1 前言

    原油生產(chǎn)計(jì)量是石油企業(yè)一項(xiàng)重要的基礎(chǔ)工作，其目的是為企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營、科技增油工作提供準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，江蘇油田試采一廠目前有不同生產(chǎn)規(guī)模的原油中轉(zhuǎn)、集輸站35個(gè)，為準(zhǔn)確考核重點(diǎn)生產(chǎn)區(qū)塊的任務(wù)指標(biāo)完成情況，科學(xué)評(píng)價(jià)技術(shù)方案的實(shí)施效果，提高原油及污水等混合液在生產(chǎn)、儲(chǔ)運(yùn)過程中的計(jì)量準(zhǔn)確度，2005年4月在曹七及沙七計(jì)量站，先后引進(jìn)了兩臺(tái)由美國MicroMo2tion公司生產(chǎn)的E系列CMF純油質(zhì)量流量計(jì)（簡稱CMF）。

    2 CMF質(zhì)量流量計(jì)的應(yīng)用情況

    2.1　CMF主要技術(shù)參數(shù)

    （1）溫度測量范圍：125℃；壓力測量范圍：15MPa；
    （2）最大壓力損失≤0.05MPa； 
    （3）準(zhǔn)確度：0.2%；重復(fù)性：0.02%； 
    （4）供電電壓：220AC；整機(jī)功耗：34W。

    CMF300質(zhì)量流量計(jì)由CMF傳感器和LTD3020流量計(jì)算機(jī)兩部分構(gòu)成，CMF傳感器采用“U”型管結(jié)構(gòu)，使測量介質(zhì)在傳感器內(nèi)行程明顯縮短，直管段要求較低。

    2.2　CMF工作原理

    流量傳感器由振動(dòng)管和安裝在振動(dòng)管端部的電磁驅(qū)動(dòng)線圈、溫度傳感器等部件組成，利用科里奧利（coriolis）力原理，直接測量液體的質(zhì)量流速、綜合密度及溫度三個(gè)主要參數(shù)。當(dāng)流體流過振動(dòng)管時(shí)使之產(chǎn)生扭曲，扭曲量正比于質(zhì)量流速，振動(dòng)管的振動(dòng)頻率正比于流體的密度，MVD核心處理器將檢測到的頻率及溫度信號(hào)用Modbus協(xié)議方式傳遞給LTD3020流量計(jì)算機(jī)，處理并顯示相關(guān)參數(shù)（工作流程見圖1）。

圖1　計(jì)量流程示意圖 

    LTD3020流量計(jì)算機(jī)由山東陸地科技公司研發(fā)，在準(zhǔn)確測試并輸入純油及污水標(biāo)準(zhǔn)密度后，經(jīng)過程序運(yùn)算能用中文顯示純油、純水流量、質(zhì)量含水率等16個(gè)參數(shù)，具備顯示、操作等功能；可通過以太網(wǎng)將TCP/IP數(shù)據(jù)發(fā)送給上位機(jī)，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控，CMF具有以下特點(diǎn)：

    （1）LTD3020流量計(jì)算機(jī)采用雙CPU結(jié)構(gòu)，提高了操作穩(wěn)定性及可靠性，具有10Mbps以太網(wǎng)口，可直接接入企業(yè)、局域或廣域網(wǎng)。 
    （2）采用64位雙精度浮點(diǎn)數(shù)，提高了計(jì)量數(shù)據(jù)計(jì)算精度，有效數(shù)據(jù)位為15位，當(dāng)總量達(dá)到百萬噸時(shí)，計(jì)數(shù)誤差僅為12.5mg。 
    （3）實(shí)現(xiàn)了在線含水率及純油量的計(jì)算，采用了GB1885-1998《石油專用計(jì)量表》數(shù)據(jù)庫，密度測量準(zhǔn)確度<±0.0001g/cm³。

    2.3　CMF的現(xiàn)場應(yīng)用及工藝措施完善

    CMF在正常使用過程中，需向LTD3020流量計(jì)算機(jī)輸入純油和純水標(biāo)準(zhǔn)密度，才能準(zhǔn)確計(jì)量純油及純水產(chǎn)量。根據(jù)混合液含水率公式，CMF在現(xiàn)場測量時(shí)，要求混合液中含氣量≤5%，否則會(huì)導(dǎo)致綜合密度下降，純油產(chǎn)量上升，即“氣增油”現(xiàn)象，增加測量誤差。

    混合液含水率公式：

     
     式中：ρm—混合液密度，g/cm³； 
    ρw—純水密度，g/cm³； 
    ρo—純油密度，g/cm³； 
    η—水的體積百分比，%。

    CMF在曹七站使用時(shí)就因?yàn)榛旌弦褐械娘柡吞烊粴夂俊?%，導(dǎo)致含水率明顯低于實(shí)際值。為此技術(shù)人員采取了如下措施：

    （1）控制進(jìn)站油液的壓力。將站內(nèi)60m³氣、液緩沖罐的生產(chǎn)壓差由0.35MPa降低為0.25MPa，以提高氣、液分離效果。 
    （2）平穩(wěn)控制進(jìn)站油液流量。安裝一套外輸油泵變頻控制系統(tǒng)，利用緩沖罐的液位傳感器輸出的（4～20）mA差壓信號(hào)，控制外輸油泵的流量，并具備高、低液位報(bào)警功能，使緩沖罐液位由以往手動(dòng)操作改變?yōu)樽詣?dòng)控制，通過此項(xiàng)措施不僅明顯降低了混合液中的氣、液比，也避免了含氣量的波動(dòng)。

    CMF混合液的流量測量誤差≤±0.2%，現(xiàn)場主要通過儀表顯示與人工化驗(yàn)含水率，確定原油計(jì)量準(zhǔn)確度，確保分隊(duì)、分區(qū)原油計(jì)量誤差≤±2%。表1是2005年4月在曹七原油中轉(zhuǎn)站，采取上述工藝措施后，連續(xù)5天CMF與人工化驗(yàn)含水率比對(duì)數(shù)據(jù)。

    從比對(duì)數(shù)據(jù)可看出，含水率平均差值<±0.5%，符合計(jì)量要求。

    3　CMF的應(yīng)用效果分析

    （1）CMF純油質(zhì)量流量計(jì)是目前油田分隊(duì)、分區(qū)主要計(jì)量器具，能夠準(zhǔn)確測量并顯示純油、純水標(biāo)準(zhǔn)體積和質(zhì)量，以及含水率、混合液密度等參數(shù)，其功能是任何單一流量儀表所無法替代的，在含氣量超過額定范圍時(shí)，需采取工藝措施提高氣、液分離效果，或?qū)斎氲募冇汀⒓兯畼?biāo)準(zhǔn)密度進(jìn)行修正，確保準(zhǔn)確度滿足計(jì)量要求。

    （2）CMF安裝時(shí)，在測量直管段外側(cè)應(yīng)加支撐，以消除影響傳感器測量的應(yīng)力；同時(shí)傳感器附近運(yùn)行的大功率電機(jī)和交變磁場，會(huì)產(chǎn)生脈沖干擾及共振，須遠(yuǎn)離磁場干擾或安裝脈沖衰減器及屏蔽設(shè)施。

    （3）CMF在使用前及轉(zhuǎn)移安裝地點(diǎn)后，須進(jìn)行零流量校正；對(duì)于間隙使用的CMF，每次停用前須用80℃左右熱水掃線3～5分鐘，以防傳感器內(nèi)部結(jié)垢和堵塞；傳感器和變送器應(yīng)采用獨(dú)立電源供電；LTD流量計(jì)算機(jī)應(yīng)遠(yuǎn)離暖氣管線等熱源；CMF在野外工作場合應(yīng)做好防雷擊措施。

    參考文獻(xiàn)

    1 蔡武昌等.流量測量方法和儀表的選用.化學(xué)工業(yè)出版社，2001. 
    2 劉永遠(yuǎn)，龔中偉.質(zhì)量流量計(jì)在原油集輸系統(tǒng)中的應(yīng)用.石油工業(yè)技術(shù)監(jiān)督，2007，5.