摘要：鹽(yán)穴儲氣庫在造腔(qiāng)過程中，電磁流量(liàng)計 用于計量注人(rén)和排出液體體積(jī)，其可靠性直接影(yǐng)響到造😍腔工程師(shī)對造腔進度的監(jiān)控，及相應施工計(jì)劃的安排。除定期(qi)檢測外，文章根據(ju)岩鹽中泥質不溶(róng)物膨松系數在一(yī)定範圍這一特征(zheng)，統計分析生産數(shu)據🐉，評價其可靠性(xìng)。結果㊙️表明，電磁📧流(liú)量計可靠性能滿(mǎn)足鹽穴儲氣庫造(zao)腔生産需要。
　　電磁(ci)流量計由流量傳(chuán)感器和轉換器兩(liǎng)部分組成㊙️，與其⁉️他(ta)類型的流量計相(xiang)比，電磁流量計具(jù)有無壓損、口徑大(dà)🔆、量程比寬、耐腐蝕(shi)、适用于高黏度介(jie)質、性價比高等特(te)點，可充分減小管(guan)道内的🈲阻力，符合(he)節能降耗的要求(qiu)。目前，電磁流量計(ji)已廣泛應用于造(zao)✏️腔生産中，雖然經(jing)過定期檢測，但由(yóu)于被測介質性質(zhi)及流速等🔅的⭐影響(xiang)，電磁流量計在造(zào)腔中的應用效果(guo)并未評價。調研結(jié)果表明［4＿６］，岩鹽中不(bu)溶物膨松系數在(zai)特定地區是常數(shu)，且往往在一定範(fan)圍内，可💔用生産中(zhōng)溶鹽體積、腔❓體實(shi)際體積、不溶物含(han)量等參數表達。介(jie)紹電磁流量計的(de)測量原理，造腔地(di)面❗工藝，确定電磁(ci)流量計在造‼️腔站(zhàn)的适用性，造腔站(zhàn)内電磁流量計的(de)選型與💞安裝，明确(què)該類流量計的🐉使(shǐ)用符合🔞減小測量(liàng)誤差及穩定性的(de)要求，再根據曰常(cháng)生産中的注人液(ye)體、排出液體🔴體積(jī)以及相應的濃度(dù)，對溶鹽體積進行(hang)計算，結合階段造(zào)腔實際👣體積及不(bú)溶物含量，計算🥵不(bu)溶物膨松系數，評(píng)價流量計的可靠(kào)性。
1電磁流量計測(ce)量原理
　　電磁流量(liàng)計是利用法拉第(dì)電磁感應定律測(ce)量，如圖1所📞示，用于(yú)💘測量電極與運動(dong)的流體構成的回(huí)路中産🌐生的電參(cān)數，并根據公式換(huàn)算成流體速度，再(zài)🌐測量流通截面液(ye)位高度得到🙇‍♀️流通(tong)面積，兩者相乘得(dé)到所測流量。

? 式中(zhōng)：爲被測介質體積(ji)流量，m3/s；％爲直流式電(dian)磁流量計用⭐來測(ce)🔆量流體橫越磁場(chang)時所感生的電動(dong)勢，Ｖ；６爲磁感應強度(dù)💘，T；Ｌ爲電極間距，即測(ce)量管内徑，ｍ；ｖ爲液體(ti)平均流速，ｍ/s；Ａ爲🔱修正(zheng)系數。

2造腔(qiang)站電磁流量計選(xuǎn)型
　　電磁流量計選(xuǎn)型與安裝應根據(jù)工藝條件來确定(dìng)，主要包括😘被測介(jiè)質電導率、溫度、壓(ya)力、介質流量範圍(wei)、工💚藝管道的管徑(jing)🚶、介質狀态，介質的(de)腐蝕性，工藝管道(dào)材質等因素，保證(zhèng)測量的♊精度，并根(gēn)據環境條件選擇(zé)防爆及防護等級(jí)。
2.1造腔地面工藝
　　造(zao)腔地面工藝分爲(wei)注水工藝和排鹵(lǔ)工藝。注7ｊＣ過程中㊙️，淡(dàn)水或淡鹵水通過(guò)離心泵增壓至彙(huì)管，然後通過各井(jing)管線流量計計量(liang)，進人鹽層。排鹵過(guò)程爲，溶🔱鹽産生的(de)鹵水依靠自身壓(yā)力通過管道計量(liang)後，最終進人彙管(guǎn)外輸。
2.2選型及安裝(zhuāng)
　　造腔站電磁流量(liàng)計測量介質主要(yào)爲鹵水或者淡鹵(lǔ)🈲水，電導性較強，但(dàn)具有較強的腐蝕(shi)性。采用的襯裏材(cai)⭐料爲聚四氟乙烯(xi)（ＰTFＥ），電極材料選用哈(ha)氏合金（ＨＣ），耐💋腐蝕性(xing)能好，能有效預防(fang)注人和排出液體(tǐ)含有顆💋粒雜質、飽(bǎo)和鹵水結晶等問(wèn)題。防護等級🐉選用(yong)ＩＰ６5用以完全防止外(wài)物侵入并防噴射(she)水進人。
　　在安裝位(wèi)置方面，各單井注(zhù)水排商流量計在(zài)高低🤩壓閥室，與注(zhù)水泵機組隔離，接(jiē)地良好。單井注水(shuǐ)排鹵管道爲🙇‍♀️ＤＮ150，流量(liàng)計的前直管段長(zhǎng)度爲87cm，後直管段55cm，同(tóng)時，在回鹵的低壓(ya)閥室，電磁流量計(ji)安❗裝在介質的上(shàng)流處，符合電磁流(liú)量計安裝要求［7＿8］。
3造(zào)腔站電磁流量計(ji)可靠性分析
　　根據(ju)岩鹽中泥質不溶(rong)物膨松系數在一(yi)定範圍這一特🔆征(zhēng)✨，通過對金壇儲氣(qi)庫的造腔井生産(chǎn)數據進行分析，計(ji)算腔體溶🔱鹽量，結(jié)合聲響測腔體積(ji)，計算🏃‍♂️不溶物膨松(song)系😘數，檢驗電磁流(liú)量計計🌂量的可靠(kao)性。
3.1鹽層物理化學(xué)性質
　　金壇鹽岩層(céng)段岩性主要爲鹽(yan)岩、含泥鹽岩夾含(han)鹽泥♉岩、鈣芒硝泥(ní)岩、雲質泥岩、泥岩(yán)、粉砂岩等。對于占(zhan)鹽岩段80％以上的鹽(yan)岩層，主要礦石以(yǐ)石鹽爲主，其次爲(wèi)鈣芒硝、石膏㊙️，局部(bù)出現無水芒硝，雜(za)質主要爲粘土礦(kuang)物，其次爲白雲岩(yán)、碳酸鹽岩等。石鹽(yán)的化學組☂️成主要(yao)是ＮａＣｌ，占74.9％~90.8％，其次是Ｎａ2Ｓ04、ＣａＳ04，其他(ta)鹽類甚微.
3.2造腔運(yùn)行中溶鹽量計算(suàn)
　　由于日常造腔中(zhōng)，主要注人淡水或(huò)者淡鹵水，離子濃(nóng)度🔆非常低，且日常(cháng)化驗中測量了注(zhu)人液體的氯離子(zǐ)濃度🔞，其他離子‼️未(wei)詳細測量，所以在(zài)進行溶解鹽體積(jī)計算時，注人液體(ti)隻考慮氯離子。

　　由(yóu)于每次測腔都有(you)等待和準備時間(jiān)，所以腔内鹵水濃(nong)度會繼續升高，腔(qiāng)體體積擴大。故該(gai)階段溶鹽體積應(ying)按照式（9）計算：

　　式中(zhōng)：心爲日溶鹽體積(jī)，m3；心爲日采鹽體積(jī)，m3；爲腔體擴大後未(wèi)☔排出液體的溶鹽(yán)體積，m3；爲腔體擴大(da)後未排出液體體(tǐ)積，m3；爲腔體擴大🐉後(hou)未排出的液體中(zhōng)等效淡水溶劑質(zhi)量，ｋｇ；化爲日排出液(yè)🚶體體積，m3；F注爲日注(zhu)人液體體積，m3；爲日(ri)排出液體氯化鈉(nà)質量體積濃度，g/ｌ；（＾爲(wèi)日注入液體☎️氯化(huà)鈉質量㊙️體積濃度(dù)，g/1；Ｐ排爲曰排出液體(tǐ)密度，kg/m3；ｐ注爲🌍日注入(ru)液體密度，kg/m3；氯化鈉(na)密度，kg/m3；以爲水的密(mì)度，kg/m3；爲🧑🏾‍🤝‍🧑🏼階段溶鹽體(ti)積，m3；爲聲呐測量時(shi)腔體内氯💘化鈉質(zhi)量體積濃度，g/1；爲聲(sheng)呐測量時腔體内(nei)液體密度，kg/m30
　　由于201６年(nián)前并未進行注水(shui)濃度化驗，選擇了(le)2016年至2017年進🛀行造腔(qiang)💞并在該時間段内(nei)完成設定造腔階(jiē)段的井進行統計(jì)分析，結🐆果如表1所(suǒ)示。


3.3膨松系數
　　鹽岩(yan)礦床不論品位多(duō)髙，都普遍存在着(zhe)水不溶物🤟，主要分(fen)布在🌐鹽岩層内及(ji)夾層中。由于金壇(tan)鹽礦不溶物中的(de)一大☂️部分屬于泥(ní)岩，主要以粘土礦(kuàng)物中以伊利石爲(wei)主，其次爲伊／蒙混(hùn)層，無高嶺石，這些(xie)粘土礦物的強吸(xī)水性及吸水後極(jí)易膨松性，會減少(shao)腔體有效體👌積，所(suo)以實際💛溶解鹽的(de)體積并不是腔體(ti)體積，它們之間存(cun)在以下關系:
　　式中(zhong)：Ｋ爲階段腔體有效(xiào)體積，m3；1爲階段溶解(jiě)的固體鹽體☔積，m3；？爲(wèi)階段鹽岩中不溶(róng)物比例，小數；盧爲(wèi)階段鹽岩中不溶(róng)物崩落以後的膨(péng)松系數，常數。
　　根據(ju)實驗，金壇儲氣庫(ku)不溶物膨松系數(shu)在1.5~3範圍。由于鹽穴(xue)造腔高度近150ｍ，含多(duo)個夾層，夾層含粘(zhan)土礦物含量不同(tong)，所以膨松系數不(bu)同，同時夾層的厚(hou)度不❌同，所以利用(yòng)該方法模拟的腔(qiāng)體體積的評價應(yīng)根據不同造腔階(jie)段來進行。.表1列🔞舉(jǔ)了2017年測腔井的階(jiē)段造腔體積💜及該(gāi)階段不🔴溶物含量(liàng)，并計算該階段的(de)不溶物膨松系數(shu)。
　　從表1可以看出，除(chu)T7井外，其他井不溶(róng)物膨松系數均✨在(zài)1.5~3範圍🌈，說明造腔站(zhàn)内的電磁流量計(ji)的準确性和🐕穩定(ding)性能夠滿足生産(chan)的需要。
3.4誤差分析(xi)
　　根據該方法對鹽(yan)穴儲氣庫電磁流(liú)量計效果進行評(ping)價時📱，不🐅溶❤️物膨松(sōng)系數計算誤差主(zhǔ)要受下列因💁素影(yǐng)響。
（1）注人液體溶液(yè)質量濃度化驗誤(wu)差。受鹽廠清罐等(deng)因素影響，當日供(gòng)應的淡鹵水濃度(du)可能會出現上🆚午(wu)高，下午低的情況(kuàng)，而每天淡水供應(yīng)化驗的濃度💃🏻隻有(you)上午一個參數，所(suǒ)以對計💋算結果有(you)一定影響。該誤差(chà)可通過增加濃度(dù)化驗㊙️次數得到有(yǒu)效解決
（2）由注人液(ye)體中硫酸鈉、硫酸(suan)鈣等含量的不确(què)定引起的誤差，但(dàn)💚這些礦物在溶液(yè)中含量非常少，在(zài)一個造腔階段内(nèi)其影響可❤️忽略。
（3）流(liú)量計計量誤差。現(xian)場選用的是準确(què)度等級爲0.5級的流(liu)量計。檢測報告顯(xian)示，流量計實際相(xiang)對示值誤🌈差較❗大(dà)，這可能導緻計算(suan)的不溶物膨松系(xì)數偏離正常範圍(wei)。以T7井👨‍❤️‍👨爲例，如表2所(suo)示，注入端流量計(ji)FT1在30m3/h時，相對示值誤(wu)差達6％，在90m3/h時，相對示(shì)值誤差爲3％，明顯大(da)于排出端流量計(ji)FT2在對應檢測點的(de)相對🛀🏻示值誤差。同(tong)㊙️時，生産數據顯示(shì)，T7井在該造腔階段(duàn)，FT1示值在30~80m3/h範🏃🏻‍♂️圍，這直(zhi)接導緻了計算的(de)注入❓鹽量偏大，而(ér)溶鹽量偏小，最終(zhong)使不落物膨松🧑🏾‍🤝‍🧑🏼系(xì)數偏低。考慮到注(zhù)人液體溶液質量(liàng)濃度化驗誤差對(dui)于所有同期造腔(qiāng)井的不溶物膨松(song)系數影響結果相(xiang)近，而除T7井外，其他(tā)井不❌溶物膨松系(xì)🚶數都在正常範圍(wéi)内，所以流量計FT1實(shí)際測量誤差大是(shi)導緻T7井不💚溶物膨(peng)松系數偏小的主(zhu)🆚要原因。

　　從表2中可(kě)以看出，随流速的(de)增大，相對示值誤(wù)差逐漸📧減小。這可(kě)🐉能是由于測量的(de)流體内部雜質在(zai)管道内易形🏃🏻成沉(chen)澱，雖然采用了聚(ju)四氟乙烯作爲襯(chèn)裏材料保護電極(ji)，但是在低速流狀(zhuang)态下，這些沉澱附(fù)着于内襯的表面(miàn)使測量結果發生(sheng)偏📱差，所以電⚽磁流(liu)量計實際測量誤(wu)差必将随着時間(jian)的推移而逐漸增(zeng)大。爲🔴提高電磁流(liu)量計在鹽穴儲氣(qì)庫造腔過程中的(de)測量精度，可采用(yong)以下方🙇🏻法。
（1）調整工(gōng)藝，在可控範圍内(nei)提髙流速，減少雜(za)質沉澱🧑🏾‍🤝‍🧑🏼，提💜高測量(liàng)精度。
（2）定期清理流(liú)量計。
（3）對于檢測過(guo)程中發現的誤差(cha)值超過最大允許(xǔ)誤差📞的流量計，儀(yí)表系數偏離原出(chu)廠标定的儀表系(xì)數時，可根據檢測(cè)機構的檢測結果(guo)進行儀表系數🛀🏻校(xiao)準。
結束語
　　綜上所(suǒ)述，電磁流量計的(de)正确率和穩定性(xing)能夠滿✔️足鹽穴儲(chǔ)氣庫造腔的需要(yao)。但是，電磁流量計(jì)在鹽穴儲氣庫使(shǐ)用🔞中，受待測液體(ti)不純的影響，實際(ji)的測量誤差随時(shí)間的推☔移而逐漸(jian)增大，特别是在低(di)流速的情況下，相(xiang)對示值誤差明顯(xian)較大🏃🏻‍♂️。造腔設計者(zhě)可根據特定地區(qu)岩鹽中不溶物膨(péng)松系數在一♻️定範(fàn)圍内這一特征，進(jìn)行生産分析，評價(jia)流量😘計計量在使(shǐ)用♉中的可靠性。對(dui)于不溶物膨松系(xì)數不在特定範圍(wéi)内的井，排🎯除濃度(du)檢驗影響🈲後，可通(tōng)過提高流速，定期(qī)清理流量計，儀表(biao)系數校準等方式(shi)提高測量的數據(ju)的準确性，以便于(yu)合理安排造腔計(jì)劃，指導造腔施工(gōng)。

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