油田稳流配水阀组注水流量计在线校准装置研制与应用

朱荣军,郭绍忠，刘　辉，郭小凡，杨筱珊

中国石油长庆油田分公司第十采油厂 （甘肃 庆阳 745100)

目前油田注水作业现场大多采用的是阀组间注水流量计，由于压力、温度、水质等多种因素，流量计出现故障概率也比较大。主要是仪表采集准确度会偏移，导致采集的数据错误，影响注水量的准确计量，造成生产损失，所以需要周期性校准。然而传统的离线校准送检程序繁琐、校准周期长，在拆卸、安装过程中，存在高压刺漏、机械伤害等风险，且易造成数据线损坏影响上传率，频繁停井影响注水时率等问题，伴随着生产规模的扩大，注水流量计的不断增多和精细注水与油田稳产关系日益紧密，完善注水流量计校准系统，提高注水流量计准确性已经成为油田精细注水管理中急需解决的问题。鉴于此，研制了一套稳流配水阀组注水流量计在线校准装置，该装置不仅比传统校准方式更加省时省力，且具有更高的安全性，并且保障了数据上传的稳定性，减少了计量误差对注水量的影响。同时可在线适时校准，快速解决现场应急校准问题，为实现油田精细注水管理奠定了基础。

1　装置简介

1.1　工作原理

流体经高压管道依次通过被测流量计、标准流量计后，进入标准水箱，计算机每隔1秒自动采集1组数据，N秒（根据校准需要自行设定）后计算机自动生成被测流量计综合误差和注水流量计校准记录，工作人员依据综合误差进行被测流量计参数设置。多次循环后，被测流量计综合误差在其允许误差范围为合格。

1.2　装置组成

注水流量计在线校准装置结构主要由硬件系统（标准流量计、便携式计算机、标准水箱、电路集成单元盒、电气柜体、供电系统箱、显示器单元、设备固定底座等配套校准附件）和软件系统（注水流量计在线校准软件）两部分组成。图1是注水流量计在线校准装置实物图。

图1　注水流量计在线校准装置实物图

1.2.1硬件系统

在线校准装置主要用于将被测流量计接入在线校准流程（图2），实现相同环境下，被测流量计和标准流量计瞬时流量同步测试。主要包括：①测量直管段，遵循流量计测量管段“前十后五”原则，确保标准流量计测量的准确度；②标准流量计，作为校准装置标准器使用，装置所选的标准表是电磁流量计（横河），其规格为DN25 mm，准确度等级0.5级；③标准水箱，校准过程中盛放液体的容器，亦可作为标准容器对被测流量计累积流量进行校准。

图2　注水流量计在线校准流程示意图

1.2.2软件系统

此装置标定软件是基于移动标定台设备基础上开发的可自动检测仪表流量等数值及自动回传修改仪表参数的一套专业软件。软件代码采用模块编辑方式，为以后增加新的仪表协议留有可扩展空间，所有仪表协议均采用模块编写，分类明确。软件界面分为端口、数据检测、被测仪表参数及数据处理4大区域，从检测传感量的生成、测试数据的计算、标定过程的对比及分析、系数回送修改、校准报表生成等方面实现了注水流量计在线校准（图3）。

图3　注水流量计在线校准系统界面图

2　现场试验

2.1　校准流程

在标定装置中设置了DN25 mm的高精度电磁流量计作为标准表，通过高压管道，流体依次通过被测流量计、标准流量计后，进入标准水箱，计算机每隔1秒自动采集1组数据，N秒（根据校准需要自行设定）后计算机自动生成被测流量计综合误差（图4）。

图4　注水流量计在线校准流程图

被测流量计综合误差

式中：F为流量相对误差，%；K0为校准前系数；K为校准后系数；A为校准装置仪表流量值，m3/h；B为被测表流量值，m3/h。

2.2　试验分析

各注水井场阀组间里，每台具有排空阀及注水井下端阀门的单独注水设备都可以应用在线校准装置标定（图5、图6）。对注水流速＜3m3/h的流量仪表标定，可直接使用在线校准装置标定；对注水流速＞3m3/h的流量仪表标定,可采用前端加装稳流管，使水流趋于稳定（表1）。

图5　装置现场标定示意图

图6　装置现场标定示意实物图

从表1可看出，现场注水流量计（清水）调整后的平均相对误差是0.70%，该装置的试验结果完全满足对注水流量计现场校准工作的需要。

表1　清水流量计检定现场实验数据

3　结论及认识

1）注水流量计在线校准装置重复性好、稳定性高，不仅符合国家标准、行业标准，而且完全满足现场注水流量计校准工作要求。

2）注水流量计在线校准装置的使用有效解决了拆卸劳动量大，运送路途远，送检周期长，影响生产正常等问题。

3）注水流量计处于高压部位，频繁拆卸存在高压刺漏、机械伤害、毒害气体伤害等风险，在线校准装置的使用，有效规避了这一风险。

4）注水流量计在线校准装置结构简单，操作方便，可实现在线适时校准，且体积小，便于管理，具有广泛的推广应用价值。

参考文献：

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