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智能渦輪流量計(jì)在油田注水計(jì)量中的應(yīng)用研究
點(diǎn)擊次數(shù)：2116 發(fā)布時(shí)間：2021-01-13 17:37:05
摘要：智能渦輪流量計(jì)作為一種重要的液體流量測(cè)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(jì)良好的性能，其在油田注水計(jì)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(kāi)發(fā)。基于此，本文分析了智能渦輪流量計(jì)在油田注水計(jì)量中的具體應(yīng)用，有利于智能渦輪流量計(jì)的推廣應(yīng)用，推動(dòng)了工業(yè)化進(jìn)程。
近年來(lái)，我國(guó)科學(xué)技術(shù)逐步進(jìn)步，與此同時(shí)，智能渦輪流量計(jì)逐步成為很多領(lǐng)域，如工業(yè)、技術(shù)檢測(cè)等重要設(shè)備，智能渦輪流量計(jì)的抗腐蝕性較好，其在應(yīng)用中具有可靠性等優(yōu)勢(shì)，使得其在未來(lái)將具有良好的應(yīng)用前景。油田注水計(jì)量也屬于液體測(cè)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(jì)量結(jié)果的準(zhǔn)確性與有效性，為油田開(kāi)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(jì)的價(jià)值。
1 智能渦輪流量計(jì)的相關(guān)概述
1.1 智能渦輪流量計(jì)的組成
從智能渦輪流量計(jì)的構(gòu)成來(lái)看，其主要包含了傳感器與轉(zhuǎn)換器兩部分，在實(shí)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(cè)量，因此，從智能渦輪流量計(jì)的應(yīng)用來(lái)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(cè)量。另外，智能渦輪流量計(jì)不僅可以用于導(dǎo)電液體體積流量的測(cè)量，還可以用于強(qiáng)酸、強(qiáng)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(cè)量，因此，基于其測(cè)量對(duì)象的廣泛性，智能渦輪流量計(jì)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(jì)的基本原理
智能渦輪流量計(jì)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(jì)的應(yīng)用中，磁路系統(tǒng)會(huì)在流量計(jì)運(yùn)行過(guò)程中逐步出現(xiàn)直流磁場(chǎng)與交流磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)的產(chǎn)生為后期的測(cè)量提供了良好的前提條件，營(yíng)造了測(cè)量所需的磁場(chǎng)環(huán)境，因此，在智能渦輪流量計(jì)應(yīng)用時(shí)，一旦被測(cè)液體在導(dǎo)管中經(jīng)過(guò)該磁場(chǎng)環(huán)境時(shí)，必然會(huì)產(chǎn)生一定的切割磁力線運(yùn)動(dòng)，在這種情況下，電*傳感器就會(huì)發(fā)揮其作用，將導(dǎo)管內(nèi)的流量轉(zhuǎn)換為感應(yīng)電勢(shì)信號(hào)，隨后此轉(zhuǎn)換形成的信號(hào)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(hào)等加以處理，通過(guò)分析、對(duì)比等，轉(zhuǎn)換器會(huì)將該信號(hào)變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)信號(hào)，隨后將該信號(hào)輸出給積算儀，進(jìn)一步進(jìn)行信號(hào)的處理，這些處理以后的信號(hào)*終會(huì)在智能渦輪流量計(jì)的儀表中顯示，呈現(xiàn)*終的流量測(cè)量結(jié)果，其基本的流程如圖 1 所示。
2 智能渦輪流量計(jì)在油田注水計(jì)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(guò)0.2m）注水智能渦輪流量計(jì)達(dá)到將近 40 臺(tái)，日注工業(yè)污水達(dá)到了 9.8 萬(wàn)噸。隨著智能渦輪流量計(jì)應(yīng)用年限的延長(zhǎng)，注水智能渦輪流量計(jì)測(cè)量的準(zhǔn)確度遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)法滿足油田測(cè)量的準(zhǔn)確度要求，在智能渦輪流量計(jì)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(jì)測(cè)量的準(zhǔn)確度不高。因此，在這種情況下，必須針對(duì)可能引發(fā)測(cè)量偏差的因素進(jìn)行分析，從而進(jìn)行智能渦輪流量計(jì)的改進(jìn)，提高測(cè)量的精度。
2.1 智能渦輪流量計(jì)的選用
為保證油田開(kāi)采工作的順利進(jìn)行，在智能渦輪流量計(jì)的選擇中，應(yīng)根據(jù)油田注水的實(shí)際情況，對(duì)流量計(jì)口徑、外殼防護(hù)等級(jí)、輸出信號(hào)等加以科學(xué)確定。具體來(lái)說(shuō)，主要包含以下方面：（1）流量計(jì)口徑：智能渦輪流量計(jì)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(chǎng)管道的材質(zhì)、外徑等相關(guān)的情況。（2）外殼防護(hù)等級(jí)。一般情況下，智能渦輪流量計(jì)本身的類型較多，一體式流量計(jì)與分體式流量計(jì)的外殼防護(hù)等級(jí)等存在差異性，在實(shí)際的選用中，需要以設(shè)計(jì)要求為基準(zhǔn)進(jìn)行選擇。（3）分體式流量計(jì)。如果油田注水環(huán)境相對(duì)惡劣，比如存在積水、腐蝕、高溫、強(qiáng)烈振動(dòng)等情況下，應(yīng)選用分體式流量計(jì)，在此情況下，轉(zhuǎn)換器與傳感器之間往往只需要通過(guò)一根電纜連接處理，而電纜的長(zhǎng)度必須經(jīng)由測(cè)量獲得。（4）輸出信號(hào)。一般情況下，智能渦輪流量計(jì)的輸出信號(hào)主要有三種：4 ～ 20mADC、0 ～1kHz、RS485。在實(shí)際的應(yīng)用中，需要以油田注水計(jì)量的實(shí)際要求為主。
2.2 安裝要求
將智能渦輪流量計(jì)應(yīng)用于油田注水計(jì)量中，必須遵守相應(yīng)的安裝要求，具體來(lái)說(shuō)，主要包含了以下方面：（1）流量計(jì)的安裝場(chǎng)所要避免將其安裝在溫度*端變化、高溫輻射的區(qū)域內(nèi)，如果無(wú)法選擇安裝的場(chǎng)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(jì)的安裝過(guò)程中，*好將其安裝于室內(nèi)，如果沒(méi)有條件，在室外安裝時(shí)必須做好相應(yīng)的防水處理等，避免流量計(jì)受到雨淋與太陽(yáng)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(jì)在安裝過(guò)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(huì)引發(fā)流量計(jì)的腐蝕，對(duì)測(cè)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(jì)安裝過(guò)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(qiáng)磁場(chǎng)、振動(dòng)源等對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生的不利影響。（6）為維持智能渦輪流量計(jì)良好的運(yùn)行狀態(tài)，保證其測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性與有效性，必須對(duì)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(shì)等對(duì)測(cè)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(jì)的安裝過(guò)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(jì)計(jì)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(jì)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(jì)的上下游安裝至少兩個(gè)的接地電*，并在流量計(jì)的一定區(qū)域內(nèi)布置相應(yīng)的接地點(diǎn)，使得兩個(gè)接地電*與流量計(jì)本體短接，保證其接地處理效果；一般情況下，*好將流量計(jì)安裝在流體從下至上流動(dòng)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(jì)的位置；對(duì)于流量計(jì)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(jì)附近存在大功率的電氣設(shè)備，就要對(duì)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(jì)的安裝位置；由于智能渦輪流量計(jì)的探頭斷面是塑料材質(zhì)，在安裝過(guò)程中，要防碰防摔；流量計(jì)在安裝過(guò)程中，要保證箭頭方向與流體方向相同，做好電源、信號(hào)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(jì)中設(shè)置相應(yīng)的屏蔽層，對(duì)信號(hào)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(jì)新技術(shù)
在本油田注水計(jì)量中，應(yīng)用 LDC/200 智能渦輪流量計(jì)，其應(yīng)用效果明顯，提高了注水流量計(jì)量的準(zhǔn)確性，計(jì)量誤差*小。另外，由于該智能渦輪流量計(jì)還具有測(cè)量信號(hào)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(dòng)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(jì)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了工藝流程的改進(jìn)，保證了油田正常的開(kāi)采活動(dòng)。
3 結(jié)語(yǔ)
智能渦輪流量計(jì)在油田注水計(jì)量中得到了較為普遍的應(yīng)用，為保證計(jì)量結(jié)果的準(zhǔn)確性與有效性，在智能渦輪流量計(jì)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(duì)計(jì)量產(chǎn)生的不利影響，將計(jì)量誤差控制在合理的范圍內(nèi)，發(fā)揮智能渦輪流量計(jì)的功效。
近年來(lái)，我國(guó)科學(xué)技術(shù)逐步進(jìn)步，與此同時(shí)，智能渦輪流量計(jì)逐步成為很多領(lǐng)域，如工業(yè)、技術(shù)檢測(cè)等重要設(shè)備，智能渦輪流量計(jì)的抗腐蝕性較好，其在應(yīng)用中具有可靠性等優(yōu)勢(shì)，使得其在未來(lái)將具有良好的應(yīng)用前景。油田注水計(jì)量也屬于液體測(cè)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(jì)量結(jié)果的準(zhǔn)確性與有效性，為油田開(kāi)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(jì)的價(jià)值。
1 智能渦輪流量計(jì)的相關(guān)概述
1.1 智能渦輪流量計(jì)的組成
從智能渦輪流量計(jì)的構(gòu)成來(lái)看，其主要包含了傳感器與轉(zhuǎn)換器兩部分，在實(shí)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(cè)量，因此，從智能渦輪流量計(jì)的應(yīng)用來(lái)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(cè)量。另外，智能渦輪流量計(jì)不僅可以用于導(dǎo)電液體體積流量的測(cè)量，還可以用于強(qiáng)酸、強(qiáng)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(cè)量，因此，基于其測(cè)量對(duì)象的廣泛性，智能渦輪流量計(jì)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(jì)的基本原理
智能渦輪流量計(jì)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(jì)的應(yīng)用中，磁路系統(tǒng)會(huì)在流量計(jì)運(yùn)行過(guò)程中逐步出現(xiàn)直流磁場(chǎng)與交流磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)的產(chǎn)生為后期的測(cè)量提供了良好的前提條件，營(yíng)造了測(cè)量所需的磁場(chǎng)環(huán)境，因此，在智能渦輪流量計(jì)應(yīng)用時(shí)，一旦被測(cè)液體在導(dǎo)管中經(jīng)過(guò)該磁場(chǎng)環(huán)境時(shí)，必然會(huì)產(chǎn)生一定的切割磁力線運(yùn)動(dòng)，在這種情況下，電*傳感器就會(huì)發(fā)揮其作用，將導(dǎo)管內(nèi)的流量轉(zhuǎn)換為感應(yīng)電勢(shì)信號(hào)，隨后此轉(zhuǎn)換形成的信號(hào)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(hào)等加以處理，通過(guò)分析、對(duì)比等，轉(zhuǎn)換器會(huì)將該信號(hào)變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)信號(hào)，隨后將該信號(hào)輸出給積算儀，進(jìn)一步進(jìn)行信號(hào)的處理，這些處理以后的信號(hào)*終會(huì)在智能渦輪流量計(jì)的儀表中顯示，呈現(xiàn)*終的流量測(cè)量結(jié)果，其基本的流程如圖 1 所示。
2 智能渦輪流量計(jì)在油田注水計(jì)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(guò)0.2m）注水智能渦輪流量計(jì)達(dá)到將近 40 臺(tái)，日注工業(yè)污水達(dá)到了 9.8 萬(wàn)噸。隨著智能渦輪流量計(jì)應(yīng)用年限的延長(zhǎng)，注水智能渦輪流量計(jì)測(cè)量的準(zhǔn)確度遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)法滿足油田測(cè)量的準(zhǔn)確度要求，在智能渦輪流量計(jì)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(jì)測(cè)量的準(zhǔn)確度不高。因此，在這種情況下，必須針對(duì)可能引發(fā)測(cè)量偏差的因素進(jìn)行分析，從而進(jìn)行智能渦輪流量計(jì)的改進(jìn)，提高測(cè)量的精度。
2.1 智能渦輪流量計(jì)的選用
為保證油田開(kāi)采工作的順利進(jìn)行，在智能渦輪流量計(jì)的選擇中，應(yīng)根據(jù)油田注水的實(shí)際情況，對(duì)流量計(jì)口徑、外殼防護(hù)等級(jí)、輸出信號(hào)等加以科學(xué)確定。具體來(lái)說(shuō)，主要包含以下方面：（1）流量計(jì)口徑：智能渦輪流量計(jì)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(chǎng)管道的材質(zhì)、外徑等相關(guān)的情況。（2）外殼防護(hù)等級(jí)。一般情況下，智能渦輪流量計(jì)本身的類型較多，一體式流量計(jì)與分體式流量計(jì)的外殼防護(hù)等級(jí)等存在差異性，在實(shí)際的選用中，需要以設(shè)計(jì)要求為基準(zhǔn)進(jìn)行選擇。（3）分體式流量計(jì)。如果油田注水環(huán)境相對(duì)惡劣，比如存在積水、腐蝕、高溫、強(qiáng)烈振動(dòng)等情況下，應(yīng)選用分體式流量計(jì)，在此情況下，轉(zhuǎn)換器與傳感器之間往往只需要通過(guò)一根電纜連接處理，而電纜的長(zhǎng)度必須經(jīng)由測(cè)量獲得。（4）輸出信號(hào)。一般情況下，智能渦輪流量計(jì)的輸出信號(hào)主要有三種：4 ～ 20mADC、0 ～1kHz、RS485。在實(shí)際的應(yīng)用中，需要以油田注水計(jì)量的實(shí)際要求為主。
2.2 安裝要求
將智能渦輪流量計(jì)應(yīng)用于油田注水計(jì)量中，必須遵守相應(yīng)的安裝要求，具體來(lái)說(shuō)，主要包含了以下方面：（1）流量計(jì)的安裝場(chǎng)所要避免將其安裝在溫度*端變化、高溫輻射的區(qū)域內(nèi)，如果無(wú)法選擇安裝的場(chǎng)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(jì)的安裝過(guò)程中，*好將其安裝于室內(nèi)，如果沒(méi)有條件，在室外安裝時(shí)必須做好相應(yīng)的防水處理等，避免流量計(jì)受到雨淋與太陽(yáng)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(jì)在安裝過(guò)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(huì)引發(fā)流量計(jì)的腐蝕，對(duì)測(cè)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(jì)安裝過(guò)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(qiáng)磁場(chǎng)、振動(dòng)源等對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生的不利影響。（6）為維持智能渦輪流量計(jì)良好的運(yùn)行狀態(tài)，保證其測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性與有效性，必須對(duì)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(shì)等對(duì)測(cè)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(jì)的安裝過(guò)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(jì)計(jì)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(jì)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(jì)的上下游安裝至少兩個(gè)的接地電*，并在流量計(jì)的一定區(qū)域內(nèi)布置相應(yīng)的接地點(diǎn)，使得兩個(gè)接地電*與流量計(jì)本體短接，保證其接地處理效果；一般情況下，*好將流量計(jì)安裝在流體從下至上流動(dòng)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(jì)的位置；對(duì)于流量計(jì)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(jì)附近存在大功率的電氣設(shè)備，就要對(duì)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(jì)的安裝位置；由于智能渦輪流量計(jì)的探頭斷面是塑料材質(zhì)，在安裝過(guò)程中，要防碰防摔；流量計(jì)在安裝過(guò)程中，要保證箭頭方向與流體方向相同，做好電源、信號(hào)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(jì)中設(shè)置相應(yīng)的屏蔽層，對(duì)信號(hào)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(jì)新技術(shù)
在本油田注水計(jì)量中，應(yīng)用 LDC/200 智能渦輪流量計(jì)，其應(yīng)用效果明顯，提高了注水流量計(jì)量的準(zhǔn)確性，計(jì)量誤差*小。另外，由于該智能渦輪流量計(jì)還具有測(cè)量信號(hào)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(dòng)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(jì)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了工藝流程的改進(jìn)，保證了油田正常的開(kāi)采活動(dòng)。
3 結(jié)語(yǔ)
智能渦輪流量計(jì)在油田注水計(jì)量中得到了較為普遍的應(yīng)用，為保證計(jì)量結(jié)果的準(zhǔn)確性與有效性，在智能渦輪流量計(jì)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(duì)計(jì)量產(chǎn)生的不利影響，將計(jì)量誤差控制在合理的范圍內(nèi)，發(fā)揮智能渦輪流量計(jì)的功效。