石油計(jì)量技術(shù)

石油計(jì)量技術(shù)1主要內(nèi)容基本知識(shí)靶式流量計(jì)多相流量計(jì)量油井計(jì)量?jī)?chǔ)罐計(jì)量量值溯源測(cè)量方法和儀表選擇考慮因素油氣流量自動(dòng)控制2石油計(jì)量技術(shù)1

基礎(chǔ)知識(shí)31.1概述

石油計(jì)量主要有兩種方式：一種是用流量計(jì)測(cè)量；另一種是用儲(chǔ)罐測(cè)量。流量計(jì)測(cè)量：用流量計(jì)測(cè)量出石油的體積流量，用相應(yīng)的方法測(cè)出石油的密度值、含水率以及有關(guān)的溫度和壓力值，以便求出不含水原油及油品在標(biāo)準(zhǔn)條件（我國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)條件是，溫度20℃，壓力為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓0.101325MPa）下以質(zhì)量為單位的油量。儲(chǔ)罐測(cè)量：用人工檢尺或液位儀表測(cè)得儲(chǔ)罐內(nèi)油液位高度，計(jì)算出體積量，同時(shí)按有關(guān)規(guī)程規(guī)定，測(cè)出油溫，測(cè)量出密度值和含水率，以便求出罐內(nèi)不含水原油及油品以質(zhì)量為單位的油量。4石油計(jì)量技術(shù)2靶式流量計(jì)5

靶式流量計(jì)（TargetFlowmeter，簡(jiǎn)稱TGF）是差壓型流量計(jì)的一個(gè)品種，它的開(kāi)發(fā)及在工業(yè)上應(yīng)用已有數(shù)十年的歷史。我國(guó)于20世紀(jì)70年代開(kāi)發(fā)電動(dòng)、氣動(dòng)靶式流量變送器，它是電動(dòng)、氣動(dòng)單元組合儀表的檢測(cè)儀表。由于當(dāng)時(shí)力轉(zhuǎn)換器直接采用差壓變送器的力平衡機(jī)構(gòu)，這種流量計(jì)使用時(shí)不免帶來(lái)力平衡機(jī)構(gòu)本身所造成的諸多缺陷，如零位易漂移，測(cè)量精確度低，杠桿機(jī)構(gòu)可靠性差等。2.1簡(jiǎn)介6

TGF的原理簡(jiǎn)圖如下圖所示。

2.2工作原理7流量計(jì)算式如下式中qm，qv——分別為質(zhì)量流量和體積流量；

α——流量系數(shù)；

D——測(cè)量管內(nèi)徑，m：β——直徑比，β＝d／D；d——靶板直徑，m。F——靶板上受的力，N；ρ——流體密度，kg／m3；8圖2.1應(yīng)變式靶式流量傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖92.3主要特點(diǎn)1）感測(cè)件為無(wú)可動(dòng)部件，結(jié)構(gòu)牢固簡(jiǎn)單；2）應(yīng)用范圍和適應(yīng)性廣泛，一般工業(yè)過(guò)程中的流體介質(zhì),包括液、氣和汽，口徑范圍（DN15以上），工作狀態(tài)（壓力、溫度）皆可應(yīng)用，可以說(shuō)它與應(yīng)用最廣泛的孔板流量計(jì)有同樣的使用范圍；3）精確度高，總量測(cè)量可達(dá)±0.2%R；4）范圍度寬，4:1～15:1；5）可解決困難的流量測(cè)量問(wèn)題，如測(cè)量含有雜質(zhì)（微粒）之類的臟污流體：原油、污水、高溫渣油、燒堿液、瀝青等；6）可用于小口徑（DN15～DN50），低雷諾數(shù)（ReD=103～5×103）的流體，它彌補(bǔ)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置難以應(yīng)用的場(chǎng)合；107）可適應(yīng)高參數(shù)流體測(cè)量，壓力達(dá)數(shù)十MPa，溫度可達(dá)450℃；8）可測(cè)雙向流動(dòng)流體的流量；9）壓損較低，約為標(biāo)準(zhǔn)孔板的一半；10）抗上游阻流件干擾能力強(qiáng)，上游側(cè)直管段長(zhǎng)度一般5～10D即可；11）可采用干式校驗(yàn)，給用戶周期校驗(yàn)帶來(lái)方便；12）直讀式儀表無(wú)需外能源，清晰明了，操作簡(jiǎn)便，亦可按出標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)（脈沖頻率或電流信號(hào)）；13）儀表價(jià)格適中，性能價(jià)格比很高；14）高流速?zèng)_擊靶板，其后產(chǎn)生渦街，輸出信號(hào)會(huì)發(fā)生振蕩，影響信號(hào)的穩(wěn)定性，因此高流速測(cè)量對(duì)象慎用。11石油計(jì)量技術(shù)3多相流量計(jì)量123.1多相流概述

多相流是一種復(fù)雜的現(xiàn)象，它很難了解，很難預(yù)測(cè)，很難模擬。普通單相流的特征，例如，速度分布圖、紊流和邊界層都不能適當(dāng)?shù)孛枋龆嘞嗔鞯男再|(zhì)。流體結(jié)構(gòu)是按流態(tài)區(qū)劃分的，它的特性取決于一些參數(shù)。流態(tài)區(qū)的變化取決于操作條件、液體性質(zhì)、流量和液流通過(guò)管子的幾何尺寸和方向性。不同流態(tài)區(qū)的轉(zhuǎn)變可以是一個(gè)漸變過(guò)程。圖3.1、3.2為幾種典型的兩相流流型。13圖3.1垂直上升管道中的流型14圖3.2水平管道中的流型153.2國(guó)外新型流量技術(shù)簡(jiǎn)介

本節(jié)主要介紹根據(jù)混合均質(zhì)計(jì)量和直接在線計(jì)量開(kāi)發(fā)出的國(guó)外多相流量計(jì)量裝置。LP型多相流流量計(jì)的主體結(jié)構(gòu)由兩個(gè)獨(dú)立的儀表組成，其中一個(gè)為組分計(jì)，用于測(cè)量傳感器中油、氣、水的瞬時(shí)體積或質(zhì)量百分?jǐn)?shù)；另一個(gè)為速度計(jì)，用于測(cè)定油、氣、水混合物通過(guò)傳感器的速度。這樣，油、氣、水每種組分的瞬時(shí)體積或質(zhì)量流量就可以通過(guò)這兩個(gè)儀表所給出的輸出信號(hào)進(jìn)行計(jì)算求得。16

MPFM型多相流量計(jì)由在線靜態(tài)混合器、多源γ組分計(jì)和文丘里流量計(jì)等3部分組成。該流量混合器為一種純靜態(tài)混合裝置，由一個(gè)將多相流送入其內(nèi)的桶體組成。17

MCF351型多相流計(jì)量系統(tǒng)由一個(gè)不銹鋼雙法蘭短節(jié)、EX級(jí)信號(hào)處理電子裝置和一個(gè)以PC機(jī)為主的控制裝置組成。PC機(jī)用來(lái)計(jì)算和顯示計(jì)量結(jié)果。MCF多相流流量計(jì)依靠連續(xù)測(cè)定各相所占據(jù)的橫截面面積，然后以各相的流速乘以各相的面積，從而計(jì)量出段塞流中流體和氣體的各自流量。18

ScrollFlo型多相流流量計(jì)是根據(jù)容積式計(jì)量原理，同時(shí)結(jié)合密度測(cè)量，以此得油、氣、水混合物各相得質(zhì)量流量。容積式結(jié)構(gòu)是一對(duì)相互嚙合得螺旋狀轉(zhuǎn)子。19MPEM-301型多相流流量計(jì)主要由2PFM-201流量計(jì)和OWM-201含水分析儀兩部分組成。2PFM-201流量計(jì)是一種氣液兩相流量計(jì)，用于測(cè)量從泡流至段塞流所有流態(tài)中得氣流流量和液體流量。20EUROMATIC公司的多相流流量計(jì)工作原理見(jiàn)圖。一只渦輪流量計(jì)與主管線連接，輸出混合物體積流量得信號(hào)。一臺(tái)微型脫氣采樣器連續(xù)從主管線取樣并脫除混合物中的氣體，然后測(cè)定油水混合物的密度。與此同時(shí)，還測(cè)定混合物的壓力和溫度，并將各數(shù)據(jù)輸入微機(jī)。微機(jī)按給定的數(shù)學(xué)公式運(yùn)算后，得出油氣水各相的流量和總質(zhì)量流量。21美國(guó)石油自動(dòng)系統(tǒng)公司FLOCOMPⅡ型多相流流量計(jì)的工作原理見(jiàn)左圖。這種流量計(jì)采用快速采樣的統(tǒng)計(jì)方法氣體流量的測(cè)量采用著名的P-V-T氣體定律，計(jì)算出氣體流量后，通過(guò)測(cè)量混合物樣品的平均密度計(jì)算出油水各自的流量。22石油計(jì)量技術(shù)4油井計(jì)量234.1概述

油井計(jì)量的主要目的為了了解儲(chǔ)油層的生產(chǎn)狀況，分析儲(chǔ)油層的變化動(dòng)態(tài)，科學(xué)的制定出開(kāi)發(fā)方案和調(diào)整改造方案，提高油田的采收率，以及實(shí)現(xiàn)油田管理科學(xué)化，提高油田生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益，提供準(zhǔn)確可靠的測(cè)量數(shù)據(jù)。油井計(jì)量就是要確定油井生產(chǎn)的油、氣、水量。從油井生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品是液（包括油和水）、氣混合物，而且這種混合物不是均勻的，所以油井采出液必須經(jīng)過(guò)計(jì)量分離器后，方可進(jìn)行油、氣、水的計(jì)量。244.2油井簡(jiǎn)易的計(jì)量方法4.2.1分離器玻璃管量油

1）結(jié)構(gòu)原理如圖4.1所示25圖4.1分離器玻璃管量油原理圖在分離器的側(cè)壁安裝一玻璃管，其上、下兩端分別與分離器的頂部和底部相連。根據(jù)連通管的原理，分離器內(nèi)液柱的壓力與玻璃管內(nèi)液柱的壓力相平衡。通過(guò)加水漏斗向玻璃管及分離器底部加水。量油時(shí)關(guān)閉分離器的出油閥，打開(kāi)出氣閥。油井混合液進(jìn)入分離器后，先進(jìn)行分離，被分離出來(lái)的氣體從分離器上部排出。被分離出的液體沉降到分離器的下部，油面上升的同時(shí)，玻璃管內(nèi)的水面也上升。由于油、水密度的差別，分離器內(nèi)油面高度與玻璃管內(nèi)水面高度不同，可以通過(guò)換算得到油井的產(chǎn)液量。經(jīng)過(guò)分離器分離的氣體，由分離器上方排出。262）油量計(jì)算

單井日產(chǎn)液量Qm為單井日產(chǎn)油量Qo為式中w——含水率，%。

27（3）特點(diǎn)該方法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，投資少而且直觀。所以各油田應(yīng)用比較廣泛。但由于量油操作、玻璃管讀數(shù)、取樣、化驗(yàn)等都是人工進(jìn)行，具有較多的人為因素。另外，從分離器的制造、標(biāo)定都沒(méi)有嚴(yán)格的規(guī)范，作為一種計(jì)量方法來(lái)說(shuō)是比較粗糙的。該方法適用于油井含水率低、并且含水波動(dòng)小，產(chǎn)量波動(dòng)較小的油井計(jì)量。284.2.2分離器玻璃管電極法

該方法的原理與玻璃管量油相同。所不同之處是在玻璃管上、下液位處安裝上、下電極，以控制分離器出油閥的開(kāi)關(guān)，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)計(jì)量。1）結(jié)構(gòu)原理如圖4.2所示，當(dāng)玻璃管內(nèi)水位達(dá)到下電極時(shí)，電源接通，電表開(kāi)始計(jì)時(shí)；當(dāng)水位上升到上電極時(shí)，電表停止計(jì)時(shí)，這段時(shí)間（t秒）即為量油時(shí)間。在電表停止計(jì)時(shí)的同時(shí)，電磁閥因斷電而打開(kāi)，開(kāi)始排油。玻璃管內(nèi)水位下降達(dá)下電極時(shí)，一次量油結(jié)束，并記錄一次量油。此時(shí)電磁閥重新通電關(guān)閉，開(kāi)始第二次量油。如此循環(huán)，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)連續(xù)計(jì)量。經(jīng)分離器分離出來(lái)的氣體，由分離器上方排出。29圖4.2分離器玻璃管電極量油原理圖當(dāng)玻璃管內(nèi)水位達(dá)到下電極時(shí)，電源接通，電表開(kāi)始計(jì)時(shí)；當(dāng)水位上升到上電極時(shí)，電表停止計(jì)時(shí)，這段時(shí)間（t秒）即為量油時(shí)間。在電表停止計(jì)時(shí)的同時(shí)，電磁閥因斷電而打開(kāi)，開(kāi)始排油。玻璃管內(nèi)水位下降達(dá)下電極時(shí)，一次量油結(jié)束，并記錄一次量油。此時(shí)電磁閥重新通電關(guān)閉，開(kāi)始第二次量油。如此循環(huán)，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)連續(xù)計(jì)量。經(jīng)分離器分離出來(lái)的氣體，由分離器上方排出。302）油量計(jì)算式中Qo——單井日產(chǎn)油量，kg/d；

H水——上下電極間距離，m；ρ水——玻璃管內(nèi)水的密度，kg/m3；

D——分離器內(nèi)徑，mm。n——量油次數(shù)；

t——累積量油時(shí)間，s；w——含水率，%。31

3）特點(diǎn)該方法的優(yōu)缺點(diǎn)與玻璃管量油相同。該方法較之玻璃管量油，可以實(shí)現(xiàn)量油自動(dòng)化，并提高了計(jì)量準(zhǔn)確度，但由于取樣、化驗(yàn)仍為人工，而且電磁閥質(zhì)量不過(guò)關(guān)，實(shí)際使用中還存在一些問(wèn)題。324.2.3分離器翻斗量油

1）結(jié)構(gòu)原理分離器翻斗量油由兩相計(jì)量分離器、計(jì)量翻斗、液面控制機(jī)構(gòu)以及電信號(hào)計(jì)數(shù)器四部分組成。計(jì)量翻斗是一個(gè)縱剖面為等腰三角形的容器，中間用一隔板分為對(duì)稱的兩個(gè)計(jì)量斗。油井產(chǎn)出液經(jīng)分離器分離后，經(jīng)漏斗流入翻斗內(nèi)，當(dāng)斗內(nèi)質(zhì)量達(dá)到一定時(shí)，翻斗翻轉(zhuǎn)排油，同時(shí)另一斗內(nèi)進(jìn)液；當(dāng)斗內(nèi)質(zhì)量達(dá)到一定量，翻斗再翻轉(zhuǎn)排液，如此反復(fù)進(jìn)行可連續(xù)量油，翻斗每翻轉(zhuǎn)一次，計(jì)數(shù)器記錄一次。被翻斗計(jì)量過(guò)的液體積聚再分離器的底部，液面通過(guò)浮球閥控制排放。被分離出來(lái)的氣體經(jīng)分離器上方排出。33圖4.3分離器翻斗量油原理圖

34

2）油量計(jì)算

式中Qo——單井日產(chǎn)油量，kg/d；n——測(cè)量時(shí)間內(nèi)翻斗翻轉(zhuǎn)次數(shù)；

m——每斗液體的質(zhì)量，kg；t——累積量油時(shí)間，s；w——含水率，%。35

3）特點(diǎn)該方法設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)連續(xù)計(jì)量，但也存在計(jì)量不夠準(zhǔn)確的缺點(diǎn)。影響翻斗計(jì)量準(zhǔn)確度的主要原因有兩點(diǎn)，其一是翻斗在翻轉(zhuǎn)過(guò)程中，漏失量是不可避免的；其二是當(dāng)油井產(chǎn)液含氣量高時(shí)，由于分離不凈，常有氣帶進(jìn)分離器下部，而產(chǎn)生氣沖現(xiàn)象，使翻斗亂翻，造成一些假數(shù)據(jù)。翻斗頻繁的翻轉(zhuǎn)將加速磨損。翻斗計(jì)量不宜用于產(chǎn)液量大及產(chǎn)氣量高、產(chǎn)量波動(dòng)大的油井計(jì)量。364.3兩相三組分油井計(jì)量裝置

1）結(jié)構(gòu)及原理計(jì)量開(kāi)始時(shí)，微機(jī)發(fā)出指令，開(kāi)啟電磁閥，氣體經(jīng)電磁閥排出，氣體腰輪流量計(jì)計(jì)量通過(guò)的氣體量。此時(shí)，由于分離器內(nèi)的壓力與匯管壓力平衡，而油管路高于分離器內(nèi)的液位，液體不能排出。油井來(lái)油不斷增加，使液面上升，當(dāng)液位達(dá)到中電極時(shí)，微機(jī)開(kāi)始計(jì)時(shí)，同時(shí)記錄摻水流量計(jì)發(fā)出的脈沖數(shù)，計(jì)量摻水量。當(dāng)液位達(dá)到上電極時(shí)，停止計(jì)時(shí)，關(guān)閉電磁閥，切斷氣路，分離器內(nèi)壓力上升，液體被排出，流經(jīng)密度計(jì)。當(dāng)液位下降到下電極時(shí)，電磁閥開(kāi)啟，氣路導(dǎo)通，氣體進(jìn)入Π形路，破壞了出油時(shí)形成的虹吸作用，排液立即停止，分離器內(nèi)液位上升，氣體腰輪流量計(jì)開(kāi)始計(jì)數(shù)，開(kāi)始下一次計(jì)量。對(duì)于一口井可反復(fù)多次計(jì)量，最后由微機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并打出生產(chǎn)報(bào)表。37圖4.4兩相三組分油井計(jì)量裝置示意圖384.4油井三相計(jì)量裝置

油井三相計(jì)量可以采用前面中介紹的多相流量計(jì)，也可以采用由三相分離器與油、氣、水三相計(jì)量?jī)x表配套組成的油井三相計(jì)量裝置。根據(jù)油田的開(kāi)采方式，原油的物性和單井生產(chǎn)能力的不同，可以選用不同的規(guī)格和組合的三相計(jì)量裝置。但計(jì)量裝置的系統(tǒng)構(gòu)成大同小異，主要由四部分組成，即三相分離器、自動(dòng)控制儀表、油、氣、水計(jì)量?jī)x表和微型計(jì)算機(jī)等。394.4.1三相計(jì)量裝置系統(tǒng)的組成

1）三相分離器三相分離器是該計(jì)量裝置的主要設(shè)備，分立式和臥式兩種。如圖4.5和4.6所示。立式三相分離器適用于油氣比較少，產(chǎn)液量較低，油、水易于分離的油井。它的特點(diǎn)是油水界面允許波動(dòng)范圍大，易于控制，且占地面積小，缺點(diǎn)是油、氣、水分離效率較低。臥式分離器能適應(yīng)油氣比較高，產(chǎn)液量較大，油、水分離較慢的油井，特點(diǎn)是油、氣、水分離效率較高，缺點(diǎn)是占地面積較大。兩種型式可根據(jù)實(shí)際情況選定。40圖4.5典型立式三相分離計(jì)量裝置示意圖

41圖4.6典型臥式三相分離計(jì)量裝置示意圖42

2）油、氣、水計(jì)量?jī)x表三相分離器裝置采用彈性刮板流量計(jì)計(jì)量油、水，儀表準(zhǔn)確度為±1%。氣計(jì)量采用氣體腰輪流量計(jì)，準(zhǔn)確度為±1%，流量計(jì)與溫度、壓力變送器配套使用，由氣體流量積算儀進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，實(shí)現(xiàn)溫度、壓力的自動(dòng)補(bǔ)償。將油、氣、水的有關(guān)參數(shù)全部輸入計(jì)算機(jī)中進(jìn)行處理，最終得到凈油、凈水以及油田氣的單井產(chǎn)量。3）自動(dòng)控制儀表該裝置的自動(dòng)控制儀表包括控制和執(zhí)行兩個(gè)部分，有液位控制器、電磁閥、薄膜調(diào)節(jié)閥。4）微型計(jì)算機(jī)及外設(shè)部分該裝置采用單板機(jī)或單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)處理和油、水液位的自動(dòng)控制。43石油計(jì)量技術(shù)5儲(chǔ)罐計(jì)量44

儲(chǔ)罐測(cè)量在國(guó)際上有兩種方法：體積法和間接質(zhì)量法。我國(guó)采用后種方法，即通過(guò)油罐計(jì)量體積，密度計(jì)測(cè)密度，實(shí)驗(yàn)室分析法測(cè)含水，然后計(jì)算質(zhì)量。455.1普通油罐測(cè)量普通油罐測(cè)量見(jiàn)下圖（圖5.1）。465.2油罐自動(dòng)測(cè)量5.2.1力平衡式浮標(biāo)液位計(jì)

浮標(biāo)液位計(jì)于30年代開(kāi)始使用，結(jié)構(gòu)不斷改善，至今仍大量使用。這種液位計(jì)采用一個(gè)又大又重的浮標(biāo)，由一條多孔鋼帶將浮標(biāo)連接至一個(gè)恒轉(zhuǎn)矩裝置或平衡錘。浮標(biāo)的重量足以帶動(dòng)多孔鋼帶通過(guò)齒輪裝置推動(dòng)機(jī)械計(jì)數(shù)器作現(xiàn)場(chǎng)顯示，同時(shí)帶動(dòng)電動(dòng)變送器以便獲得遠(yuǎn)距離顯示（如圖5.2所示）。47

由于滑輪機(jī)械裝置的摩擦力和鋼帶重量，這類液位計(jì)的測(cè)量誤差一般約在±（4～10）mm。力平衡式液位計(jì)優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低。缺點(diǎn)是僅測(cè)液位，傳動(dòng)部件多，可靠性差，又因罐內(nèi)安裝，維護(hù)困難。適用范圍為存儲(chǔ)非腐蝕液體系的常壓罐、高壓罐。485.2.2伺服式液位計(jì)

50年代發(fā)明的伺服式液位計(jì)用一個(gè)很小的平衡浮子代替大浮標(biāo)，懸掛在一根僅零點(diǎn)幾毫米的合金鋼絲上，用安裝在罐頂變送器中的一個(gè)十分靈敏的重力敏感裝置測(cè)量浮子的重量（在液面、液內(nèi)、界面上有相應(yīng)不同的浮力），并控制伺服電機(jī)作升降浮子，同時(shí)帶動(dòng)信號(hào)變送器發(fā)出遠(yuǎn)傳信號(hào)，如圖5.3所示。

圖5.349伺服式液位計(jì)可測(cè)量液位、界位、液體密度幾個(gè)計(jì)量參數(shù)。由于不存在滑輪、齒輪等摩擦力，鋼絲重量幾乎可以忽略不計(jì)，因而測(cè)量精度很高，液位誤差可達(dá)到±1mm。由于幾乎沒(méi)有傳動(dòng)部件，因此儀表可靠性高。伺服式液位計(jì)的缺點(diǎn)是局限于罐內(nèi)安裝且價(jià)格較高。適用范圍為存儲(chǔ)非腐蝕性液體的常壓罐和高壓罐。505.2.3雷達(dá)液位計(jì)

雷達(dá)液位計(jì)（如圖5.4所示）從60年代開(kāi)始應(yīng)用。它利用脈沖微波入射液面后的反射波測(cè)量液位高度。由于其罐頂安裝，與液料不接觸，并且無(wú)可動(dòng)部件，因此儀表工作十分可靠，尤其適合高粘度及腐蝕性液體的液位測(cè)量?，F(xiàn)代雷達(dá)液位計(jì)的液位誤差為±2mm、±1mm。圖5.4雷達(dá)液位計(jì)

515.2.4磁致伸縮液位計(jì)

磁致伸縮液位計(jì)由一根測(cè)桿和套在桿上的可滑動(dòng)的浮子組成，見(jiàn)圖5.5。測(cè)桿上端是液位計(jì)電子部件，測(cè)桿內(nèi)腔用作波導(dǎo)管。磁致伸縮液位計(jì)優(yōu)點(diǎn)是多參數(shù)測(cè)量，可測(cè)量液位、界位、溫度；無(wú)傳動(dòng)部件，安裝方便；測(cè)量精度高。缺點(diǎn)是該液位計(jì)價(jià)格較高。該液位計(jì)適用于耐腐蝕的常壓罐和高壓罐。圖5.5磁致伸縮液位計(jì)525.2.5靜壓儲(chǔ)罐計(jì)量?jī)x

靜壓測(cè)量液位的原理并不新奇，然而，利用靜壓法直接精確地測(cè)出儲(chǔ)罐內(nèi)儲(chǔ)液重量、體積、密度和液位，則只有到了壓力檢測(cè)技術(shù)和微機(jī)技術(shù)有了新進(jìn)展的今天才有可能。近年出現(xiàn)的能對(duì)溫度及線性度進(jìn)行補(bǔ)償?shù)闹悄芑瘔毫ψ兯推?，精度達(dá)到0.01～0.03%。應(yīng)用這類變送器構(gòu)成的靜壓測(cè)量液位儀，系統(tǒng)精度大大提高，以至于測(cè)壓元件產(chǎn)生的誤差相對(duì)于儲(chǔ)罐幾何尺寸標(biāo)定的相對(duì)誤差（0.2%）可忽略不計(jì)。53

最簡(jiǎn)單的HTG只有一個(gè)壓力變送器PT1，將測(cè)得的壓強(qiáng)乘以儲(chǔ)罐的面積，就可以得到罐內(nèi)液體的重量，如果多用一個(gè)壓力變送器PT2，就可以從二者壓差和兩個(gè)壓力變送器的距離計(jì)算出罐內(nèi)液體密度，然后由密度計(jì)和PT1計(jì)算出罐內(nèi)液體液位。儲(chǔ)罐頂部氣相帶壓的可多加一個(gè)壓力變送器PT3，用于補(bǔ)償PT1、PT2的值，如圖5.6所示。圖5.6靜壓儲(chǔ)罐計(jì)量?jī)x

54石油計(jì)量技術(shù)6量值溯源556.1用體積管校驗(yàn)工作流量計(jì)

圖6.1所示為配備現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)裝置—體積管的原油（或油品）輸送管線。圖6.2所示為逐臺(tái)校驗(yàn)工作流量計(jì)管線圖。整個(gè)系統(tǒng)由以下幾部分組成：1）若干條并聯(lián)輸送管線；2）一臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)裝置——體積管；3）現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)裝置的控制裝置；4）校驗(yàn)管線及閥門(mén)等。56圖6.1配備現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定裝置的原油（油品）輸送管線57圖6.2逐臺(tái)校驗(yàn)工作流量計(jì)管線

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體積管校驗(yàn)流量計(jì)是用體積管的標(biāo)準(zhǔn)體積值與被校流量計(jì)的累積流量（體積流量）進(jìn)行比較的方法來(lái)校驗(yàn)流量計(jì)，它有以下一些特點(diǎn)。體積管校驗(yàn)流量計(jì)體積小，流量大。目前國(guó)產(chǎn)普通體積管的有效容積為1～5m3，其流量范圍的上限值達(dá)200～3000m3/h，流量范圍度40:1。校驗(yàn)時(shí)間短，效率高。體積管內(nèi)表面液體殘留量極小，即標(biāo)準(zhǔn)體積復(fù)現(xiàn)性好。適用于在線校驗(yàn)，校驗(yàn)時(shí)不必切斷液流，故原油及油品等輸送管線流量計(jì)廣泛使用它在線校驗(yàn)。易于操作自動(dòng)化，密閉安全，不污染環(huán)境。目前國(guó)內(nèi)已能生產(chǎn)出可移動(dòng)、小體積、寬量程、高精確度、自動(dòng)化程度高的活塞式體積管（如圖6.3所示）。59圖6.3（FTI）在線型活塞式標(biāo)準(zhǔn)體積管606.2質(zhì)量法油流量標(biāo)定裝置

質(zhì)量法油流量標(biāo)定裝置是作為流量傳遞標(biāo)準(zhǔn)，主要標(biāo)定40mm以下口徑的腰輪式、橢圓齒輪式、刮板式、旋轉(zhuǎn)活塞式等流量?jī)x表，也可用作研究流量計(jì)量測(cè)試方法的標(biāo)誰(shuí)設(shè)備。61圖6.4動(dòng)態(tài)重量法流量標(biāo)定裝置結(jié)構(gòu)示圖626.3標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)對(duì)比法標(biāo)定裝置

標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)對(duì)比法標(biāo)定實(shí)質(zhì)上是一種容積法標(biāo)定，這種標(biāo)定裝置由一臺(tái)或多臺(tái)經(jīng)過(guò)精確標(biāo)定、精確度較高的標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)并聯(lián)組成。標(biāo)定時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)和被標(biāo)定流量計(jì)串聯(lián)起來(lái)，通過(guò)—定的液體流量后比較兩者的指示值，被標(biāo)定流量計(jì)的流量系數(shù)按下式計(jì)算：式中αf——被標(biāo)定流量計(jì)流量系數(shù)；

αs——標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)流量系數(shù)；

Qs——標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)示值；

Qf——被標(biāo)定流量計(jì)示值。63石油計(jì)量技術(shù)7測(cè)量方法和儀表選擇考慮因素

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要正確和有效地選擇流量測(cè)量方法和儀表，必須熟悉儀表和所使用流體特性等兩方面，同時(shí)還要考慮經(jīng)濟(jì)因素。歸納起來(lái)有五個(gè)方面因素，即性能要求、流體特性、安裝要求、環(huán)境條件和費(fèi)用。即使經(jīng)驗(yàn)豐富的工程師，綜合這些因素提出最優(yōu)方案亦非易事。657.1測(cè)量方法和儀表的選擇步序1.確定是否真正要安裝流量?jī)x表2.初選測(cè)量方法3.分析因素66677.2性能要求和儀表規(guī)范（規(guī)格）方面的考慮測(cè)量流量還是總量精確度重復(fù)性線性度上限流量和流量范圍范圍度壓力損失輸出信號(hào)特性響應(yīng)時(shí)間687.3流體特性方面的考慮流體溫度和壓力流體密度粘度與潤(rùn)滑性化學(xué)腐蝕和結(jié)垢壓縮系數(shù)和其他參量多相和多組分流697.4安裝方面的考慮管道布置方向流動(dòng)方向上游和下游管道工程管徑維護(hù)空間管道振動(dòng)閥門(mén)位置電氣連接和電磁干擾防護(hù)性配件脈動(dòng)流和非定常流707.5環(huán)境條件方面的考慮環(huán)境溫度環(huán)境濕度安全性電氣干擾717.6經(jīng)濟(jì)方面的考慮安裝費(fèi)用運(yùn)行費(fèi)用

校驗(yàn)費(fèi)用

校驗(yàn)費(fèi)用

維護(hù)費(fèi)用

備用件費(fèi)用及其可購(gòu)置性

性能價(jià)格比和技術(shù)服務(wù)

7273石油計(jì)量技術(shù)8油氣流量自動(dòng)控制

748.1自動(dòng)控制目的

油氣生產(chǎn)自動(dòng)控制是指利用各種檢測(cè)儀表、執(zhí)行器、顯示儀表、調(diào)節(jié)儀表、控制裝置或電子計(jì)算機(jī)、通信技術(shù)等自動(dòng)化技術(shù)，對(duì)油氣生產(chǎn)過(guò)程（如油氣管道輸送，天然氣凈化，原油煉制等）進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)、監(jiān)視、控制和管理。其目的是在保證安全的情況下，以對(duì)供需雙方最少的限制，用最經(jīng)濟(jì)的方式、最快的手段將產(chǎn)品從供方輸送到用戶手中。此外，自動(dòng)化還能改善勞動(dòng)條件、節(jié)省人力和提高環(huán)保水平。758.2離心泵的控制方案

離心泵是一種使用廣泛的液體輸送設(shè)備。它的壓頭是由旋轉(zhuǎn)冀輪作用于液體的離心力而產(chǎn)生的。其轉(zhuǎn)速越高，離心力越大，壓頭也越高。離心泵控制的目的是：將泵的排出流量恒定于某一個(gè)定的數(shù)值上。其控制方案通常有以下3種。76

（1）改變調(diào)節(jié)閥的開(kāi)啟度

通過(guò)控制泵出口處的閥門(mén)開(kāi)啟度，從而改變調(diào)節(jié)閥兩端的壓頭，實(shí)現(xiàn)流量控制的方案如圖8.1所示。當(dāng)干擾作用使被控變量（流量）發(fā)生變化偏離給定值時(shí)，控制器發(fā)出控制信號(hào)，閥門(mén)動(dòng)作，控制結(jié)果使流量回到給定值。采用這種控制方案．調(diào)節(jié)閥裝在泵出口管線上，改變出口閥門(mén)的開(kāi)啟度，即改變管路上的阻力和流量，這是由離心泵本身特性決定的。77