摘要：鹽穴儲氣庫在造腔過程(chéng)中，電磁流(liú)量計(jì) 用于(yú)計量(liàng)注人(rén)和排出液(yè)體體積，其(qí)可靠性直接影響到(dào)造腔工程(chéng)師對(duì)造腔進度(dù)的監(jiān)控，及相應施(shī)工計劃的(de)安(ān)排。除(chú)定期檢測(cè)外，文章根據岩鹽中(zhōng)泥質不溶物膨(péng)松系數在一定(dìng)範圍這一(yī)特征，統計分(fèn)析生産數據(jù)，評價(jià)其可靠(kào)性。結果表明(míng)，電磁流量計可(kě)靠性能滿足鹽(yán)穴儲氣(qì)庫造腔(qiāng)生産(chǎn)需要。
　　電磁(cí)流(liú)量計由流量傳感(gǎn)器和轉換器兩部分(fèn)組成(chéng)，與其他類型的(de)流量計相比，電(diàn)磁流量計(jì)具有(yǒu)無壓損、口徑大、量程(chéng)比寬(kuān)、耐腐(fǔ)蝕、适用于(yú)高黏度介質、性(xìng)價比(bǐ)高等特點，可充(chōng)分減小管道(dào)内(nèi)的阻力，符合節能降(jiàng)耗(hào)的要求(qiú)。目前(qián)，電磁流量計已(yǐ)廣泛應用(yòng)于造腔生産(chǎn)中，雖然(rán)經過定期(qī)檢測(cè)，但(dàn)由于被(bèi)測介質性質及流速(sù)等的影響，電磁流量計在造腔中(zhōng)的應用(yòng)效果并未(wèi)評價(jià)。調研結果表明(míng)［4＿６］，岩鹽中不溶物(wù)膨松系數(shù)在特定地區(qū)是常數(shù)，且往往在一定(dìng)範圍内，可(kě)用生(shēng)産中溶鹽體積(jī)、腔體實際體積(jī)、不溶(róng)物含量等(děng)參數表(biǎo)達。介紹(shào)電磁(cí)流(liú)量(liàng)計的(de)測量原理，造腔(qiāng)地面工藝，确定電磁流量計在造腔站的(de)适用(yòng)性，造(zào)腔站内電磁流量(liàng)計(jì)的選(xuǎn)型與安裝(zhuāng)，明确(què)該類流(liú)量(liàng)計的(de)使用符合減小(xiǎo)測量誤差及穩(wěn)定性(xìng)的要求，再(zài)根據曰常(cháng)生産(chǎn)中的注人(rén)液體(tǐ)、排出液(yè)體(tǐ)體積以及(jí)相應的濃(nóng)度，對溶(róng)鹽(yán)體積(jī)進行計算，結合(hé)階段造腔(qiāng)實際(jì)體積(jī)及不(bú)溶物(wù)含量，計(jì)算(suàn)不溶(róng)物膨(péng)松(sōng)系(xì)數，評(píng)價流量計(jì)的可(kě)靠性。
1電磁流量(liàng)計測量(liàng)原理
　　電(diàn)磁流(liú)量計是利用(yòng)法(fǎ)拉第電磁(cí)感應定律(lǜ)測量，如圖1所示，用于(yú)測量電極與運(yùn)動的流體構成(chéng)的回(huí)路中産生(shēng)的電參數，并根(gēn)據公式換算成(chéng)流體速(sù)度(dù)，再測(cè)量流通截面液(yè)位(wèi)高(gāo)度得(dé)到流(liú)通面(miàn)積，兩者相(xiàng)乘得到所(suǒ)測流量。

? 式(shì)中：爲被測介質體積流量，m3/s；％爲直流式(shì)電磁(cí)流量(liàng)計用來測量流(liú)體橫(héng)越磁(cí)場時所感生的電動(dòng)勢，Ｖ；６爲磁感(gǎn)應(yīng)強度，t；Ｌ爲電極(jí)間距，即測量管(guǎn)内徑(jìng)，ｍ；ｖ爲液體平(píng)均流速，ｍ/s；Ａ爲(wèi)修正系數。

2造腔站電磁流(liú)量計(jì)選型(xíng)
　　電磁(cí)流量計選型與安裝應根(gēn)據工(gōng)藝條(tiáo)件來(lái)确定(dìng)，主要(yào)包括被測(cè)介質電導(dǎo)率、溫度、壓(yā)力、介質流量範圍、工藝管(guǎn)道的管(guǎn)徑、介質(zhì)狀态，介質的腐(fǔ)蝕性，工藝管道材質等因素，保(bǎo)證測(cè)量的精度(dù)，并根據環境條件選擇(zé)防(fáng)爆及防護等級。
2.1造腔(qiāng)地面(miàn)工藝(yì)
　　造腔地面(miàn)工(gōng)藝(yì)分爲(wèi)注水(shuǐ)工(gōng)藝和排(pái)鹵工(gōng)藝。注7ｊＣ過程中，淡水或(huò)淡鹵水通過離心泵增壓至彙管，然(rán)後(hòu)通過各井管線流量計計量(liàng)，進人鹽層(céng)。排鹵過程(chéng)爲(wèi)，溶鹽産(chǎn)生的(de)鹵(lǔ)水依靠自身壓力通過(guò)管道計(jì)量(liàng)後，最終進(jìn)人(rén)彙(huì)管外(wài)輸。
2.2選型(xíng)及(jí)安裝(zhuāng)
　　造腔(qiāng)站電磁流(liú)量計測量(liàng)介質(zhì)主要(yào)爲鹵水或(huò)者淡鹵水(shuǐ)，電導性較(jiào)強(qiáng)，但(dàn)具有(yǒu)較強(qiáng)的腐(fǔ)蝕性(xìng)。采用的襯裏材(cái)料爲聚(jù)四氟(fú)乙(yǐ)烯（ＰtfＥ），電(diàn)極材(cái)料選(xuǎn)用哈氏(shì)合(hé)金（ＨＣ），耐腐蝕性能(néng)好，能(néng)有效預防(fáng)注人(rén)和排(pái)出(chū)液體含(hán)有顆(kē)粒雜(zá)質、飽(bǎo)和鹵水結晶等(děng)問題。防護(hù)等級(jí)選用ＩＰ６5用(yòng)以(yǐ)完全(quán)防止外物侵入并防噴射(shè)水進(jìn)人。
　　在(zài)安裝位置(zhì)方面(miàn)，各(gè)單井注(zhù)水排商流量計(jì)在高低壓(yā)閥室(shì)，與注水(shuǐ)泵(bèng)機組隔離，接(jiē)地(dì)良好(hǎo)。單井注(zhù)水排鹵管道(dào)爲ＤＮ150，流(liú)量計(jì)的前直管(guǎn)段(duàn)長度爲(wèi)87cm，後直管段55cm，同時，在(zài)回鹵的(de)低壓閥室，電磁流(liú)量計(jì)安(ān)裝在介質(zhì)的上流(liú)處，符合電磁流量(liàng)計安裝要(yào)求［7＿8］。
3造(zào)腔站電磁(cí)流量(liàng)計可(kě)靠性(xìng)分析(xī)
　　根據岩鹽中泥(ní)質不(bú)溶物膨松系數在(zài)一定範(fàn)圍這一特征，通(tōng)過對(duì)金壇儲氣(qì)庫的造腔井(jǐng)生(shēng)産數(shù)據進行分(fèn)析，計算(suàn)腔(qiāng)體溶(róng)鹽量(liàng)，結(jié)合聲響測(cè)腔(qiāng)體積，計算(suàn)不溶物膨(péng)松(sōng)系數，檢驗電磁流(liú)量計計(jì)量(liàng)的可靠性。
3.1鹽層物理化學性質
　　金壇鹽岩層段(duàn)岩性(xìng)主要爲鹽岩、含(hán)泥鹽(yán)岩夾含鹽泥岩、鈣芒硝泥(ní)岩(yán)、雲質泥岩、泥(ní)岩、粉砂岩(yán)等(děng)。對(duì)于占(zhàn)鹽岩段80％以上的鹽岩(yán)層，主要礦(kuàng)石以石鹽(yán)爲主(zhǔ)，其次爲鈣(gài)芒硝(xiāo)、石膏，局部(bù)出現無水(shuǐ)芒硝，雜質(zhì)主(zhǔ)要爲粘(zhān)土礦物，其次爲(wèi)白雲(yún)岩、碳(tàn)酸鹽(yán)岩等。石(shí)鹽(yán)的化(huà)學組(zǔ)成(chéng)主要是(shì)ＮａＣｌ，占74.9％~90.8％，其次是(shì)Ｎａ2Ｓ04、ＣａＳ04，其他鹽類甚微.
3.2造腔(qiāng)運行中溶(róng)鹽量(liàng)計算(suàn)
　　由于日常(cháng)造腔中，主要注(zhù)人淡水(shuǐ)或者淡(dàn)鹵水，離子濃度非常(cháng)低，且日常(cháng)化驗中測量(liàng)了(le)注人(rén)液體的氯離子濃(nóng)度，其他(tā)離子(zǐ)未詳細測(cè)量，所以在進行(háng)溶解鹽(yán)體積(jī)計(jì)算時，注人(rén)液體(tǐ)隻考慮氯(lǜ)離子(zǐ)。

　　由于(yú)每次(cì)測腔(qiāng)都有(yǒu)等(děng)待(dài)和準(zhǔn)備時間，所(suǒ)以(yǐ)腔内鹵水濃(nóng)度會(huì)繼續升(shēng)高(gāo)，腔體體積擴大。故該(gāi)階段溶(róng)鹽體積(jī)應按照(zhào)式（9）計算(suàn)：

　　式中(zhōng)：心爲日溶(róng)鹽體積，m3；心爲日(rì)采鹽(yán)體(tǐ)積(jī)，m3；爲腔(qiāng)體(tǐ)擴(kuò)大後(hòu)未排(pái)出液體(tǐ)的(de)溶鹽(yán)體積(jī)，m3；爲腔(qiāng)體擴大後未排(pái)出液體體積，m3；爲腔體擴(kuò)大(dà)後(hòu)未排出(chū)的液體中等效淡水(shuǐ)溶劑質量，ｋｇ；化爲日排(pái)出液體體積，m3；f注爲日(rì)注人液體體積(jī)，m3；爲日排出液體(tǐ)氯化(huà)鈉質量體積濃度，g/ｌ；（＾爲日注(zhù)入液(yè)體氯化鈉(nà)質量體積濃度(dù)，g/1；Ｐ排爲曰(yuē)排出(chū)液(yè)體密度，kg/m3；ｐ注(zhù)爲日(rì)注入液體密度(dù)，kg/m3；氯化鈉密度，kg/m3；以(yǐ)爲水的密度，kg/m3；爲(wèi)階段溶(róng)鹽(yán)體積(jī)，m3；爲聲呐測(cè)量時(shí)腔體内氯(lǜ)化鈉(nà)質量(liàng)體積濃度(dù)，g/1；爲(wèi)聲呐測量時腔體内液體(tǐ)密(mì)度，kg/m30
　　由(yóu)于201６年前并(bìng)未進行(háng)注水濃度化(huà)驗，選擇了2016年至(zhì)2017年(nián)進(jìn)行造(zào)腔并在該(gāi)時間(jiān)段内完(wán)成(chéng)設定(dìng)造腔階段的井進行(háng)統計分析，結果(guǒ)如(rú)表1所示(shì)。


3.3膨松系數(shù)
　　鹽岩(yán)礦床不(bú)論(lùn)品位(wèi)多髙，都普遍存(cún)在着(zhe)水不溶物(wù)，主要(yào)分布(bù)在鹽(yán)岩層(céng)内及夾層中。由于金(jīn)壇鹽(yán)礦不溶物(wù)中的(de)一大部分屬于(yú)泥岩，主要以粘土礦(kuàng)物中以伊(yī)利石爲主(zhǔ)，其次(cì)爲伊(yī)／蒙(méng)混層，無(wú)高嶺石，這(zhè)些粘(zhān)土礦(kuàng)物的強吸(xī)水性及吸水後極易(yì)膨松(sōng)性，會減少(shǎo)腔(qiāng)體(tǐ)有效(xiào)體積，所(suǒ)以實際溶解鹽的(de)體積并不是腔體(tǐ)體積，它們之(zhī)間存在以(yǐ)下關系:
　　式(shì)中：Ｋ爲階段(duàn)腔體(tǐ)有(yǒu)效體積，m3；1爲階(jiē)段溶解的固體(tǐ)鹽體(tǐ)積，m3；？爲階段(duàn)鹽岩(yán)中不溶物(wù)比例(lì)，小數；盧爲(wèi)階(jiē)段鹽岩中不溶物崩落(luò)以後(hòu)的膨松系(xì)數，常數。
　　根據實驗，金(jīn)壇儲氣(qì)庫(kù)不溶(róng)物(wù)膨松系數在(zài)1.5~3範圍。由(yóu)于(yú)鹽穴(xué)造腔(qiāng)高度(dù)近150ｍ，含(hán)多個(gè)夾層，夾層(céng)含粘土礦物含量(liàng)不(bú)同(tóng)，所(suǒ)以膨松系數不(bú)同，同(tóng)時夾層的(de)厚度(dù)不同，所以利用(yòng)該方法模(mó)拟的(de)腔(qiāng)體體積(jī)的評(píng)價應根據不同造腔階段(duàn)來進(jìn)行。.表1列(liè)舉(jǔ)了2017年測腔(qiāng)井的階段(duàn)造(zào)腔體積及該(gāi)階段不溶物含量，并計算該階(jiē)段的不(bú)溶物膨(péng)松系數。
　　從表1可(kě)以看(kàn)出(chū)，除t7井外(wài)，其他井不溶物(wù)膨松(sōng)系數均在(zài)1.5~3範圍(wéi)，說(shuō)明(míng)造腔(qiāng)站内的電磁流(liú)量計(jì)的(de)準确性(xìng)和穩(wěn)定性(xìng)能夠滿足生(shēng)産(chǎn)的需(xū)要。
3.4誤差分(fèn)析
　　根(gēn)據該方法(fǎ)對鹽(yán)穴儲氣庫電磁(cí)流量計效(xiào)果進(jìn)行評(píng)價時，不溶(róng)物膨(péng)松(sōng)系(xì)數計算誤差(chà)主要受(shòu)下列(liè)因素影響(xiǎng)。
（1）注人液體溶液(yè)質量濃度化驗誤差(chà)。受(shòu)鹽廠清(qīng)罐等因素(sù)影響，當日(rì)供應的淡(dàn)鹵水(shuǐ)濃度(dù)可能(néng)會出現上(shàng)午高，下午低的(de)情況(kuàng)，而每(měi)天淡(dàn)水供應(yīng)化(huà)驗的(de)濃度隻有(yǒu)上午一個(gè)參數，所以對計(jì)算結(jié)果有一定(dìng)影響。該誤差可通過增加濃度(dù)化驗(yàn)次數得到有效解決
（2）由注(zhù)人液體中硫酸(suān)鈉、硫酸(suān)鈣(gài)等含量(liàng)的不确(què)定引(yǐn)起的誤差，但這些礦物在溶液(yè)中含量非常少(shǎo)，在一(yī)個造(zào)腔階段内其(qí)影響可(kě)忽略。
（3）流量計(jì)計(jì)量誤(wù)差。現(xiàn)場選(xuǎn)用的是準确度(dù)等級爲0.5級(jí)的流(liú)量計。檢測(cè)報告(gào)顯示，流量(liàng)計實(shí)際相對示值誤(wù)差較大(dà)，這可能(néng)導緻計(jì)算的不溶物(wù)膨松系數(shù)偏離(lí)正常範圍(wéi)。以t7井(jǐng)爲例(lì)，如表(biǎo)2所示，注入端流(liú)量計(jì)ft1在(zài)30m3/h時，相對(duì)示值誤(wù)差(chà)達6％，在(zài)90m3/h時，相(xiàng)對示值誤(wù)差爲3％，明顯(xiǎn)大于(yú)排出端流量計(jì)ft2在對(duì)應檢(jiǎn)測點(diǎn)的相對(duì)示(shì)值誤(wù)差。同時，生(shēng)産數(shù)據顯示，t7井在該造腔(qiāng)階段(duàn)，ft1示值在30~80m3/h範(fàn)圍，這(zhè)直接導緻了計(jì)算的注入(rù)鹽量偏大(dà)，而溶鹽量(liàng)偏小(xiǎo)，最終使(shǐ)不落物(wù)膨松(sōng)系數偏低(dī)。考慮到注人液(yè)體溶液質(zhì)量濃(nóng)度化(huà)驗誤(wù)差對(duì)于所有同(tóng)期造腔井的不溶物(wù)膨松系數(shù)影響(xiǎng)結果相近(jìn)，而除t7井外(wài)，其他井不(bú)溶物膨松系數都在(zài)正常範圍内，所以流(liú)量計(jì)ft1實際測量誤(wù)差(chà)大是導緻(zhì)t7井不溶物膨(péng)松(sōng)系數(shù)偏小的主要原(yuán)因。

　　從表2中(zhōng)可以(yǐ)看出(chū)，随流速的(de)增大，相對(duì)示值(zhí)誤差逐(zhú)漸減小(xiǎo)。這可(kě)能是由于(yú)測量的流體内(nèi)部雜質在(zài)管道(dào)内易(yì)形成(chéng)沉澱(diàn)，雖然采(cǎi)用了聚(jù)四氟(fú)乙烯作爲襯(chèn)裏材料保護(hù)電極(jí)，但是(shì)在低(dī)速流狀态(tài)下，這(zhè)些沉澱附着于(yú)内襯(chèn)的表面使(shǐ)測量(liàng)結果發生(shēng)偏差，所(suǒ)以電磁流量計實際測(cè)量誤差必将随(suí)着時間的(de)推移(yí)而逐漸增(zēng)大。爲(wèi)提高電磁(cí)流量(liàng)計在鹽穴儲氣庫造腔(qiāng)過程中(zhōng)的測量精度，可(kě)采用(yòng)以(yǐ)下方法(fǎ)。
（1）調整工藝，在可(kě)控範圍内(nèi)提髙(gāo)流速(sù)，減少雜質沉澱(diàn)，提高測量(liàng)精度(dù)。
（2）定期清理(lǐ)流量計。
（3）對于(yú)檢(jiǎn)測過程中發現(xiàn)的誤(wù)差值超過(guò)最大允(yǔn)許誤差的(de)流(liú)量計，儀表(biǎo)系數偏(piān)離原出(chū)廠标定的儀表(biǎo)系數時，可根據檢測機構的檢(jiǎn)測結果進(jìn)行儀(yí)表系數校準。
結(jié)束語
　　綜上所述，電磁(cí)流量計的(de)正确率和(hé)穩定(dìng)性能(néng)夠(gòu)滿足鹽(yán)穴儲氣庫(kù)造腔的需要。但(dàn)是，電(diàn)磁流量(liàng)計(jì)在鹽穴儲(chǔ)氣(qì)庫使用中，受待測液體(tǐ)不純的影響，實(shí)際的測量(liàng)誤差随時(shí)間的(de)推移(yí)而逐(zhú)漸增大，特别(bié)是在低流速(sù)的情況下，相(xiàng)對(duì)示值(zhí)誤差(chà)明顯(xiǎn)較大。造腔設計(jì)者可根(gēn)據(jù)特定(dìng)地區岩鹽(yán)中不(bú)溶物(wù)膨松系數在一定範(fàn)圍内(nèi)這一特(tè)征，進行(háng)生産(chǎn)分析，評價流量計計量在(zài)使用(yòng)中的可(kě)靠(kào)性。對于不溶物(wù)膨松(sōng)系(xì)數不在(zài)特定(dìng)範圍内的(de)井(jǐng)，排除濃度檢(jiǎn)驗影(yǐng)響(xiǎng)後(hòu)，可(kě)通(tōng)過提高流(liú)速，定期清理流量計，儀表系數(shù)校準(zhǔn)等方式提高測(cè)量的數據的準确性，以便(biàn)于合(hé)理安(ān)排(pái)造腔計(jì)劃，指導造(zào)腔施(shī)工。

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