油田穩流配水閥組注水流量計在線校準裝置研制與應用

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)

目前油田注水作業現場大多采用的是閥組間注水流量計，由于壓力、溫度、水質等多種因素，流量計出現故障概率也比較大。主要是儀表采集準確度會偏移，導致采集的數據錯誤，影響注水量的準確計量，造成生產損失，所以需要周期性校準。然而傳統的離線校準送檢程序繁瑣、校準周期長，在拆卸、安裝過程中，存在高壓刺漏、機械傷害等風險，且易造成數據線損壞影響上傳率，頻繁停井影響注水時率等問題，伴隨著生產規模的擴大，注水流量計的不斷增多和精細注水與油田穩產關系日益緊密，完善注水流量計校準系統，提高注水流量計準確性已經成為油田精細注水管理中急需解決的問題。鑒于此，研制了一套穩流配水閥組注水流量計在線校準裝置，該裝置不僅比傳統校準方式更加省時省力，且具有更高的安全性，并且保障了數據上傳的穩定性，減少了計量誤差對注水量的影響。同時可在線適時校準，快速解決現場應急校準問題，為實現油田精細注水管理奠定了基礎。

1　裝置簡介

1.1　工作原理

流體經高壓管道依次通過被測流量計、標準流量計后，進入標準水箱，計算機每隔1秒自動采集1組數據，N秒（根據校準需要自行設定）后計算機自動生成被測流量計綜合誤差和注水流量計校準記錄，工作人員依據綜合誤差進行被測流量計參數設置。多次循環后，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裝置結構主要由硬件系統（標準流量計、便攜式計算機、標準水箱、電路集成單元盒、電氣柜體、供電系統箱、顯示器單元、設備固定底座等配套校準附件）和軟件系統（注水流量計在線校準軟件）兩部分組成。圖1是注水流量計在線校準裝置實物圖。

圖1　注水流量計在線校準裝置實物圖

1.2.1硬件系統

在線校準裝置主要用于將被測流量計接入在線校準流程（圖2），實現相同環境下，被測流量計和標準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，確保標準流量計測量的準確度；②標準流量計，作為校準裝置標準器使用，裝置所選的標準表是電磁流量計（橫河），其規格為DN25 mm，準確度等級0.5級；③標準水箱，校準過程中盛放液體的容器，亦可作為標準容器對被測流量計累積流量進行校準。

圖2　注水流量計在線校準流程示意圖

1.2.2軟件系統

此裝置標定軟件是基于移動標定臺設備基礎上開發的可自動檢測儀表流量等數值及自動回傳修改儀表參數的一套專業軟件。軟件代碼采用模塊編輯方式，為以后增加新的儀表協議留有可擴展空間，所有儀表協議均采用模塊編寫，分類明確。軟件界面分為端口、數據檢測、被測儀表參數及數據處理4大區域，從檢測傳感量的生成、測試數據的計算、標定過程的對比及分析、系數回送修改、校準報表生成等方面實現了注水流量計在線校準（圖3）。

圖3　注水流量計在線校準系統界面圖

2　現場試驗

2.1　校準流程

在標定裝置中設置了DN25 mm的高精度電磁流量計作為標準表，通過高壓管道，流體依次通過被測流量計、標準流量計后，進入標準水箱，計算機每隔1秒自動采集1組數據，N秒（根據校準需要自行設定）后計算機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為校準前系數；K為校準后系數；A為校準裝置儀表流量值，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注水設備都可以應用在線校準裝置標定（圖5、圖6）。對注水流速＜3m3/h的流量儀表標定，可直接使用在線校準裝置標定；對注水流速＞3m3/h的流量儀表標定,可采用前端加裝穩流管，使水流趨于穩定（表1）。

圖5　裝置現場標定示意圖

圖6　裝置現場標定示意實物圖

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

表1　清水流量計檢定現場實驗數據

3　結論及認識

1）注水流量計在線校準裝置重復性好、穩定性高，不僅符合國家標準、行業標準，而且完全滿足現場注水流量計校準工作要求。

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

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

4）注水流量計在線校準裝置結構簡單，操作方便，可實現在線適時校準，且體積小，便于管理，具有廣泛的推廣應用價值。

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