油田污水回灌是合理開發(fā)利用水資源，節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境的有效途徑。廢水回注量是否適合地層結(jié)構(gòu)的優(yōu)化以及油藏壓力的恢復(fù)和維護(hù)直接影響采收率，因此污水流量計(jì)的精度非常重要。野外污水流量計(jì)的拆卸比較困難，往往沒有備用流量計(jì)。因此，超聲波流量計(jì)的在線校準(zhǔn)方法通常在現(xiàn)場使用。近年來，隨著油田對(duì)污水測(cè)量的重視，超聲波流量計(jì)的現(xiàn)場校準(zhǔn)方法得到了廣泛的應(yīng)用，同時(shí)也暴露出流量計(jì)精度不高的問題。本文結(jié)合超聲波流量計(jì)的原理和現(xiàn)場應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，通過現(xiàn)場測(cè)試和數(shù)據(jù)分析探討了超聲波流量計(jì)在污水流量計(jì)校準(zhǔn)中的適應(yīng)性。
1超聲波流量計(jì)原理探討超聲波流量計(jì)在污水計(jì)校準(zhǔn)中的適應(yīng)性
　　常用的超聲波流量計(jì)有兩個(gè)原理：時(shí)間差分法和多普勒法。
1.1時(shí)差法原理
　　超聲波信號(hào)處于流體中，信號(hào)傳播速度快，正向流時(shí)傳播時(shí)間短;信號(hào)傳播速度慢并且在逆流流動(dòng)時(shí)傳播時(shí)間長。流體中的聲波信號(hào)沿反流方向的傳播時(shí)間存在差異，并且該差異是瞬時(shí)的。計(jì)算流體流量。時(shí)差法更適合測(cè)量純液體，液體或氣泡較多的懸浮物質(zhì)會(huì)阻礙聲脈沖的正常傳播，導(dǎo)致測(cè)量異常。
1.2多普勒原理
　　超聲波信號(hào)通過微小浮子（懸浮物或微小氣泡）散布在傳播路徑上，超聲波接收器可以接收到散射的超聲波信號(hào)。發(fā)射信號(hào)的頻率受多普勒效應(yīng)的影響，并成為接收信號(hào)的不同頻率。這兩個(gè)頻率之間的差異與流體流量具有明確的定量關(guān)系，從中可以計(jì)算流體流量。多普勒流量計(jì)不能測(cè)量清潔液體，只能測(cè)量約50mg / L以上的濁度。同時(shí)，多普勒方法的精度低于時(shí)間差分方法的精度，一般為2.0，即2％滿量程誤差（2％F.S.）。
2超聲波流量計(jì)注意事項(xiàng)
　　近年來，隨著超聲波流量計(jì)在污水流量計(jì)在線校準(zhǔn)中的應(yīng)用越來越廣泛，流量計(jì)精度低的問題逐漸暴露出來，主要是由于非標(biāo)準(zhǔn)操作和流量計(jì)本身。
2.1操作不規(guī)范
　　在管道方面，技術(shù)人員通常不遵循標(biāo)準(zhǔn)的操作程序。如果不準(zhǔn)確測(cè)量管道的外徑，周長，壁厚，接觸溫度等，這些參數(shù)將對(duì)原始數(shù)據(jù)校正超聲波流量計(jì)產(chǎn)生重要影響。
　　在安裝方法上，技術(shù)人員往往根據(jù)管道尺寸和信號(hào)強(qiáng)度選擇安裝方式，往往選擇流量計(jì)的默認(rèn)雙聲道模式。正確的安裝方法是：在大型管道和復(fù)雜環(huán)境中應(yīng)采用單聲道;當(dāng)小管道和信號(hào)非常強(qiáng)時(shí)，應(yīng)該選擇多條聲音路徑。
　　在安裝位置方面，技術(shù)人員經(jīng)常隨意放置超聲波探頭，不確定管道污水是否滿，是重要的測(cè)量條件。正確的安裝位置是：探頭應(yīng)放置在管道的水平中間位置;準(zhǔn)確的測(cè)量只能在管道滿的情況下才能進(jìn)行，并且流體的垂直管道可以保證全流量。
　　另外，現(xiàn)場管線內(nèi)襯的類型和厚度等重要參數(shù)往往難以獲得，這些也嚴(yán)重影響流量計(jì)的精度。
2.2超聲波流量計(jì)問題
　　首先是時(shí)差法和多普勒流量計(jì)的選擇。時(shí)差式流量計(jì)適用于純液體測(cè)量，精度優(yōu)于±1.0％;多普勒流量計(jì)適用于50mg / L的濁度流體上方。因此，在污水流量計(jì)校準(zhǔn)中選用兩種主流量計(jì)非常重要。一般情況下，當(dāng)管道中的污水比較干凈時(shí)，可采用時(shí)差法;當(dāng)污水相對(duì)渾濁時(shí)，應(yīng)使用多普勒方法。但是，清潔或陰天污水很難在現(xiàn)場定量定義。因此，對(duì)于使用這兩個(gè)原理的流量計(jì)沒有通用的方法，這會(huì)導(dǎo)致流量計(jì)本身的測(cè)量不準(zhǔn)確，更不用說校準(zhǔn)污水流量計(jì)。
　　其次，超聲波接收也存在缺陷。通過在管道中發(fā)送和接收超聲波信號(hào)來測(cè)量超聲波以測(cè)量流體流量。因此，將測(cè)量由管道材料引起的超聲波材料的折射，由超聲波引起的流體中雜質(zhì)的反射和散射以及隨機(jī)存在于流體中的氣泡和雜質(zhì)的含量。有不穩(wěn)定的影響。油田污水中含有大量的原油，礫石，氣泡，化學(xué)物質(zhì)等，管道內(nèi)部環(huán)境復(fù)雜多變，嚴(yán)重影響測(cè)量精度。
　　超聲波流量計(jì)在污水流量計(jì)的在線校準(zhǔn)中不準(zhǔn)確。在過去的一年中，使用了26臺(tái)合格的污水流量計(jì)來傳輸參考流量計(jì)，并對(duì)4臺(tái)超聲波流量計(jì)進(jìn)行了現(xiàn)場在線校準(zhǔn)。通過大量的測(cè)試和數(shù)據(jù)分析，討論超聲波流量計(jì)在廢水計(jì)量校準(zhǔn)中的作用。
3.1流量計(jì)的選擇
　　為了制造測(cè)試代表，便攜式超聲波流量計(jì)采用來自國外知名廠商的時(shí)差型A和多普勒B型，并且各國家知名制造商的時(shí)差型C和多普勒D型都是合格。在驗(yàn)證期間。 26個(gè)污水流量計(jì)經(jīng)檢測(cè)合格后首次使用，并在驗(yàn)證期內(nèi)。
3.2測(cè)試注意事項(xiàng)
　　本測(cè)試嚴(yán)格遵循超聲波流量計(jì)附帶的說明以及本文第3章中提到的注意事項(xiàng)。流量計(jì)安裝的管道直管段符合“前十天五年”的要求。在測(cè)試中選擇用于安裝流量計(jì)的管道是去年的新管道，以避免由于管道內(nèi)壁的腐蝕導(dǎo)致超聲波信號(hào)接收質(zhì)量不高的問題。
3.3測(cè)試內(nèi)容
　　首先將污水流量計(jì)分別安裝在污水管道中，然后將污水流量計(jì)轉(zhuǎn)移到參考流量計(jì)和便攜式超聲波流量計(jì)進(jìn)行數(shù)據(jù)比對(duì)，比較內(nèi)容為60分鐘內(nèi)的累計(jì)流量。為了分析不同濁度級(jí)污水中時(shí)差法和多普勒流量計(jì)的測(cè)量精度，本次測(cè)試中，同一管線的污水采樣與數(shù)據(jù)對(duì)比同時(shí)進(jìn)行。采樣周期為5min，試驗(yàn)結(jié)束后，將12次水樣放入樣品桶中攪拌均勻，用濁度儀測(cè)定污水濁度。本試驗(yàn)中，一般水質(zhì)濁度小于50mg / L;濁度≥50mg/ L。水質(zhì)差。
　　測(cè)試數(shù)據(jù)見表1，其中流量表示污水流量計(jì)60分鐘內(nèi)的累計(jì)流量; A，B，C，D是60分鐘內(nèi)四種超聲波流量計(jì)的累計(jì)流量;與同樣的污水流量計(jì)相比排名四個(gè)超聲波流量計(jì)的誤差按升序排列。
在表1中，“ - ”表示由于接收信號(hào)的差異，超聲波流量計(jì)不顯示累積流量，并且超聲波流量計(jì)累積誤差> 20％的流量表明測(cè)量誤差是由于質(zhì)量差接收到的信號(hào)。對(duì)表1中的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，以獲得一般水質(zhì)和水質(zhì)差的情況下4個(gè)流量計(jì)的誤差統(tǒng)計(jì)。表2和表3分別顯示了正常和劣質(zhì)水質(zhì)的流量計(jì)誤差統(tǒng)計(jì)。
表1超聲波流量計(jì)和污水流量計(jì)測(cè)試數(shù)據(jù)的比較
 
　　從表2和表3可以看出，當(dāng)試驗(yàn)水質(zhì)正常時(shí)（濁度<50mg / L），時(shí)差流量計(jì)有效數(shù)據(jù)（誤差<20％）為13，占總試驗(yàn)數(shù)數(shù)據(jù)（32）40.63％;未顯示4例，占總檢測(cè)數(shù)據(jù)的12.5％（32）。在水質(zhì)差（濁度≥50mg/ L）的情況下，多普勒流量計(jì)的有效數(shù)據(jù)（誤差<20％）為4，占總檢驗(yàn)數(shù)據(jù)（32）的12.5％;這種類型的流量計(jì)沒有不顯示的情況。
當(dāng)管徑大（流量> 300m3 / h）時(shí)，流量計(jì)在兩種水質(zhì)條件下只有一個(gè)有效測(cè)量數(shù)據(jù)，占本實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的20％（20）。
　　同時(shí)，表2和表3也驗(yàn)證了時(shí)差流量計(jì)僅適用于測(cè)量更純的流體，而多普勒流量計(jì)僅適用于測(cè)量濁度（濁度≥50 mg / L）的流體。
表2一般水質(zhì)的流量計(jì)誤差統(tǒng)計(jì)
 
表3水質(zhì)差的流量計(jì)誤差統(tǒng)計(jì)
 
3.4測(cè)試結(jié)論和建議
通過對(duì)本實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)分析，得出結(jié)論：
1）兩種超聲波流量計(jì)不適合在線校準(zhǔn)廢水計(jì)。 由于管道條件復(fù)雜，流量計(jì)測(cè)量區(qū)域隨機(jī)出現(xiàn)雜質(zhì)和氣泡計(jì)。 時(shí)差法流量計(jì)在一般水質(zhì)中只有有效數(shù)據(jù)的40.63％（誤差<20％），多普勒流量計(jì)較差。 水質(zhì)有效數(shù)據(jù)（誤差<20％）僅占12.5％，遠(yuǎn)低于國家標(biāo)準(zhǔn)。
2）大口徑污水管道由于流體復(fù)雜而不適合非接觸式流量計(jì)測(cè)量。 大直徑的污水層層流動(dòng)，雜質(zhì)和氣泡隨機(jī)出現(xiàn)在儀器測(cè)量區(qū)域，顯著增加了測(cè)量誤差的可能性。
     建議在有條件的情況下，將油田污水流量計(jì)送到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行核查。


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