油田污水注入合理开发利用水资源,是节约能源和保护环境的有效方法。污水流量计的准确性至关重要,因为污水注入量与地层结构的优化有关,油层压力的恢复和维持直接影响油田回收率。在现场,污水流量计很难分解,并且通常没有替代流量计,因此通常使用超声波流量计的在线校准方法。近年来,由于油田专注于污水测量,超声波流量计现场校准方法被广泛使用,也暴露出这种流量计准确度不高的问题。本文综合超声流量计原理与现场应用经验,通过现场测试和数据分析讨论废水流量计校准中超声流量计的适应性。
1超声波流量计原理
常用的超声波流量计有时差法和多普勒法两个原理。
1.1时差法原理
超声波信号在流体中,下游信号传播速度快,传播时间短;逆流时信号传播速度慢,传播时间长,使用超声波信号从流体向逆流方向传播声波信号的时间有差异,因此立即存在差异,可以计算流体流动。时差法更适合测量纯液体,气泡多的液体或悬浮物会干扰声脉冲的正常传播,以致无法正确测量。
1.2多普勒法原理
超声波信号在传播路径中遇到小浮游生物(悬浮体或小气泡)并产卵后,超声波接收器可能会接收到散射的超声波信号。发射信号频率受多普勒效应的影响,变成不同的接收信号频率,两种频率的差异与流体流量有一定数量的关系,从而计算流体流量。多普勒流量计不测量干净的流体,只能测量浊度大于50mg/L的流体。同时多普勒测量精度低于时差法,通常为2.0级,即2%全范围误差(2% f.s .
2超声波流量计使用注意事项
近年来,超声波流量计在污水流量计在线校准中的应用变得越来越普遍,流量计准确度不高的问题也逐渐暴露出来,主要是由于操作不良和流量计本身的问题造成的。
2.1工作不标准化
对于管道,技术人员通常不遵循标准操作程序,例如是否正确测量管道的外径、周长、壁厚、接触温度等,对修改超声波流量计的原始数据有重要影响。
对于安装方法,技术人员通常不根据管道尺寸和信号强度选择安装方法,而是选择流量计的默认双声路径模式。正确的安装方法如下:在大型管道和复杂环境中,必须使用单声道。在小管道和信号非常强的情况下选择多声路径。
对于安装地点,技术人员通常会随机放置超声波探针,不检查卫生污水是否充满了这个重要的测量条件。正确的安装位置必须通过选择管道的水平中间位置来放置探针。仅当管道已满时才能准确测量,流体向上流动的垂直管道可确保整个管道流动。除此之外,现场管道衬砌的类型和厚度等重要参数往往很难获得,这些参数也严重影响流量计的准确性。
2.2超声波流量计自问题
首先是时差法和多普勒流量计的选择。时差流量计适用于纯液体测量,精度优于1.0%。多普勒流量计适用于浊度50mg/L以上的流体。因此,具有两种原理的流量计在校正污水流量计时选择至关重要。一般来说,如果管道的污水是干净的,可以使用时差法。污水混浊时要用多普勒方法。但是污水干净或浑浊在现场很难定义,因此应用这两种原理的流量计没有一般的方法可以遵循,因此流量计的自测不准确,更不用说污水流量计的校正了。
第二,超声波接收也有缺陷。超声波通过在管道中发送和接收超声信号来测量流体流动,因此管道材料可能会对超声波的折射、流体中的杂质反射和散射、流体中随机存在的气泡和杂质的含量等测量产生不稳定的影响。油田污水含有大量原油、碎石、气泡、化学药品等,管道环境非常复杂和变化,严重影响了勘测的精度。
污水流量计在线校准中超声波流量计精度不高的问题。近一年来,我们用26台校验合格的污水流量计作为基准流量计,现场在线校准了4台超声波流量计,并通过大量测试和数据分析讨论了超声波流量计在污水流量计校准中的作用。
3.1流量计的选型
便携式超声波流量计为了进行代表性实验,分别选择了国外著名制造商的时差a型多普勒b型、国内著名制造商的时差c型和多普勒d型,验证了在验证周期内的合格情况。26个污水流量计经过验证后首次使用,在验证周期内.
3.2测试注意事项
本测试严格遵循超声波流量计附带的使用说明以及本文档第3章中提到的注意事项。
测试中安装在流量计中的管道的直管段符合“前10个5”的规定。测试中选择安装流量计的管道是近一年的新管道,尽可能避免管道内壁腐蚀导致超声信号接收质量不高的问题。
3.3测试内容
首先将污水流量计分别安装在下水道内,然后将污水流量计与基准流量计比较,再将其内容与60分钟内的累积流量计进行比较。
为了分析不同浊度下水道中时差法和多普勒流量计的测量精度,检查将污水与数据匹配一起采样到同一个管道中,采样周期为5min,测试结束后将12号水样放入样品桶中,搅拌良好,用光学浊度计测试污水浊度,此次检查将浊度小于50mg/L设置为正常水质。浊度≥50mg/L是水质不好。测试数据如表1所示。其中流量表示污水流量计60分钟内的累积流量。a、b、c和d是超声波流量计的累积流量,分别在60分钟内。与同一个污水流量计相比,4台超声波流量计的误差从小到大依次出现。
表1中的“——”表示由于接收信号差异,超声波流量计不显示累积流量,错误
超声波流量计的20%累积流量表示由于接收信号质量差而导致的仪器测量误差。对表1中的数据进行分类,以获得4个流量计在两种情况下的误差统计:正常水质和不良水质。表2和表3分别是一般水质和不良水质的流量计误差统计。
表1超声波流量计与污水流量计试验比较数据
表2和表3发现的测试过程中,水质一般为(浊度