試論如何提高刮板流量計計量準確度

唐博 陳貴軍 盧熊 謝元云

摘要：刮板式流量計是石油公司常用的一種石油計量裝置，一般分為石墨刮板式流量計和金屬刮板式流量計。若各油品特性差異較大，或冷空氣進入加藥站區域，則流量計標定測量誤差較大，影響公司正常的油品運輸和布置。對油品物理性能，尤其是粘度的測試與分析，認為粘度對物理性能的影響最大，其次不能忽視環境溫度對測試的影響，通過實驗研究，得到了流量計數月來標定的油品粘度與環境溫度對磨損流量測試的精度有重要影響，并提出了一些建議。

關鍵詞：油品粘度;環境溫度;刮板流量計;計量誤差

風扇流量計的風扇在液力作用下，驅動轉子一起轉動。回轉時，劃痕在固定凸輪的作用下交替膨脹、收縮，并與殼壁連續形成加藥腔，以增加液體計量。給藥腔容積固定，所以轉子的旋轉次數與液體成比例，液體的體積通過減速機構在計數器中得到。

1 實驗方法

1.1 實驗內容

利用現場流量計對油液流量進行模擬測量，建立了一系列室內循環。吸油管流量計的溫度和環境溫度的控制[1]。用劃痕流量計和標準流量計分別測量不同油溫和環境溫度下的油液流量，并將其與多元統計分析法進行比較，分析了油液風險和環境溫度對油液流量的影響以及環境溫度對劃痕測量誤差的影響。流量計找到了影響測量結果的主要因素，并提出了相應的對策。

1.2 實驗油品的選擇

該場輸送的原油種類繁多，各有特點。通過原油特性的對比，選擇適宜的、有代表性的原油在實驗室內進行試驗，試驗方法主要有：Jano、Plutoni、Carbenda、Ashir、Manji、Borno、Ameno、阿曼、沙輕、烏拉爾、榮卡多等等。后五種油（芒都、阿曼、沙輕、烏拉爾、榮卡多）在上述條件下，分別有15 ～20℃的分蠟點;在-58451分蠟;在-58451分蠟;在-2a8451分蠟;在黑石、曼吉和渤南分蠟;在-5℃凝點較低;黑獅油、曼吉油、渤南，這三種油的凝蠟溫度在15～30℃，凝蠟溫度較高，一般易發生凝管事故;杰諾、普魯托尼、卡賓達、阿什德爾，這四種油的凝蠟點在25～30℃，凝蠟溫度都在10℃左右。在滿足實驗要求的情況下，原油的不同特性有很大差別。選用兩種性質不同的原油作試驗油。

1.3 實驗裝置及測試方法

（1）實驗裝置

為了模擬油田原油的輸送情況，通過熱阻和冷卻換熱管調節原油的溫度，采用恒溫控制系統控制實驗流量計的環境溫度，在實驗過程中，油量通過回路和閥1，閥2，閥3分別通過閥門1，閥2，閥3進行測量，并記錄排氣流量計的測量值和標準流量。

（2）測試方法

在試驗中選擇具有代表性的油溫及周圍環境溫度對控溫測量的影響進行了試驗研究。測試比較方法如下：

把足夠的沙輕原油倒進容器，然后打開油泵，把整個環道注滿。設定加熱電阻和攪拌器的開關，通過標準流量計將油的溫度保持在蠟點以上，通過熱電偶、繼電器等溫度控制裝置保持油的溫度不變。室溫控器將標準流量計的環境溫度保持在較高溫度[2]。

開啟冷卻裝置，通過冷卻換熱管，將高溫原油冷卻到試驗溫度，然后流過試驗刮擦器。在此基礎上，啟動了恒溫低溫水浴，以控制實驗廢棄物的環境溫度。在進行上述控制后，標準流量計的冷卻溫度和環境溫度應保持不變;記錄兩個流量計指示的累計流量和兩個流量計的溫度、環境溫度，使其使用壽命穩定后，可根據需要對試驗刮板工藝的冷卻溫度和環境溫度進行調整。

以輕質原油代替試驗油，采用相同的方法在不同的油溫和環境溫度下測量刮板流量計的測量誤差。

2 實驗結果與討論

對兩種油品進行試驗時，在不同的溫度條件下，通常采用18.21m3/h的標準流量流量。

2.1油品溫度的影響

由普魯托尼原油和沙質輕質原油的流速測量資料可知，兩種性質不同的原油在試驗過程中表現出相同的規律。隨油溫下降，流量逐漸增加，測量誤差向正方向移動。但是，隨著溫度的正向變化，測量結果的增長和誤差也會發生變化，沙輕原油流量的測量誤差基本上是正數。隨著油溫的升高，各誤差曲線均呈下降趨勢，在一定的環境溫度范圍內，隨著油溫的升高，測量誤差由正零時逐步逼近。如油溫在20℃、環境溫度在4℃、油溫在17℃、環境溫度15℃時，計量誤差均為零。

沙慶原油流量的測量誤差基本為負值。當環境溫度一定時，隨著油溫的降低，測量誤差從負數逐漸逼近，在油溫一定時誤差為零。

2.2環境溫度的影響

普魯多尼亞原油的測量誤差隨環境溫度的升高而從正變負，從負變小。若測定油溫，某一環境溫度為零時，測量誤差不變。沙原油計量誤差基本為負值。當環境溫度降低時，測量誤差會向正方向移動。在油溫和環境溫度一定的情況下，測量誤差可達零。刮板式流量計環境溫度降低，流量計內壁溫度降低，原油接近內壁粘度增大。該流量計內壁上有一層粘膠狀物，使得流量計的漏漏率降低，測量誤差朝正向移動。

如油溫由20℃升至5℃，普魯多尼原油的粘度從40mpa·s升至100mpa·s，沙輕原油粘度小于15mpa·s，粘度越大，泄漏率就越小，誤差就越小，相反，泄漏率越大，誤差就越大。

試驗結果表明，油溫20℃，環境溫度4℃（或油溫17℃，環境溫度15℃）下，沙輕原油的測量結果與標準流量計最接近。當油溫為10-15℃，環境溫度為-5-10℃時，沙輕原油測量值最接近可比標準流量計。通過上述分析，發現環境溫度和油溫對原油粘度參數都有影響。所以每一種油都有其最佳的測量粘度范圍。該粘度范圍內，流量計測量比較穩定，誤差變化小，結果可靠。

2.3驗證實驗

為了驗證分析的正確性，將沙慶和普羅圖尼兩種油品按一定比例混合后，在不同的混合狀態下，刮板流量計的流量與標準流量計的流量試驗結果一致，分別為20℃和 15℃。

并對不同油品混合物下混合油的粘度進行了測量，繪制了粘溫曲線。測量誤差為負值，劑量誤差隨混合油中沙輕原油含量的增加而增大。對比調和油的粘溫曲線，在20℃試驗油溫下，調和油的粘度小于20mPa·s，混油中普魯托尼比例越大，油的粘度越高。

由于油液粘度較低（小于20mPa·s），以及劃痕流量計泄漏較大，加藥誤差通常為負。研究還發現，隨著油品風險的增加，劑量誤差逐漸向正方向變化，并且對于給定的油品風險值，測量誤差為零。

3 結論

（1）油品溫度和環境溫度對流量測量結果都有影響。不同的油溫會引起油危險的變化，不同的環境溫度會引起碎片內壁形成粘性油。流量計油液壓力的劇烈變化是引起流量計測量誤差的主要原因。

（2）每一種油都有其最適溫度范圍，在這一范圍內，流量計的測量相對穩定，誤差變化小，結果可靠，因此需要建立各種油品的粘度缺陷數據庫，以驗證測量結果。

參考文獻：

[1]周珍艷，李海生.關于提高刮板流量計計量準確度的探討[C].//中國計量協會%中國石油化工集團公司%中國石油天然氣集團公司.2016中國油氣計量技術論壇論文集.2016：291-299.

[2]孟憲玲.流量計計量原油時常見故障信息化分析[J].科學與信息化，2017，（25）：79，82.

（重慶耐徳工業股份有限公司，重慶 401121）