固定式雙向體積管清洗效果影響因素研究

陳佳羽，呂思禹，毛睿琪

（中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司第三輸油處，寧夏銀川 750006）

體積管是用于原油動(dòng)態(tài)計(jì)量流量計(jì)檢定的一種標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量裝置。通過(guò)將體積管工藝管線(xiàn)與流量計(jì)出口導(dǎo)通，引入熱油，推動(dòng)體積管內(nèi)球形置換器觸發(fā)標(biāo)準(zhǔn)段的兩個(gè)檢測(cè)開(kāi)關(guān)，計(jì)算流量計(jì)脈沖數(shù)，與檢測(cè)開(kāi)關(guān)間標(biāo)準(zhǔn)段容積參數(shù)形成對(duì)比，從而確定流量計(jì)的計(jì)量誤差，提供修正依據(jù)。由此可見(jiàn)，體積管標(biāo)準(zhǔn)段容積對(duì)流量計(jì)的檢定結(jié)果產(chǎn)生著重要的影響，因此，按照規(guī)范要求，相應(yīng)資質(zhì)機(jī)構(gòu)應(yīng)每三年對(duì)體積管進(jìn)行一次定檢。

標(biāo)準(zhǔn)段內(nèi)的容積取決于體積管檢定前管內(nèi)的干凈程度，如若管內(nèi)雜質(zhì)清洗不徹底，達(dá)不到良好清洗效果，其標(biāo)準(zhǔn)段檢定結(jié)果也會(huì)偏離實(shí)際，最終用于流量計(jì)的檢定時(shí)，便會(huì)導(dǎo)致流量計(jì)的計(jì)量誤差，最終的結(jié)算油量也將失真，對(duì)交接雙方都將造成一定負(fù)面影響，甚至引發(fā)計(jì)量糾紛。因此，為實(shí)現(xiàn)原油交接雙方計(jì)量結(jié)算的公平公正，保證體積管能夠準(zhǔn)確檢定，檢定前對(duì)于體積管的清洗至關(guān)重要。

長(zhǎng)慶油田某原油儲(chǔ)備庫(kù)每年原油外輸800 余萬(wàn)噸，對(duì)計(jì)量交接的準(zhǔn)確度有著較高的要求。2022 年，該儲(chǔ)備庫(kù)開(kāi)展了固定式雙向體積管第五次清洗及檢定工作，并取得了良好效果。為實(shí)現(xiàn)體積管定檢的最佳清洗效果，降低計(jì)量損耗，有必要通過(guò)本次實(shí)踐分析影響因素及規(guī)律，將今后體積管清洗的效果最大化，確保該儲(chǔ)備庫(kù)計(jì)量的長(zhǎng)久公正性。

1 清洗工藝簡(jiǎn)介

本文實(shí)例體積管為開(kāi)封儀表有限公司制，型號(hào)LJG-26，標(biāo)準(zhǔn)條件下（20 ℃、101.325 kPa）雙程標(biāo)準(zhǔn)容積值為8 m3，最大流通排量1 000 m3，2010 年投運(yùn)，已定檢4 次。經(jīng)過(guò)多年運(yùn)行沉積，體積管內(nèi)壁附著油垢、水垢、蠟質(zhì)、油泥等污物，根據(jù)JJG 209—2010《體積管檢定規(guī)程》[1-2]要求，清洗后體積管內(nèi)水質(zhì)應(yīng)“清潔，無(wú)氣泡、雜質(zhì)等”。因此，為做到清洗徹底，該儲(chǔ)備庫(kù)對(duì)比三種清洗法，即堿洗法、酸洗法、機(jī)械清洗法，優(yōu)選工作量小、清洗效果好的酸洗法，并采用結(jié)合高溫水的方式，對(duì)體積管循環(huán)清洗（圖1）。

圖1 固定式雙向體積管清洗工藝簡(jiǎn)圖

1.1 初步清洗

（1）開(kāi)啟流量計(jì)標(biāo)定出口及體積管進(jìn)出口閥門(mén)，將熱油導(dǎo)入體積管內(nèi)進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱約1 h 后，關(guān)閉流量計(jì)與體積管連接閥門(mén)，開(kāi)啟體積管排污閥門(mén)及排氣閥門(mén)，將體積管內(nèi)存油逐步排放至污油箱，并將污油通過(guò)污油泵打入緩沖罐，完成排油工作。

（2）清洗池進(jìn)水注滿(mǎn)，同時(shí)，為加大排污速率，在體積管下部及上部各搭建一條臨時(shí)管線(xiàn)通往污油箱，啟動(dòng)清洗泵，利用清水推動(dòng)球形置換器在管內(nèi)將剩余污油由排污管線(xiàn)推出，來(lái)回循環(huán)數(shù)次，直至排污管段出口水質(zhì)較為清澈，完成第一輪清洗工作。在此期間，密切關(guān)注緩沖罐液位及體積管部件緊密性，避免原油滲漏。

1.2 深度清洗

（1）將清水池內(nèi)加入清洗劑，利用清洗泵打循環(huán)。循環(huán)過(guò)程中，每2 h 對(duì)清洗池水面浮油進(jìn)行回收，當(dāng)油量過(guò)多時(shí)，繼續(xù)通過(guò)搭建排污管線(xiàn)排入污油箱回收。本輪清洗持續(xù)5～7 d，直至清洗池?zé)o明顯浮油，完成第二輪清洗工作。

（2）利用蒸汽車(chē)向清洗池注入蒸汽加熱，保持水溫在50～70 ℃融蠟溫度之上，開(kāi)啟新一輪打壓循環(huán)，循環(huán)間隙不定期安排人員開(kāi)啟發(fā)球筒蓋對(duì)死角油污進(jìn)行擦拭，并在收球筒上方放空口搭建排污管線(xiàn)排出死角油污蠟質(zhì)，循環(huán)持續(xù)3～7 d，直至水質(zhì)達(dá)標(biāo)，清除管內(nèi)頑固蠟質(zhì)及油垢，完成全部清洗工作。

2 清洗效果影響因素分析

由于體積管清洗效果直接對(duì)最終檢定標(biāo)準(zhǔn)容積值產(chǎn)生影響，清洗越徹底，則容積值越趨于真實(shí)結(jié)果，未清洗徹底將導(dǎo)致體積管流通能力降低，標(biāo)定結(jié)果也將無(wú)法作為參考。本節(jié)內(nèi)容將結(jié)合實(shí)際對(duì)清洗效果影響因素進(jìn)行逐一深入分析研究，提供經(jīng)驗(yàn)與建議。

2.1 結(jié)污情況

體積管長(zhǎng)年運(yùn)行或靜置，大部分時(shí)間為滿(mǎn)管，極容易形成污物沉積。在管內(nèi)，污物主要為蠟，還包含一些焦油、瀝青組成的油垢以及水垢泥沙等。其中該儲(chǔ)備庫(kù)原油為凈化原油，含水較少，水垢泥沙可不必考慮，管內(nèi)壁積蠟及難以清除的油泥將是清洗的關(guān)鍵目標(biāo)，積蠟、油泥的產(chǎn)生主要與油品物性、溫度有關(guān)，以下為詳細(xì)分析。

（1）物性影響（表1）：該商儲(chǔ)庫(kù)接收原油主要成分為烴，還存在一些氮、氧、硫化合物，含蠟量11.67%～15.46%，平均析蠟點(diǎn)35.4 ℃，平均含水率約0.1%。由此可見(jiàn)，體積管內(nèi)原油隨著流動(dòng)或靜置，在物性影響下，勢(shì)必會(huì)出現(xiàn)含蠟、油泥等雜質(zhì)的混合物附著在內(nèi)壁，為確保積蠟量盡可能的小，減少清洗能耗，建議平時(shí)使用含蠟量少的JY 油區(qū)原油進(jìn)行體積管的通油、運(yùn)行和流量計(jì)的檢定。

表1 來(lái)油物性參數(shù)表

（2）溫度影響：管內(nèi)原油運(yùn)行溫度在32～37 ℃，靜置或運(yùn)行大部分時(shí)間溫度低于析蠟點(diǎn)，且由于環(huán)境溫度尤其是冬季低溫的影響，管內(nèi)外溫差較大，結(jié)蠟較為嚴(yán)重，且呈現(xiàn)管底厚、其他部位薄的不均勻現(xiàn)象。建議冬季加大體積管操作間供暖熱度，保持室內(nèi)溫度維持在較高范圍，同時(shí)體積管檢定前保證足夠的預(yù)熱；或加裝底部電伴熱，不僅能夠解決結(jié)蠟問(wèn)題，也可以解決清洗過(guò)程中對(duì)清水加熱的困難。

2.2 清洗介質(zhì)

目前體積管清洗流行有幾種方法，其中機(jī)械清洗勞動(dòng)強(qiáng)度大、工作周期長(zhǎng)、不易開(kāi)展，堿洗法經(jīng)多文獻(xiàn)研究并不能很好地去除蠟質(zhì)油垢，故而選擇較為流行的酸洗法進(jìn)行清洗。此外，清洗介質(zhì)必須為純凈水，以避免水中含有的礦物質(zhì)或大顆粒雜質(zhì)對(duì)清洗及標(biāo)定產(chǎn)生不利影響，接下來(lái)對(duì)清洗劑及清洗加熱兩項(xiàng)重要影響因素進(jìn)行分析。

（1）清洗劑影響：本次體積管清洗采用某強(qiáng)力油污清洗劑結(jié)合家用洗滌劑進(jìn)行循環(huán)清洗，清洗全程可見(jiàn)池內(nèi)明顯泡沫和洗出油污。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證，能達(dá)到預(yù)期效果，但經(jīng)分析，清洗過(guò)程需要注意，清洗全程應(yīng)保持高頻率放空排氣，避免過(guò)量氣體降低清洗效率，其次清洗劑選用前應(yīng)詳細(xì)分析物性，需為弱酸性清洗劑，具備滲透、分散、乳化、剝離作用，同時(shí)具備較好安全性，不傷害設(shè)備及人員。

（2）介質(zhì)加熱影響（表2）：體積管清洗必須使用50～70 ℃的高溫水，以溶解和破壞原油黏稠部分及蠟質(zhì)，但不能高于70 ℃，否則將破壞體積管內(nèi)壁涂層。據(jù)了解，前兩次清洗溫度均為40 ℃左右，能夠達(dá)到一定清洗效果。本次清洗開(kāi)展溫度試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)隨著加熱溫度的升高，清出雜質(zhì)及蠟塊量逐漸增多，水質(zhì)逐漸清澈，供熱溫度在60 ℃為最佳。

表2 熱洗效果對(duì)照表

2.3 設(shè)備器具

本文所引例的體積管主要由收發(fā)球筒、檢測(cè)開(kāi)關(guān)、標(biāo)準(zhǔn)容積段、四通換向閥、球形置換器以及管體所組成，其清洗設(shè)備裝置主要為清洗泵及清水池。在清洗過(guò)程中，設(shè)備器具的預(yù)先檢查和試運(yùn)行是很重要的，以確保清洗全程能夠順利高效進(jìn)行。接下來(lái)就體積管相關(guān)設(shè)備器具因素對(duì)清洗效果的影響作詳細(xì)分析。

（1）關(guān)鍵部件影響：四通換向閥是體積管清洗時(shí)控制原油流向和確保流程暢通的設(shè)備，由于自身質(zhì)量或長(zhǎng)年運(yùn)行問(wèn)題，四通換向閥受原油沖刷將可能有漏失的風(fēng)險(xiǎn)。因此，在選型采購(gòu)時(shí)，應(yīng)確保其嚴(yán)格遵循制造標(biāo)準(zhǔn)；在日常使用過(guò)程中，建議定期開(kāi)展第三方維護(hù)保養(yǎng)，每次運(yùn)行后進(jìn)行放油，避免介質(zhì)腐蝕設(shè)備，導(dǎo)致清洗檢定受到影響。此外，球形置換器的好壞對(duì)于體積管的清洗也起著關(guān)鍵作用。一般來(lái)說(shuō)，球形置換器充水后應(yīng)保持2%～4%的過(guò)盈量，以確保能將管內(nèi)壁油污推出，本次清洗球形置換器檢測(cè)合格，但因運(yùn)行多年，且只有一個(gè)，建議進(jìn)行采購(gòu)，以能夠保證“一備一用”。

（2）其他部件影響：標(biāo)準(zhǔn)容積段是清洗的核心管段，其管體內(nèi)應(yīng)保持耐磨、光滑的特性，日常運(yùn)行要把好來(lái)油質(zhì)量關(guān)口，避免沙石進(jìn)入管內(nèi)造成對(duì)管體及其余部件的破壞，以影響清洗；檢測(cè)開(kāi)關(guān)是球形置換器在推動(dòng)油流流動(dòng)時(shí)觸發(fā)并獲取標(biāo)準(zhǔn)量的重要部件，要定期檢查其靈敏度及可靠性，確保好用，判斷清洗行程；收發(fā)球筒是球形置換器正反行程的終點(diǎn)，可最大程度減少管段及設(shè)備的震顫，清洗過(guò)程中應(yīng)定期進(jìn)行排氣以及開(kāi)蓋檢查球形置換器是否歸位，避免球形置換器卡堵在管體受到損害。

2.4 操作運(yùn)行

清洗全程，人員的調(diào)度安排及現(xiàn)場(chǎng)操作、運(yùn)行時(shí)的維護(hù)保障，也是能否高質(zhì)量完成清洗任務(wù)中重要的一環(huán)，如若操作運(yùn)行不當(dāng)將可能導(dǎo)致驗(yàn)收不通過(guò)的嚴(yán)重后果。根據(jù)本次清洗，反思現(xiàn)場(chǎng)存在的問(wèn)題和不足的地方，分析如下：

（1）人員操作影響：根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)，在開(kāi)展清洗前，應(yīng)對(duì)全體人員進(jìn)行工藝流程和設(shè)備操作的培訓(xùn)，確保現(xiàn)場(chǎng)操作規(guī)范。清洗現(xiàn)場(chǎng)至少值守三人，一人負(fù)責(zé)清洗泵及四通換向閥的調(diào)節(jié)，一人觀察污油箱及緩沖罐的液位，一人協(xié)調(diào)及指揮，全程要做好計(jì)量數(shù)據(jù)觀測(cè)統(tǒng)計(jì)，及時(shí)對(duì)四通換向閥進(jìn)行換向，推進(jìn)高效清洗。此外，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)提前做好安全措施及安全檢查，嚴(yán)格控制高溫水溫度，及時(shí)放氣以及避免清洗劑飛濺。

（2）運(yùn)行維護(hù)影響：經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)清洗泵短時(shí)間發(fā)燙發(fā)熱不上量，分析多年未運(yùn)行維保且灌泵不足導(dǎo)致。對(duì)于清洗泵，建議應(yīng)定期定時(shí)進(jìn)行運(yùn)行維保，清洗過(guò)濾網(wǎng)；對(duì)于球形置換器，應(yīng)在進(jìn)入體積管前涂抹黃油以保持一定的潤(rùn)滑力；對(duì)于各類(lèi)儀器儀表，應(yīng)與庫(kù)內(nèi)其他儀表一同開(kāi)展定檢，確保計(jì)量精準(zhǔn)；對(duì)于起重機(jī)，應(yīng)做好年檢，定期開(kāi)展測(cè)試，避免現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行卡頓不受力，導(dǎo)致筒蓋無(wú)法打開(kāi)。

3 實(shí)例效果論證

經(jīng)認(rèn)真研究分析體積管清洗效果各項(xiàng)因素，并不斷優(yōu)化清洗方案，應(yīng)用于實(shí)際，該儲(chǔ)備庫(kù)順利通過(guò)國(guó)家石油天然氣大流量計(jì)量站專(zhuān)業(yè)檢定人員驗(yàn)收，并歷經(jīng)10 h，圓滿(mǎn)完成了體積管標(biāo)定工作。較上回標(biāo)定容積值7 998.484 3 L 相比，本次標(biāo)定由于前期清洗得當(dāng)，并嚴(yán)格對(duì)標(biāo)開(kāi)展標(biāo)定工作，標(biāo)準(zhǔn)體積V20達(dá)8 000 L 以上，按年輸1 000×104m3來(lái)算，相當(dāng)于約每年至少為交油庫(kù)方平衡純油量：

式中：Ma-純油量，t；Vi-液量，m3；Cti-體積溫度修正系數(shù)；Cpi-體積壓力修正系數(shù)；ρ20-標(biāo)準(zhǔn)密度，g/cm3；Fa-空氣浮力修正系數(shù)；Cw-含水系數(shù)。

4 結(jié)語(yǔ)

固定式雙向體積管的清洗工作是大型外貿(mào)原油交接過(guò)程非常重要的一環(huán)，對(duì)交接雙方計(jì)量結(jié)算的結(jié)果有著潛移默化的影響。因此，做好了體積管的清洗和標(biāo)定，就是把住了原油交接的“秤砣”。消除計(jì)量誤差一直是計(jì)量交接工作的核心目標(biāo)，為達(dá)到絕對(duì)的公平公正，確保雙方利益不受損，體積管的研究還需要持續(xù)深入及加強(qiáng)。