

被測(cè)壓力表與精密壓力表之差，用ΔP表示，計(jì)算公式如下：

ΔP=Pi-P0i（2）

式中：Pi為采油測(cè)試壓力表的示值，MPa；P0i為采油測(cè)試壓力檢定裝置精密壓力表的標(biāo)準(zhǔn)值，MPa。

輸入量Pi主要來源采油測(cè)試壓力表示值的不確定度，可以通過連續(xù)測(cè)量得到測(cè)量列，采用A類評(píng)定，用ua(x)表示。通過表1可知，該裝置經(jīng)過4年的時(shí)間對(duì)同一采油測(cè)試壓力表3個(gè)不同壓力點(diǎn)進(jìn)行重復(fù)性測(cè)量，取其12組單次試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差的最大值為重復(fù)性測(cè)量結(jié)果，即S=0.026 5MPa。

任意選取3塊同類型的采油測(cè)試壓力表，每塊在30、20、10MPa連續(xù)測(cè)10次，共得9組測(cè)量列，每組測(cè)量列分別按公式（1）計(jì)算得出的單次試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差，如表2所示。

表2 3支采油測(cè)試壓力表單次試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差　/MPa

根據(jù)公式（1），由表2計(jì)算可得合并樣本標(biāo)準(zhǔn)SP=2.70×10-2MPa。

輸入量Poi主要來源于采油測(cè)試壓力表檢定裝置精密壓力表標(biāo)準(zhǔn)值的不確定度，采用B類評(píng)定，用ub(x)表示。采油測(cè)試壓力表檢定裝置的準(zhǔn)確度等級(jí)為0.25級(jí)，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(diǎn)的測(cè)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(biāo)準(zhǔn)方法評(píng)定。

按式（4）計(jì)算：

所以采油測(cè)試壓力表檢定裝置精密壓力表標(biāo)準(zhǔn)值的B類不確定度為：ub(x)=0.086 6MPa。對(duì)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(biāo)準(zhǔn)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(duì)測(cè)量結(jié)果影響微小，可忽略不計(jì)；再如校準(zhǔn)人員估讀引入的B類不確定分量，按照規(guī)程要求1.0級(jí)壓力表估讀所產(chǎn)出的誤差對(duì)測(cè)量結(jié)果影響微小，也可忽略不計(jì)。

計(jì)算得到uc(x)=8.87×10-2MPa。

由于本次評(píng)定為采油測(cè)試壓力表檢定裝置對(duì)采油測(cè)試壓力表校準(zhǔn)的結(jié)果，且測(cè)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(jì)算：

U95=K·uc(x)=1.77×10-1MPa(K=2)（6）

2.1.3采油測(cè)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(cè)量結(jié)果S=2.65×10-2MPa

2.2采油測(cè)試壓力表檢定裝置穩(wěn)定性試驗(yàn)

采油測(cè)試壓力表檢定裝置于2009年建立標(biāo)準(zhǔn)以來，至2012年進(jìn)行復(fù)查標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)同一支相對(duì)穩(wěn)定的壓力表在30、20、10MPa 3個(gè)壓力檢定點(diǎn)下，每年分別重復(fù)測(cè)量10次，取每次算術(shù)平均值作為測(cè)量結(jié)果，以相鄰兩年的測(cè)量結(jié)果之差作為該時(shí)間段內(nèi)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)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(cè)量結(jié)果之差|yi-yi-1|，均小于計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的最大允許誤差的絕對(duì)值，即：

|yi-yi-1|

因此計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的穩(wěn)定性考核符合JJF 1033-2008的要求。

2.3采油測(cè)試壓力表檢定裝置校準(zhǔn)結(jié)果驗(yàn)證

采用比對(duì)法對(duì)采油測(cè)試壓力表檢定裝置校準(zhǔn)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，來考核多臺(tái)同準(zhǔn)確度等級(jí)的采油測(cè)試壓力表檢定裝置。將同一支采油測(cè)試壓力表所得到的測(cè)量結(jié)果的平均值作為被測(cè)量的最佳估計(jì)值，以考核校準(zhǔn)結(jié)果的可信程度以及驗(yàn)證校準(zhǔn)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(cè)試壓力表，用同一型號(hào)的3臺(tái)裝置對(duì)其不同壓力點(diǎn)進(jìn)行校準(zhǔn)，其測(cè)量結(jié)果如表4所示。

表3 不同壓力點(diǎn)重復(fù)性試驗(yàn)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(zhǔn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表　/MPa

在表4中，已知被測(cè)壓力表在1號(hào)采油測(cè)試壓力表檢定裝置（建標(biāo)裝置）給定30MPa下測(cè)量結(jié)果ylab=30.07MPa。而上述3臺(tái)采油測(cè)試壓力表檢定裝置得到的測(cè)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(kuò)展不確定度）。

同理可得

3　結(jié)論

1）對(duì)建標(biāo)后的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器進(jìn)行計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)評(píng)定，可有效地檢驗(yàn)其穩(wěn)定性、重復(fù)性等計(jì)量特性，還可以定量化的考核其對(duì)測(cè)量結(jié)果質(zhì)量保證程度。

2）計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器的重復(fù)性試驗(yàn)結(jié)果的有效驗(yàn)證，可以采用多點(diǎn)多次方法計(jì)算合并樣本標(biāo)準(zhǔn)差。

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

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收稿日期：本文編輯：左學(xué)敏2015-10-30

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