油田污水回(hui)注是合理開(kāi)發和利用水(shuǐ)資源、節能環(huan)保的有效途(tu)徑。污水回注(zhu)量是否合适(shì)關系到地層(céng)結構的優化(hua)，油層壓力的(de)恢複和保持(chi)，直接影響油(yóu)田采收率，因(yin)此 污水流量(liang)計 的準确性(xing)十分重要。油(you)田現場污水(shuǐ)流量計拆卸(xiè)較困難，往往(wang)又沒有備用(yòng)流量計，因此(cǐ)現場通常采(cǎi)用超聲波流(liu)量計 在線校(xiào)準法。近幾年(nián)随着油田對(duì)污水計量的(de)重視，超聲波(bo)流量計現場(chǎng)校準方法得(dé)到了廣泛應(ying)用，同時也暴(bao)露了該流量(liàng)計準确性不(bú)高的問題。本(ben)文結合超聲(shēng)波流量計原(yuan)理和現場應(ying)用經驗，通過(guo)現場試驗和(hé)數據分析對(dui)超聲流量計(jì)在污水流量(liàng)計校準中的(de)适應性進行(hang)了讨論。
1 超聲(shēng)波流量計原(yuan)理 超聲流量(liang)計在污水流(liú)量計校準中(zhong)适應性的讨(tǎo)論
常用的超(chāo)聲波流量計(jì)有2種原理：時(shí)差法和多普(pu)勒法。
1.1 時差法(fa)原理
   超聲波(bō)信号在流體(tǐ)中，順流時信(xin)号傳播速度(du)快，傳播時間(jian)短；逆流時信(xìn)号傳播速度(dù)慢，傳播時間(jiān)長，利用超聲(shēng)波信号在流(liú)體中順逆流(liu)方向聲波信(xin)号傳播時間(jian)存在差值，即(jí)時差，可以計(jì)算出流體流(liu)量。時差法較(jiào)适于測量純(chun)淨液體，有較(jiào)多氣泡的液(ye)體或懸浮物(wù)會阻礙聲脈(mo)沖正常傳播(bō)，導緻不能正(zhèng)常測量。
1.2 多普(pǔ)勒法原理
   超(chao)聲波信号在(zai)傳播路徑上(shàng)遇到微小浮(fú)遊物（懸浮物(wu)質或微小氣(qi)泡）而被散射(she)，超聲接收器(qi)能夠接收散(san)射後的超聲(sheng)波信号。發射(shè)信号頻率受(shou)多普勒效應(ying)的影響後變(biàn)爲不同的接(jie)收信号頻率(lǜ)，2個頻率之差(chà)與流體流速(su)有确定的數(shù)量關系，由此(cǐ)可以計算出(chū)流體流量。多(duo)普勒法流量(liang)計不能測量(liang)清潔的流體(ti)，僅能測量約(yuē)50mg/L以上濁度的(de)流體。同時多(duō)普勒法測量(liang)精度低于時(shi)差法，一般爲(wèi)2.0級，即2%滿量程(chéng)誤差（2%F.S.）。
2 超聲波(bō)流量計使用(yòng)注意事項
   近(jin)幾年，随着超(chao)聲波流量計(jì)在污水流量(liang)計在線校準(zhun)中的應用越(yuè)來越普遍，流(liú)量計準确性(xìng)不高的問題(tí)也逐漸暴露(lu)出來，原因主(zhu)要是操作不(bú)規範和流量(liàng)計自身問題(tí)。
2.1 操作不規範(fàn)
   管道方面，技(ji)術人員經常(cháng)不按照标準(zhun)操作規程進(jin)行操作，例如(rú)未準确測量(liang)管道外徑、周(zhōu)長、壁厚、接觸(chù)溫度等，這些(xiē)參數都會對(duì)超聲流量計(ji)的原始數據(jù)修正産生重(zhong)要影響。
   安裝(zhuāng)方式方面，技(ji)術人員經常(cháng)不按照管道(dao)大小和信号(hào)強度選擇安(ān)裝方式，往往(wǎng)選擇流量計(jì)的默認雙聲(shēng)程模式。正确(que)的安裝方式(shi)爲：在大管道(dào)和複雜環境(jing)中應采用單(dan)聲程；在小管(guan)道和信号特(tè)強的情況下(xia)選擇多聲程(cheng)。
   安裝位置方(fāng)面，技術人員(yuan)往往随意放(fang)置超聲探頭(tou)，且不确認管(guǎn)道污水是否(fǒu)滿管這一重(zhòng)要的測量條(tiao)件。正确的安(ān)裝位置爲：應(yīng)選擇管道的(de)水平中間位(wèi)置放置探頭(tou)；隻有在管道(dao)滿管的條件(jiàn)下才能進行(hang)準确測量，流(liú)體向上流的(de)垂直管道能(neng)保證滿管流(liu)。
   除此以外，現(xian)場的管道内(nèi)襯的種類和(hé)厚度等重要(yao)參數往往很(hěn)難獲得，這些(xiē)也嚴重影響(xiang)了流量計的(de)準确性。
2.2 超聲(shēng)波流量計自(zi)身問題
   首先(xian)是時差法和(he)多普勒法流(liú)量計的選用(yong)。時差法流量(liang)計适用于純(chún)淨液體的計(ji)量，準确度優(you)于±1.0%；多普勒法(fǎ)流量計适用(yòng)于濁度50mg/L以上(shang)的流體。因此(ci)，2種原理的流(liu)量計在污水(shuǐ)流量計校準(zhun)時的選用非(fēi)常重要。一般(ban)情況下，管道(dào)中污水較幹(gàn)淨時，可選用(yong)時差法；當污(wū)水較渾濁時(shí)，應選用多普(pǔ)勒法。但是污(wu)水幹淨還是(shi)渾濁在現場(chang)很難被定量(liàng)界定，因此選(xuan)用這2種原理(lǐ)的流量計沒(mei)有通用方法(fa)可遵循，導緻(zhi)流量計自身(shen)計量不準确(que)，更談不上校(xiao)準污水流量(liang)計了。
   其次超(chao)聲波接收也(ye)存在缺陷。超(chāo)聲波由于是(shi)通過在管道(dào)中發射和接(jie)收超聲信号(hao)來測量流體(tǐ)流量的，所以(yi)管道材質對(duì)超聲的折射(shè)、流體中雜質(zhì)對超聲的反(fǎn)射和散射、流(liu)體中随機存(cun)在的氣泡和(he)雜質的含量(liàng)高低都會對(duì)測量産生不(bú)穩定的影響(xiǎng)。油田污水中(zhong)含有不少的(de)原油、砂礫、氣(qì)泡、化學藥劑(ji)等，管道内環(huán)境十分複雜(zá)和多變，嚴重(zhòng)影響了測量(liang)的精度。
   針對(dui)超聲波流量(liàng)計在污水流(liu)量計在線校(xiao)準中準确性(xing)不高的問題(tí)。在近一年的(de)的時間裏，使(shi)用26台檢定合(he)格的污水流(liu)量計作爲參(can)考流量計，對(duì)4台超聲波流(liú)量計進行了(le)現場在線校(xiao)準，通過大量(liang)的試驗和數(shu)據分析，讨論(lùn)超聲波流量(liàng)計在污水流(liu)量計校準中(zhong)的作用。
3.1 流量(liàng)計的選擇
   爲(wei)了使試驗具(ju)有代表性， 便(bian)攜式超聲波(bō)流量計 選用(yòng)某國外知名(ming)廠商的時差(chà)式A型、多普勒(lè)B型，國内知名(míng)廠商的時差(chà)式C型、多普勒(lè)D型各1台，均檢(jiǎn)定合格且在(zài)檢定周期内(nei)。26台污水流量(liang)計爲檢定合(hé)格後第1次使(shǐ)用的，且在檢(jiǎn)定周期内。
3.2 試(shì)驗注意事項(xiang)
   本試驗嚴格(ge)遵循超聲波(bo)流量計附帶(dài)的使用說明(míng)及本文中第(di)3章提到的注(zhu)意事項。試驗(yan)中流量計安(ān)裝的管道的(de)直管段符合(hé)“前十後五”的(de)規定。試驗中(zhōng)所選安裝流(liu)量計的管道(dao)爲近1年内的(de)新管道，盡量(liang)避免因管道(dào)内壁腐蝕導(dǎo)緻超聲信号(hào)接收質量不(bú)高的問題。
3.3 試(shì)驗内容
   首先(xian)将污水流量(liàng)計分别安裝(zhuang)到污水管線(xian)中，然後将污(wū)水流量計作(zuo)爲參考流量(liang)計與便攜式(shi)超聲波流量(liàng)計進行數據(jù)比對，比對内(nei)容爲60min内的累(lèi)積流量。
爲了(le)分析時差法(fa)和多普勒法(fa)流量計在不(bu)同渾濁程度(dù)的污水中的(de)計量準确性(xing)，試驗中在數(shu)據比對的同(tóng)時進行同管(guǎn)道的污水采(cai)樣，采樣周期(qi)爲5min，試驗結束(shù)後将12次水樣(yang)放入樣品桶(tǒng)後攪拌均勻(yun)，由光學濁度(dù)計測試污水(shui)濁度，本試驗(yàn)設定濁度小(xiǎo)于50mg/L的爲一般(bān)水質；濁度≥50mg/L的(de)爲較差水質(zhì)。
   試驗數據見(jiàn)表1，其中流量(liàng)表示污水流(liú)量計60min内的累(lei)計流量；A、B、C、D分别(bié)爲4個型号的(de)超聲波流量(liang)計在60min内的累(lèi)計流量；排名(míng)爲與同一台(tái)污水流量計(jì)比對的4台超(chao)聲波流量計(ji)的誤差按從(cóng)小到大的順(shun)序。
表1中，“——”表示(shì)超聲波流量(liang)計因接收信(xìn)号差而不顯(xiǎn)示累計流量(liàng)，誤差>20%的超聲(shēng)波流量計累(lèi)計流量表示(shi)因接收信号(hao)質量差導緻(zhì)的儀器測量(liàng)錯誤。對表1中(zhōng)的數據進行(háng)分類處理，以(yǐ)便得到一般(ban)和較差水質(zhì)2種情況時4台(tái)流量計的誤(wu)差統計。表2和(hé)表3分别爲爲(wèi)一般和較差(chà)水質時的流(liú)量計誤差統(tǒng)計。
表1 超聲流(liú)量計與污水(shuǐ)流量計試驗(yàn)比對數據

   從(cong)表2和表3發現(xiàn)，試驗中水質(zhì)一般（濁度<50mg/L）的(de)情況下，時差(chà)法流量計的(de)有效數據（誤(wù)差<20%）爲13個，占總(zǒng)試驗數據（32個(gè)）的40.63%；不顯示的(de)情況有4個，占(zhàn)總試驗數據(jù)（32個）12.5%的。水質較(jiào)差（濁度≥50mg/L）的情(qing)況下，多普勒(lè)法流量計的(de)有效數據（誤(wu)差<20%）爲4個，占總(zong)試驗數據（32個(ge)）的12.5%；該類型流(liú)量計不存在(zài)不顯示的情(qing)況。
當管徑較(jiao)大時（流速>300m3/h），在(zài)2種水質情況(kuàng)下，流量計僅(jǐn)有1次有效測(cè)得數據，占此(cǐ)情況下實驗(yàn)數據（20個）的5%。
同(tong)時，表2和表3也(ye)驗證了時差(cha)法流量計僅(jin)适合測量較(jiao)純淨的流體(ti)，而多普勒法(fǎ)流量計僅适(shi)合測量渾濁(zhuó)（濁度≥50mg/L）的流體(tǐ)。
表2 一般水質(zhi)時流量計誤(wù)差統計

表3 較(jiào)差水質時流(liu)量計誤差統(tong)計

3.4 試驗結論(lun)及建議
通過(guò)本試驗的數(shù)據分析，得出(chu)結論：
1）2種原理(li)的超聲波流(liu)量計均不适(shì)用于在線校(xiào)準污水流量(liang)計。因管線中(zhōng)情況複雜，雜(zá)質和氣泡儀(yi)表在流量計(ji)測量區域内(nèi)随機出現，時(shi)差法流量計(ji)在一般水質(zhì)中的有效數(shù)據（誤差<20%）僅占(zhàn)40.63%，多普勒法流(liú)量計在較差(cha)水質中的的(de)有效數據（誤(wù)差<20%）僅占12.5%，遠遠(yuan)低于國家标(biao)準。
2）大管徑污(wū)水管線因流(liú)體複雜不适(shi)合采用非接(jiē)觸式流量計(ji)測量。大管徑(jing)中污水分層(ceng)流動，且雜質(zhì)和氣泡在儀(yi)表測量區域(yù)内随機出現(xian)，明顯增大了(le)測量誤差的(de)概率。
   建議油(you)田的污水流(liu)量計在條件(jiàn)允許的情況(kuàng)下還是需要(yao)送到實驗室(shì)進行檢定。

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