油田(tián)污水回注(zhù)是合理開發和(hé)利用(yòng)水(shuǐ)資源、節(jiē)能環保的有效(xiào)途徑(jìng)。污水回注(zhù)量是否合(hé)适關(guān)系到(dào)地(dì)層結構的優化，油層壓力的恢複和保(bǎo)持，直接影(yǐng)響油田采收率，因此(cǐ) 污水流(liú)量計 的(de)準确(què)性十(shí)分重(zhòng)要。油田現場污(wū)水流(liú)量計(jì)拆(chāi)卸(xiè)較困難，往往又(yòu)沒有(yǒu)備用流量(liàng)計，因此現(xiàn)場通(tōng)常采用(yòng)超(chāo)聲波(bō)流量(liàng)計 在(zài)線校(xiào)準法。近幾年随(suí)着油田(tián)對(duì)污水計量(liàng)的重視，超聲波流量(liàng)計現(xiàn)場校準方法得到了廣泛應用，同時(shí)也暴(bào)露了該流量(liàng)計準确(què)性不高的問題(tí)。本文結(jié)合超聲波流(liú)量(liàng)計(jì)原理和現(xiàn)場應用經(jīng)驗，通(tōng)過現場試(shì)驗和(hé)數(shù)據分析(xī)對超(chāo)聲流量計(jì)在污水流量計(jì)校準中的适應(yīng)性進行(háng)了(le)讨論(lùn)。
1 超(chāo)聲(shēng)波(bō)流(liú)量計(jì)原理 超(chāo)聲流量(liàng)計在污水(shuǐ)流量(liàng)計校(xiào)準(zhǔn)中(zhōng)适應性的(de)讨(tǎo)論(lùn)
常用(yòng)的超(chāo)聲(shēng)波流量(liàng)計有2種原理：時(shí)差法和多(duō)普勒(lè)法。
1.1 時差法原理
   超聲(shēng)波信(xìn)号在(zài)流體中(zhōng)，順流時(shí)信号傳播(bō)速度(dù)快，傳播時(shí)間短；逆流時信号傳(chuán)播速度慢(màn)，傳播(bō)時間長，利用超(chāo)聲波信(xìn)号在流(liú)體中順逆(nì)流方向聲波(bō)信号傳(chuán)播時間存在差(chà)值，即時差，可以(yǐ)計算(suàn)出流(liú)體流(liú)量。時差法較适(shì)于測(cè)量純淨液體，有較多氣泡(pào)的液體或懸浮(fú)物會阻(zǔ)礙(ài)聲脈沖正(zhèng)常傳(chuán)播，導緻不(bú)能正常測(cè)量。
1.2 多普勒法原理
   超聲波信号(hào)在傳播路徑(jìng)上遇到(dào)微小(xiǎo)浮遊(yóu)物（懸浮(fú)物質或微小氣泡）而被(bèi)散射，超聲接收(shōu)器能夠接收散射後(hòu)的超(chāo)聲波(bō)信号。發射(shè)信号(hào)頻率受(shòu)多(duō)普勒(lè)效(xiào)應的影響後(hòu)變爲不同的接(jiē)收信号頻率，2個(gè)頻率之差(chà)與流體流(liú)速有确定(dìng)的數量(liàng)關系，由(yóu)此可以計算出(chū)流體流量。多普勒法流量計不(bú)能測量(liàng)清(qīng)潔的流體，僅能測量(liàng)約50mg/l以上濁度的(de)流體。同(tóng)時多普(pǔ)勒法測(cè)量精度(dù)低于時差法，一(yī)般爲2.0級，即(jí)2%滿量(liàng)程誤(wù)差(chà)（2%f.s.）。
2 超(chāo)聲波(bō)流量計(jì)使(shǐ)用注意事項
   近幾年(nián)，随着(zhe)超聲波流(liú)量計(jì)在污水流(liú)量計在線校準(zhǔn)中的應用越來(lái)越普遍，流量計準确性不(bú)高的(de)問題(tí)也(yě)逐漸暴(bào)露出來，原因主要是操(cāo)作不規範和流量計自身問題。
2.1 操(cāo)作不(bú)規(guī)範(fàn)
   管(guǎn)道(dào)方面(miàn)，技術人員經常(cháng)不按(àn)照标準操(cāo)作規程(chéng)進(jìn)行操作，例(lì)如未準确測量管(guǎn)道外徑(jìng)、周長(zhǎng)、壁厚、接觸(chù)溫度(dù)等，這些參(cān)數都會對超聲(shēng)流量計的原始(shǐ)數據修正(zhèng)産生(shēng)重要影響(xiǎng)。
   安裝方式(shì)方面，技術(shù)人員(yuán)經常(cháng)不按照管(guǎn)道大小和(hé)信(xìn)号強度選擇(zé)安裝方式，往往選擇流量(liàng)計的默認(rèn)雙(shuāng)聲程模(mó)式。正确的(de)安裝方(fāng)式爲：在大管(guǎn)道和(hé)複雜環境中應采用(yòng)單聲程；在小管道和信号特強的情(qíng)況(kuàng)下(xià)選(xuǎn)擇多聲(shēng)程。
   安裝位置(zhì)方(fāng)面，技術人員往(wǎng)往随意(yì)放置超(chāo)聲探頭，且不确(què)認管道污水是(shì)否滿管這一重(zhòng)要的測量(liàng)條件(jiàn)。正确的(de)安裝位(wèi)置爲(wèi)：應選(xuǎn)擇管道的水平中間(jiān)位置(zhì)放置探(tàn)頭(tóu)；隻有(yǒu)在管(guǎn)道滿(mǎn)管的條(tiáo)件下才(cái)能進(jìn)行準(zhǔn)确測(cè)量，流(liú)體向上流(liú)的垂直管(guǎn)道能保證(zhèng)滿管流。
   除(chú)此以外(wài)，現場的管道内(nèi)襯的種(zhǒng)類和厚(hòu)度等重(zhòng)要參數往往很(hěn)難獲得，這(zhè)些也(yě)嚴重影(yǐng)響了流(liú)量計的準确性。
2.2 超聲波(bō)流量計(jì)自身問題(tí)
   首先(xiān)是時差法和多(duō)普勒(lè)法流(liú)量計(jì)的選用(yòng)。時差法(fǎ)流量(liàng)計适用于(yú)純淨液體的計(jì)量，準确度(dù)優于(yú)±1.0%；多普勒(lè)法(fǎ)流量(liàng)計适用于濁度50mg/l以上的流(liú)體。因(yīn)此，2種(zhǒng)原(yuán)理的流量計(jì)在污水流(liú)量計校準時的選用(yòng)非常重要(yào)。一般情況(kuàng)下，管(guǎn)道中污水較(jiào)幹淨時(shí)，可選(xuǎn)用時(shí)差法；當(dāng)污水較(jiào)渾濁(zhuó)時，應(yīng)選用多普(pǔ)勒法(fǎ)。但是(shì)污水幹淨(jìng)還是渾濁(zhuó)在現(xiàn)場很(hěn)難被定(dìng)量界定(dìng)，因此(cǐ)選用這2種原理的(de)流量計(jì)沒有(yǒu)通用方法(fǎ)可遵循，導(dǎo)緻流量計自身(shēn)計量(liàng)不準(zhǔn)确，更(gèng)談不上校(xiào)準污水流(liú)量計了(le)。
   其次超(chāo)聲波接收(shōu)也存在缺陷。超聲波(bō)由于(yú)是通過在(zài)管道中發射和(hé)接收(shōu)超(chāo)聲信号來測(cè)量流體流(liú)量的(de)，所以管道(dào)材質對超(chāo)聲的折射、流體(tǐ)中雜(zá)質對(duì)超(chāo)聲(shēng)的反(fǎn)射和散(sàn)射(shè)、流體(tǐ)中随機存(cún)在的氣泡(pào)和雜(zá)質的(de)含量高低都會對測量産生不(bú)穩定的影響。油田污水(shuǐ)中含有(yǒu)不少的(de)原油、砂礫、氣(qì)泡、化學藥(yào)劑等，管道内環(huán)境十分複雜和(hé)多變，嚴(yán)重影響(xiǎng)了測(cè)量的精度(dù)。
   針對超(chāo)聲(shēng)波流(liú)量計(jì)在(zài)污水流(liú)量計(jì)在線(xiàn)校準中準确(què)性(xìng)不高(gāo)的問(wèn)題。在近一(yī)年的的時間裏(lǐ)，使用26台檢(jiǎn)定合(hé)格的污水流量(liàng)計作爲參考流量計(jì)，對4台(tái)超聲(shēng)波流(liú)量(liàng)計進行(háng)了現場在線校(xiào)準，通過大量的試驗(yàn)和數(shù)據分(fèn)析，讨(tǎo)論超聲波(bō)流量計在污水(shuǐ)流量計(jì)校(xiào)準(zhǔn)中(zhōng)的作(zuò)用(yòng)。
3.1 流量計(jì)的選(xuǎn)擇(zé)
   爲(wèi)了使(shǐ)試驗(yàn)具有(yǒu)代表性， 便攜式超聲(shēng)波流(liú)量計(jì) 選用(yòng)某國外知(zhī)名廠(chǎng)商的時差式a型(xíng)、多普勒b型(xíng)，國内(nèi)知(zhī)名(míng)廠(chǎng)商的時(shí)差式c型(xíng)、多(duō)普勒(lè)d型各1台(tái)，均檢定(dìng)合格且(qiě)在(zài)檢定周期(qī)内。26台污水(shuǐ)流量計爲檢定(dìng)合格(gé)後第(dì)1次使(shǐ)用的，且在(zài)檢定周期内。
3.2 試驗注(zhù)意事(shì)項
   本試驗(yàn)嚴格遵(zūn)循(xún)超聲(shēng)波流量計附帶(dài)的使用(yòng)說(shuō)明及(jí)本文(wén)中(zhōng)第3章提到的注(zhù)意事項(xiàng)。試驗中流(liú)量計(jì)安裝的(de)管道的(de)直管段(duàn)符(fú)合“前(qián)十後五(wǔ)”的規定(dìng)。試驗(yàn)中所(suǒ)選安裝流(liú)量(liàng)計的管(guǎn)道爲近1年(nián)内(nèi)的(de)新管道，盡(jìn)量避(bì)免因管道(dào)内壁(bì)腐蝕(shí)導緻(zhì)超聲(shēng)信号(hào)接收質量(liàng)不高的問(wèn)題。
3.3 試(shì)驗内容(róng)
   首(shǒu)先将污水(shuǐ)流(liú)量計分(fèn)别安(ān)裝到(dào)污水(shuǐ)管(guǎn)線中，然後将(jiāng)污水流(liú)量計作爲參(cān)考流量計(jì)與便攜(xié)式超聲(shēng)波流(liú)量計進行(háng)數據比(bǐ)對(duì)，比對(duì)内容爲60min内(nèi)的累(lèi)積流量(liàng)。
爲(wèi)了分(fèn)析時(shí)差法和多(duō)普勒法流量計在不同渾濁程(chéng)度的污水中的(de)計量準确性，試(shì)驗中在(zài)數據比對的同時進行同管道的污水(shuǐ)采樣(yàng)，采樣周期爲5min，試驗結(jié)束後将12次水(shuǐ)樣放入(rù)樣品桶後(hòu)攪拌均勻，由光學濁(zhuó)度計測(cè)試污水(shuǐ)濁度(dù)，本試驗設(shè)定濁度小(xiǎo)于50mg/l的(de)爲一(yī)般水(shuǐ)質；濁度≥50mg/l的爲較差水(shuǐ)質。
   試驗數據見表1，其(qí)中(zhōng)流(liú)量表示污水流量計60min内的(de)累計流量(liàng)；a、b、c、d分别(bié)爲4個(gè)型号(hào)的超(chāo)聲波(bō)流量(liàng)計在60min内的(de)累計流量；排名(míng)爲與同一台污(wū)水流(liú)量計比對的4台(tái)超聲波流量計(jì)的誤差按(àn)從小(xiǎo)到大的(de)順序。
表(biǎo)1中，“——”表(biǎo)示超(chāo)聲波(bō)流量(liàng)計因(yīn)接收(shōu)信号(hào)差而(ér)不顯示累計流量，誤差>20%的超(chāo)聲(shēng)波流(liú)量計累計流量(liàng)表示(shì)因接收信号質(zhì)量差導緻的儀器測量錯誤。對表1中的數(shù)據進行分(fèn)類處(chù)理，以(yǐ)便得到一(yī)般和較(jiào)差水(shuǐ)質2種情(qíng)況時(shí)4台流(liú)量計(jì)的(de)誤(wù)差統計。表(biǎo)2和(hé)表(biǎo)3分别(bié)爲爲(wèi)一(yī)般(bān)和較(jiào)差水(shuǐ)質(zhì)時的流(liú)量計誤差(chà)統計(jì)。
表1 超(chāo)聲流量計(jì)與污(wū)水流(liú)量計(jì)試(shì)驗比對數據(jù)

   從表2和表3發現(xiàn)，試驗(yàn)中水質一(yī)般（濁度(dù)<50mg/l）的(de)情況(kuàng)下，時差法流量(liàng)計的(de)有效數據(jù)（誤差<20%）爲13個，占總(zǒng)試驗數據（32個）的(de)40.63%；不顯(xiǎn)示(shì)的情況(kuàng)有4個(gè)，占總(zǒng)試驗(yàn)數據（32個）12.5%的。水質(zhì)較差（濁度(dù)≥50mg/l）的情(qíng)況下(xià)，多普(pǔ)勒法(fǎ)流量(liàng)計的(de)有效(xiào)數據(jù)（誤差<20%）爲4個(gè)，占總試驗數據（32個）的12.5%；該類型流(liú)量計(jì)不存(cún)在不顯示(shì)的(de)情況。
當(dāng)管徑較(jiào)大時（流速>300m3/h），在2種(zhǒng)水質情(qíng)況下，流量計(jì)僅(jǐn)有1次有效(xiào)測得(dé)數據(jù)，占(zhàn)此情況(kuàng)下實(shí)驗數據（20個(gè)）的5%。
同時，表2和表(biǎo)3也驗證(zhèng)了時差(chà)法流量計僅适(shì)合測量較純淨(jìng)的流體，而多普(pǔ)勒法流量計僅(jǐn)适合測量渾濁(zhuó)（濁度(dù)≥50mg/l）的流(liú)體。
表(biǎo)2 一般水(shuǐ)質時流(liú)量計(jì)誤(wù)差統計(jì)

表(biǎo)3 較差水(shuǐ)質時(shí)流量(liàng)計誤差統(tǒng)計

3.4 試驗(yàn)結(jié)論及建議(yì)
通過本試(shì)驗的數據分析(xī)，得(dé)出結(jié)論：
1）2種原(yuán)理的超聲波流(liú)量計均不适用(yòng)于在線校(xiào)準污(wū)水流量計(jì)。因管(guǎn)線中情況複雜(zá)，雜質和氣(qì)泡儀表在流量(liàng)計測(cè)量區(qū)域内随機(jī)出現(xiàn)，時差法流量計在一般水(shuǐ)質中的有(yǒu)效(xiào)數(shù)據（誤差(chà)<20%）僅占40.63%，多(duō)普勒法(fǎ)流(liú)量計在較(jiào)差(chà)水質中(zhōng)的的有效數據(jù)（誤差<20%）僅(jǐn)占12.5%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國家(jiā)标準(zhǔn)。
2）大管(guǎn)徑污水管(guǎn)線因(yīn)流體複雜(zá)不适(shì)合(hé)采用非(fēi)接觸式流量計測量。大管(guǎn)徑中污水分層(céng)流動，且雜(zá)質和氣泡(pào)在(zài)儀表測量區(qū)域内(nèi)随機出現(xiàn)，明顯增大(dà)了測(cè)量誤(wù)差的概率。
   建議油田的污水流量計(jì)在條(tiáo)件允許的情況下還是(shì)需要送到實驗(yàn)室進行檢定(dìng)。

以上内容(róng)來源于網(wǎng)絡，如(rú)有侵權請(qǐng)聯系(xì)即删除!