體積含水率的定義是：水的體積與含水原油的體積之比，即

      X=V_w/V_L（5）

      對式（1）、式（2）、式（5）聯(lián)合求解，便得到：
 
             （6）

      由此可見，只要知道水和油的密度ρ_w和ρ_o，根據(jù)質(zhì)量流量測得的含水原油混合密度，即可求得它的含水率，如果油和水的密度保持常值，含水率就與混合密度ρ_L線性關(guān)系。

      3 誤差分析及存在的問題

      3.1 誤差分析

      對HK-CMF質(zhì)量流量計而言，含水誤差主要是由于綜合密度的影響，現(xiàn)場情況下，常見影響綜合密度的因素有含氣、含砂或由于介質(zhì)內(nèi)部雜質(zhì)引起儀器管壁內(nèi)部結(jié)垢，其中，含氣造成綜合密度下降，含水偏低，成為“氣增油”；與含氣影響相反的是介質(zhì)含砂和儀器內(nèi)部結(jié)垢，造成“砂吃油”和“垢減油”。這些因素對HK-CMF質(zhì)量流量計影響很大：下面舉例定量分析各種因素對HK-CMF質(zhì)量流量計體積含水監(jiān)測的影響。

      基本例子：油密度=0.8975g/cm³；水密度=1.0134g/cm³；混合物密度=0.9844 g/cm³；溫度=20℃。

      含水比=  ×100=75.0% 。

      （1）所測混合物密度+0.001g/cm³；油密度=0.8975g/cm³；水密度=1.0134g/cm³；混合物密度=0.9844+0.001=0.9854g/cm³。

      含水比=  ×100%=75.8%

      誤差=75.8-75.0=0.8     

      （2）輸入油密度+0.001g/cm³；油密度=0.8975+0.001=0.8985g/cm³；水密度：1.0134g/cm³；混合物密度=o.9844g/cm3。

      含水比=   ×100%=76.4%

      誤差=74.8-75.0=-0.2

      （3）輸入水密度+0.001g/cm³ ；油密度=0.8975g/cm³；水密度=1.0134+0.0001=1.0144g/cm³；混合物密度=0.9844g/cm³。

      含水比=   ×100%=74.3%

      誤差=74.3-75.0=-0.7

      （4）混合物含0.1%沙粒：油密度=0.8975 g/cm³；水密度=1.0134 g/cm³；混合物密度=o.9844×0.999+2.6×0.001=o.9860g/cm³。

      含水比= ×100%

      誤差=76.4-75.0=1.4

      （5）混合物含1%游離氣體（體積）：油密度=0.8975g/cm³；水密度=1.0134g/cm³；混合物密度=0.9844×0.99=0.9746g/cm³。

      含水比=    ×100%=66.5%

      誤差=66.5-75.0=-8.5

      3.2 密度系數(shù)調(diào)整及誤差消除

      現(xiàn)場使用中，若所測介質(zhì)中含有少量氣體或含沙都將對含水測量造成很大的影響，導致含水誤差。用標定的方法是不能消除的，但在實際應用中，流量計一般用在轉(zhuǎn)油站的外輸口，原油都經(jīng)過了過濾和油氣分離，可以忽略其對計量準確度的影響。針對油、水密度變化對流量計含水率監(jiān)測的影響，經(jīng)過探索，發(fā)現(xiàn)若采用同乘密度系數(shù)法，可以在很大程度上消除這些含水誤差因素的影響。下面具體介紹這種方法。

      已知密度測量實際值為ρ _E實，儀器顯示值為ρ _E顯，正常情況下二者相等。若存在密度信號漂移等因素時，則ρ_E實≠ρ_E顯，這時令

      k為偏移系數(shù)。

      有：

      儀器測量顯示含水：

            （7）

      由式（7）可知，顯示儀器測量含水產(chǎn)生了偏移，測量顯示含水與實際含水不符，即：

      這時可以設(shè)想純水密度和純油密度同時乘以偏移系數(shù)k后代入式（7），即將ρ_w變?yōu)閗ρ_w，ρ_o變?yōu)閗ρ_o，這時式（7）將變?yōu)?

            （8）

      由式（8）可以看出，經(jīng)同乘系數(shù)k后，儀器顯示含水等于綜合液的真實含水，從而消除了誤差因素的影響。尤其對于那些密度測量信號已經(jīng)漂移但缺乏完善標定條件的情況下使用。

      這里需要特別提到一點的是，雖然已經(jīng)化驗過純油密度ρ_o，但在經(jīng)過密度系數(shù)調(diào)整后，進行產(chǎn)量計算時，不可用儀器顯示純油累積體積量與實際化驗純油密度ρ_o相乘得出，而必須用輸入儀器內(nèi)部油參數(shù)kρ_o相乘得出。下面作簡要推導：

      綜合液質(zhì)量：

      M_E=ρ_E顯?V_E顯=（kρ_E顯）?V_E顯      （9）

      由式（9），綜合液顯示體量：

      儀器顯示純油體積量：

      V_o顯=V_E顯（1-η_顯）=（1/k） V_E實?（1-η_顯）       （10）

      經(jīng)式（8）調(diào)整后，η_顯=η_實

      儀器顯示純油體積：

      V_o顯=V_E顯（1-η_顯）=V_E實?（1-η_實）/k            （10）

      純油質(zhì)量：

      M_o=V_o顯?kρ_o= V_E實?（1-η_實）?kρ_o=V_E實?（1-η_實）?ρ_o/k = 純油真實產(chǎn)量        （11）

      式（11）表明：系數(shù)調(diào)整后，純水純油密度參數(shù)改變，但不影響原油產(chǎn)量的最終結(jié)果的準確性。

      上述調(diào)整方法的現(xiàn)場應用實例如下：

      某中轉(zhuǎn)站，由于密度信號發(fā)生了漂移，污水在HK-CMF質(zhì)量流量計內(nèi)部流動時，其顯示密度為1.012 g/cm³，而實際化驗值是1.007g/cm³， 另外，原油密度參數(shù)值為0.865g/cm³，純水密度參數(shù)值為1.007g/cm³很明顯，由于油井措施的實施，使流量計一次表內(nèi)壁結(jié)垢，從而造成這種情況的發(fā)生。調(diào)整前瞬時含水對比數(shù)據(jù)見表1。

      表1 調(diào)整前瞬時含水對比表

      依照同乘系數(shù)的方法對儀表參數(shù)進行了調(diào)整：

      （1）先求出密度漂移系數(shù)

      k=1.012/1.007=1.00497

      （2）根據(jù)k值對HK-CMF質(zhì)量流量計的純水純油密度進行調(diào)整純水密度參數(shù)調(diào)整：

      ρ_w=1.007×1.00497=1.012

      純油密度參數(shù)調(diào)整：

      ρ_o=0.865×1.00497=0.869

      （3）將調(diào)整后的油水參數(shù)取代原來的參數(shù)值，這時HK-CMF質(zhì)量流量計顯示含水值與實際含水值相符合，能夠準確反映該站的實際油量，儀表顯示與化驗對比瞬時含水數(shù)據(jù)見表2。

      表2 儀表顯示與化驗對比瞬時含水數(shù)據(jù)

      由表2可以看出，儀表顯示與化驗的含水率對比沒有超過1%，可以認為參數(shù)設(shè)置是合理的。

      通過上述實例，可以看出密度漂移對HK-CMF質(zhì)量流量計的影響是巨大的，應及時進行調(diào)整標定。

      4 結(jié)束語

      （1）工藝流程應盡量滿足HK-CMF質(zhì)量流量計的使用要求，即綜合介質(zhì)必須充分做到氣體、液體徹底分離。
      （2）介質(zhì)中含砂應盡量在流量計之前得以消除，同時應盡量避免HK-CMF質(zhì)量流量計內(nèi)部管壁結(jié)垢。
      （3）必須盡量減少純水純油密度測量誤差對含水所造成的影響，也就是說純水純油密度值必須具有代表性，建議進行多次取樣化驗：對于某一區(qū)塊的油、水密度一般變化不大。但若新井投產(chǎn)量大或產(chǎn)量波動較大時，重新作一次純水、純油密度。
      （4）流量計應定期進行標定，以確保流量計的計量精度。