智能渦輪流量計在油田注水計量中的應(yīng)用研究
點擊次數(shù)：2836 發(fā)布時間：2021-01-13 17:37:05
摘要：智能渦輪流量計作為一種重要的液體流量測量設(shè)備，其在工業(yè)等領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用。基于智能渦輪流量計良好的性能，其在油田注水計量中得到了廣泛的應(yīng)用，在一定程度上保障了油氣資源的高效開發(fā)?；诖?，本文分析了智能渦輪流量計在油田注水計量中的具體應(yīng)用，有利于智能渦輪流量計的推廣應(yīng)用，推動了工業(yè)化進(jìn)程。
近年來，我國科學(xué)技術(shù)逐步進(jìn)步，與此同時，智能渦輪流量計逐步成為很多領(lǐng)域，如工業(yè)、技術(shù)檢測等重要設(shè)備，智能渦輪流量計的抗腐蝕性較好，其在應(yīng)用中具有可靠性等優(yōu)勢，使得其在未來將具有良好的應(yīng)用前景。油田注水計量也屬于液體測量的范疇，因此，其應(yīng)用可以取得良好的應(yīng)用效果，提高油田注水計量結(jié)果的準(zhǔn)確性與有效性，為油田開發(fā)等提供重要的參考與借鑒，有效地發(fā)揮了智能渦輪流量計的價值。
1 智能渦輪流量計的相關(guān)概述
1.1 智能渦輪流量計的組成
從智能渦輪流量計的構(gòu)成來看，其主要包含了傳感器與轉(zhuǎn)換器兩部分，在實際工作中，主要是以法拉*電磁感應(yīng)定律為基礎(chǔ)，能夠?qū)崿F(xiàn)在電導(dǎo)率在 5μS/cm 以上的導(dǎo)電液體體積流量的測量，因此，從智能渦輪流量計的應(yīng)用來看，其屬于一種感應(yīng)式儀表，可以直接用于導(dǎo)電介質(zhì)體積流量的測量。另外，智能渦輪流量計不僅可以用于導(dǎo)電液體體積流量的測量，還可以用于強酸、強堿等液體以及泥漿、礦漿等液固兩相懸浮液體體積流量的測量，因此，基于其測量對象的廣泛性，智能渦輪流量計被廣泛地應(yīng)用于各行各業(yè)中，如石油、化工、冶金、環(huán)保、造紙等領(lǐng)域。
1.2 智能渦輪流量計的基本原理
智能渦輪流量計的產(chǎn)生主要是基于法拉*電磁感應(yīng)定律。在智能渦輪流量計的應(yīng)用中，磁路系統(tǒng)會在流量計運行過程中逐步出現(xiàn)直流磁場與交流磁場，該磁場的產(chǎn)生為后期的測量提供了良好的前提條件，營造了測量所需的磁場環(huán)境，因此，在智能渦輪流量計應(yīng)用時，一旦被測液體在導(dǎo)管中經(jīng)過該磁場環(huán)境時，必然會產(chǎn)生一定的切割磁力線運動，在這種情況下，電極傳感器就會發(fā)揮其作用，將導(dǎo)管內(nèi)的流量轉(zhuǎn)換為感應(yīng)電勢信號，隨后此轉(zhuǎn)換形成的信號逐步被傳遞給轉(zhuǎn)換器。而轉(zhuǎn)換器更是可以將所獲得的流量信號等加以處理，通過分析、對比等，轉(zhuǎn)換器會將該信號變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)信號，隨后將該信號輸出給積算儀，進(jìn)一步進(jìn)行信號的處理，這些處理以后的信號*終會在智能渦輪流量計的儀表中顯示，呈現(xiàn)*終的流量測量結(jié)果，其基本的流程如圖 1 所示。
2 智能渦輪流量計在油田注水計量中的應(yīng)用
以某油田為例，該油田擁有注水 7 座，大口徑（超過0.2m）注水智能渦輪流量計達(dá)到將近 40 臺，日注工業(yè)污水達(dá)到了 9.8 萬噸。隨著智能渦輪流量計應(yīng)用年限的延長，注水智能渦輪流量計測量的準(zhǔn)確度遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法滿足油田測量的準(zhǔn)確度要求，在智能渦輪流量計的應(yīng)用中，常常受到諸多方面因素的影響，導(dǎo)致智能渦輪流量計測量的準(zhǔn)確度不高。因此，在這種情況下，必須針對可能引發(fā)測量偏差的因素進(jìn)行分析，從而進(jìn)行智能渦輪流量計的改進(jìn)，提高測量的精度。
2.1 智能渦輪流量計的選用
為保證油田開采工作的順利進(jìn)行，在智能渦輪流量計的選擇中，應(yīng)根據(jù)油田注水的實際情況，對流量計口徑、外殼防護(hù)等級、輸出信號等加以科學(xué)確定。具體來說，主要包含以下方面：（1）流量計口徑：智能渦輪流量計安裝口徑具有單一性，在這種情況下，不需要進(jìn)行口徑的選擇，往往只需要掌握現(xiàn)場管道的材質(zhì)、外徑等相關(guān)的情況。（2）外殼防護(hù)等級。一般情況下，智能渦輪流量計本身的類型較多，一體式流量計與分體式流量計的外殼防護(hù)等級等存在差異性，在實際的選用中，需要以設(shè)計要求為基準(zhǔn)進(jìn)行選擇。（3）分體式流量計。如果油田注水環(huán)境相對惡劣，比如存在積水、腐蝕、高溫、強烈振動等情況下，應(yīng)選用分體式流量計，在此情況下，轉(zhuǎn)換器與傳感器之間往往只需要通過一根電纜連接處理，而電纜的長度必須經(jīng)由測量獲得。（4）輸出信號。一般情況下，智能渦輪流量計的輸出信號主要有三種：4 ～ 20mADC、0 ～1kHz、RS485。在實際的應(yīng)用中，需要以油田注水計量的實際要求為主。
2.2 安裝要求
將智能渦輪流量計應(yīng)用于油田注水計量中，必須遵守相應(yīng)的安裝要求，具體來說，主要包含了以下方面：（1）流量計的安裝場所要避免將其安裝在溫度極端變化、高溫輻射的區(qū)域內(nèi)，如果無法選擇安裝的場所，必須采取必要的隔熱、通風(fēng)等措施。（2）在智能渦輪流量計的安裝過程中，*好將其安裝于室內(nèi)，如果沒有條件，在室外安裝時必須做好相應(yīng)的防水處理等，避免流量計受到雨淋與太陽暴曬等，尤其要做好防潮、防曬等處理措施。（3）智能渦輪流量計在安裝過程中要避免將其安裝于含有腐蝕性氣體的環(huán)境中，否則會引發(fā)流量計的腐蝕，對測量結(jié)果產(chǎn)生一定的干擾，因此，必須做好相應(yīng)的通風(fēng)處理。（4）智能渦輪流量計安裝過程中，為了保證后期維護(hù)等的便捷性，必須保證安裝空間足夠大。（5）在安裝區(qū)域內(nèi)，要做好相應(yīng)的抗干擾處理，避免強磁場、振動源等對測量結(jié)果產(chǎn)生的不利影響。（6）為維持智能渦輪流量計良好的運行狀態(tài)，保證其測量結(jié)果的準(zhǔn)確性與有效性，必須對傳感器做好相應(yīng)的接地處理，避免外部其他因素，比如寄生電勢等對測量產(chǎn)生的干擾。一般情況下，接地電阻需要在10Ω以下，如果是金屬管道，且其接地狀態(tài)良好，在智能渦輪流量計的安裝過程中不需要專門進(jìn)行接地裝置的設(shè)置。（7）為保證智能渦輪流量計計量結(jié)果的準(zhǔn)確性，必須要保證管道內(nèi)流體的飽和。（8）傳感器頭部要避免氣泡的積聚。
2.4 工程約規(guī)
在智能渦輪流量計的安裝與使用中，如果其安裝在塑料管道上，必須保證在流量計的上下游安裝至少兩個的接地電極，并在流量計的一定區(qū)域內(nèi)布置相應(yīng)的接地點，使得兩個接地電極與流量計本體短接，保證其接地處理效果；一般情況下，*好將流量計安裝在流體從下至上流動的垂直管線上，如果是水平管線上的安裝，必須保證下游管線位置略高于流量計的位置；對于流量計上游有截門的情況，必須保證管道之間的直徑距離符合要求；如果流量計附近存在大功率的電氣設(shè)備，就要對該電氣設(shè)備做好相應(yīng)的接地處理，比如，如果附近存在變壓器等，需要重新選擇智能渦輪流量計的安裝位置；由于智能渦輪流量計的探頭斷面是塑料材質(zhì)，在安裝過程中，要防碰防摔；流量計在安裝過程中，要保證箭頭方向與流體方向相同，做好電源、信號線的連接檢查；接線結(jié)束以后，必須保證前后表蓋、電纜接口處的防水接口擰緊，避免雨水的浸入；為避免干擾，必須在智能渦輪流量計中設(shè)置相應(yīng)的屏蔽層，對信號線屏蔽層而言，其必須保證單端接地的處理效果。
2.5 智能渦輪流量計新技術(shù)
在本油田注水計量中，應(yīng)用 LDC/200 智能渦輪流量計，其應(yīng)用效果明顯，提高了注水流量計量的準(zhǔn)確性，計量誤差極小。另外，由于該智能渦輪流量計還具有測量信號的遠(yuǎn)傳功能，這就使得其在應(yīng)用中可以為油田注水站的自動化生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)提供相應(yīng)的技術(shù)支持。該智能渦輪流量計的應(yīng)用實現(xiàn)了工藝流程的改進(jìn)，保證了油田正常的開采活動。
3 結(jié)語
智能渦輪流量計在油田注水計量中得到了較為普遍的應(yīng)用，為保證計量結(jié)果的準(zhǔn)確性與有效性，在智能渦輪流量計的安裝與使用上必須遵守相應(yīng)的安裝與操作規(guī)范，避免各種干擾因素對計量產(chǎn)生的不利影響，將計量誤差控制在合理的范圍內(nèi)，發(fā)揮智能渦輪流量計的功效。
近年來，我國科學(xué)技術(shù)逐步進(jìn)步，與此同時，智能渦輪流量計逐步成為很多領(lǐng)域，如工業(yè)、技術(shù)檢測等重要設(shè)備，智能渦輪流量計的抗腐蝕性較好，其在應(yīng)用中具有可靠性等優(yōu)勢，使得其在未來將具有良好的應(yīng)用前景。油田注水計量也屬于液體測量的范疇，因此，其應(yīng)用可以取得良好的應(yīng)用效果，提高油田注水計量結(jié)果的準(zhǔn)確性與有效性，為油田開發(fā)等提供重要的參考與借鑒，有效地發(fā)揮了智能渦輪流量計的價值。
1 智能渦輪流量計的相關(guān)概述
1.1 智能渦輪流量計的組成
從智能渦輪流量計的構(gòu)成來看，其主要包含了傳感器與轉(zhuǎn)換器兩部分，在實際工作中，主要是以法拉*電磁感應(yīng)定律為基礎(chǔ)，能夠?qū)崿F(xiàn)在電導(dǎo)率在 5μS/cm 以上的導(dǎo)電液體體積流量的測量，因此，從智能渦輪流量計的應(yīng)用來看，其屬于一種感應(yīng)式儀表，可以直接用于導(dǎo)電介質(zhì)體積流量的測量。另外，智能渦輪流量計不僅可以用于導(dǎo)電液體體積流量的測量，還可以用于強酸、強堿等液體以及泥漿、礦漿等液固兩相懸浮液體體積流量的測量，因此，基于其測量對象的廣泛性，智能渦輪流量計被廣泛地應(yīng)用于各行各業(yè)中，如石油、化工、冶金、環(huán)保、造紙等領(lǐng)域。
1.2 智能渦輪流量計的基本原理
智能渦輪流量計的產(chǎn)生主要是基于法拉*電磁感應(yīng)定律。在智能渦輪流量計的應(yīng)用中，磁路系統(tǒng)會在流量計運行過程中逐步出現(xiàn)直流磁場與交流磁場，該磁場的產(chǎn)生為后期的測量提供了良好的前提條件，營造了測量所需的磁場環(huán)境，因此，在智能渦輪流量計應(yīng)用時，一旦被測液體在導(dǎo)管中經(jīng)過該磁場環(huán)境時，必然會產(chǎn)生一定的切割磁力線運動，在這種情況下，電極傳感器就會發(fā)揮其作用，將導(dǎo)管內(nèi)的流量轉(zhuǎn)換為感應(yīng)電勢信號，隨后此轉(zhuǎn)換形成的信號逐步被傳遞給轉(zhuǎn)換器。而轉(zhuǎn)換器更是可以將所獲得的流量信號等加以處理，通過分析、對比等，轉(zhuǎn)換器會將該信號變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)信號，隨后將該信號輸出給積算儀，進(jìn)一步進(jìn)行信號的處理，這些處理以后的信號*終會在智能渦輪流量計的儀表中顯示，呈現(xiàn)*終的流量測量結(jié)果，其基本的流程如圖 1 所示。
2 智能渦輪流量計在油田注水計量中的應(yīng)用
以某油田為例，該油田擁有注水 7 座，大口徑（超過0.2m）注水智能渦輪流量計達(dá)到將近 40 臺，日注工業(yè)污水達(dá)到了 9.8 萬噸。隨著智能渦輪流量計應(yīng)用年限的延長，注水智能渦輪流量計測量的準(zhǔn)確度遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法滿足油田測量的準(zhǔn)確度要求，在智能渦輪流量計的應(yīng)用中，常常受到諸多方面因素的影響，導(dǎo)致智能渦輪流量計測量的準(zhǔn)確度不高。因此，在這種情況下，必須針對可能引發(fā)測量偏差的因素進(jìn)行分析，從而進(jìn)行智能渦輪流量計的改進(jìn)，提高測量的精度。
2.1 智能渦輪流量計的選用
為保證油田開采工作的順利進(jìn)行，在智能渦輪流量計的選擇中，應(yīng)根據(jù)油田注水的實際情況，對流量計口徑、外殼防護(hù)等級、輸出信號等加以科學(xué)確定。具體來說，主要包含以下方面：（1）流量計口徑：智能渦輪流量計安裝口徑具有單一性，在這種情況下，不需要進(jìn)行口徑的選擇，往往只需要掌握現(xiàn)場管道的材質(zhì)、外徑等相關(guān)的情況。（2）外殼防護(hù)等級。一般情況下，智能渦輪流量計本身的類型較多，一體式流量計與分體式流量計的外殼防護(hù)等級等存在差異性，在實際的選用中，需要以設(shè)計要求為基準(zhǔn)進(jìn)行選擇。（3）分體式流量計。如果油田注水環(huán)境相對惡劣，比如存在積水、腐蝕、高溫、強烈振動等情況下，應(yīng)選用分體式流量計，在此情況下，轉(zhuǎn)換器與傳感器之間往往只需要通過一根電纜連接處理，而電纜的長度必須經(jīng)由測量獲得。（4）輸出信號。一般情況下，智能渦輪流量計的輸出信號主要有三種：4 ～ 20mADC、0 ～1kHz、RS485。在實際的應(yīng)用中，需要以油田注水計量的實際要求為主。
2.2 安裝要求
將智能渦輪流量計應(yīng)用于油田注水計量中，必須遵守相應(yīng)的安裝要求，具體來說，主要包含了以下方面：（1）流量計的安裝場所要避免將其安裝在溫度極端變化、高溫輻射的區(qū)域內(nèi)，如果無法選擇安裝的場所，必須采取必要的隔熱、通風(fēng)等措施。（2）在智能渦輪流量計的安裝過程中，*好將其安裝于室內(nèi)，如果沒有條件，在室外安裝時必須做好相應(yīng)的防水處理等，避免流量計受到雨淋與太陽暴曬等，尤其要做好防潮、防曬等處理措施。（3）智能渦輪流量計在安裝過程中要避免將其安裝于含有腐蝕性氣體的環(huán)境中，否則會引發(fā)流量計的腐蝕，對測量結(jié)果產(chǎn)生一定的干擾，因此，必須做好相應(yīng)的通風(fēng)處理。（4）智能渦輪流量計安裝過程中，為了保證后期維護(hù)等的便捷性，必須保證安裝空間足夠大。（5）在安裝區(qū)域內(nèi)，要做好相應(yīng)的抗干擾處理，避免強磁場、振動源等對測量結(jié)果產(chǎn)生的不利影響。（6）為維持智能渦輪流量計良好的運行狀態(tài)，保證其測量結(jié)果的準(zhǔn)確性與有效性，必須對傳感器做好相應(yīng)的接地處理，避免外部其他因素，比如寄生電勢等對測量產(chǎn)生的干擾。一般情況下，接地電阻需要在10Ω以下，如果是金屬管道，且其接地狀態(tài)良好，在智能渦輪流量計的安裝過程中不需要專門進(jìn)行接地裝置的設(shè)置。（7）為保證智能渦輪流量計計量結(jié)果的準(zhǔn)確性，必須要保證管道內(nèi)流體的飽和。（8）傳感器頭部要避免氣泡的積聚。
2.4 工程約規(guī)
在智能渦輪流量計的安裝與使用中，如果其安裝在塑料管道上，必須保證在流量計的上下游安裝至少兩個的接地電極，并在流量計的一定區(qū)域內(nèi)布置相應(yīng)的接地點，使得兩個接地電極與流量計本體短接，保證其接地處理效果；一般情況下，*好將流量計安裝在流體從下至上流動的垂直管線上，如果是水平管線上的安裝，必須保證下游管線位置略高于流量計的位置；對于流量計上游有截門的情況，必須保證管道之間的直徑距離符合要求；如果流量計附近存在大功率的電氣設(shè)備，就要對該電氣設(shè)備做好相應(yīng)的接地處理，比如，如果附近存在變壓器等，需要重新選擇智能渦輪流量計的安裝位置；由于智能渦輪流量計的探頭斷面是塑料材質(zhì)，在安裝過程中，要防碰防摔；流量計在安裝過程中，要保證箭頭方向與流體方向相同，做好電源、信號線的連接檢查；接線結(jié)束以后，必須保證前后表蓋、電纜接口處的防水接口擰緊，避免雨水的浸入；為避免干擾，必須在智能渦輪流量計中設(shè)置相應(yīng)的屏蔽層，對信號線屏蔽層而言，其必須保證單端接地的處理效果。
2.5 智能渦輪流量計新技術(shù)
在本油田注水計量中，應(yīng)用 LDC/200 智能渦輪流量計，其應(yīng)用效果明顯，提高了注水流量計量的準(zhǔn)確性，計量誤差極小。另外，由于該智能渦輪流量計還具有測量信號的遠(yuǎn)傳功能，這就使得其在應(yīng)用中可以為油田注水站的自動化生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)提供相應(yīng)的技術(shù)支持。該智能渦輪流量計的應(yīng)用實現(xiàn)了工藝流程的改進(jìn)，保證了油田正常的開采活動。
3 結(jié)語
智能渦輪流量計在油田注水計量中得到了較為普遍的應(yīng)用，為保證計量結(jié)果的準(zhǔn)確性與有效性，在智能渦輪流量計的安裝與使用上必須遵守相應(yīng)的安裝與操作規(guī)范，避免各種干擾因素對計量產(chǎn)生的不利影響，將計量誤差控制在合理的范圍內(nèi)，發(fā)揮智能渦輪流量計的功效。