油田污(wu)水回注(zhu)是合理(lǐ)開發和(he)利用水(shuǐ)資源、節(jie)能環保(bao)的有效(xiào)途徑。污(wū)水回注(zhu)量是否(fǒu)合适關(guan)系到地(di)層結構(gòu)的優化(hua)，油層壓(ya)力的恢(hui)複和保(bǎo)持，直接(jiē)影響油(you)田采收(shou)率，因此(ci) 污水流(liú)量計 的(de)準确性(xing)十分重(zhong)要。油田(tián)現場污(wu)水流量(liang)計拆卸(xie)較困難(nán)，往往又(yòu)沒有備(bèi)用流量(liàng)計，因此(cǐ)現場通(tōng)常采用(yòng)超聲波(bō)流量計(ji) 在線校(xiào)準法。近(jin)幾年随(suí)着油田(tian)對污水(shui)計量的(de)重視，超(chao)聲波流(liu)量計現(xiàn)場校準(zhun)方法得(dé)到了廣(guǎng)泛應用(yong)，同時也(ye)暴露了(le)該流量(liàng)計準确(què)性不高(gao)的問題(ti)。本文結(jié)合超聲(sheng)波流量(liang)計原理(li)和現場(chang)應用經(jīng)驗，通過(guò)現場試(shi)驗和數(shù)據分析(xī)對超聲(shēng)流量計(jì)在污水(shui)流量計(ji)校準中(zhōng)的适應(yīng)性進行(hang)了讨論(lun)。
1 超聲波(bō)流量計(ji)原理 超(chao)聲流量(liàng)計在污(wu)水流量(liàng)計校準(zhǔn)中适應(ying)性的讨(tǎo)論
常用(yòng)的超聲(shēng)波流量(liang)計有2種(zhong)原理：時(shí)差法和(hé)多普勒(lè)法。
1.1 時差(cha)法原理(lǐ)
   超聲波(bo)信号在(zài)流體中(zhōng)，順流時(shi)信号傳(chuán)播速度(dù)快，傳播(bo)時間短(duan)；逆流時(shí)信号傳(chuán)播速度(du)慢，傳播(bō)時間長(zhǎng)，利用超(chāo)聲波信(xin)号在流(liú)體中順(shùn)逆流方(fāng)向聲波(bo)信号傳(chuan)播時間(jian)存在差(cha)值，即時(shi)差，可以(yi)計算出(chū)流體流(liu)量。時差(chà)法較适(shi)于測量(liàng)純淨液(yè)體，有較(jiao)多氣泡(pao)的液體(ti)或懸浮(fú)物會阻(zu)礙聲脈(mo)沖正常(chang)傳播，導(dao)緻不能(néng)正常測(ce)量。
1.2 多普(pǔ)勒法原(yuan)理
   超聲(sheng)波信号(hào)在傳播(bo)路徑上(shàng)遇到微(wēi)小浮遊(yóu)物（懸浮(fu)物質或(huo)微小氣(qì)泡）而被(bèi)散射，超(chao)聲接收(shōu)器能夠(gòu)接收散(sàn)射後的(de)超聲波(bo)信号。發(fā)射信号(hào)頻率受(shou)多普勒(lè)效應的(de)影響後(hòu)變爲不(bú)同的接(jiē)收信号(hào)頻率，2個(ge)頻率之(zhi)差與流(liú)體流速(su)有确定(ding)的數量(liàng)關系，由(yóu)此可以(yi)計算出(chu)流體流(liú)量。多普(pu)勒法流(liú)量計不(bú)能測量(liàng)清潔的(de)流體，僅(jin)能測量(liang)約50mg/L以上(shang)濁度的(de)流體。同(tong)時多普(pǔ)勒法測(ce)量精度(du)低于時(shi)差法，一(yī)般爲2.0級(ji)，即2%滿量(liang)程誤差(chà)（2%F.S.）。
2 超聲波(bo)流量計(ji)使用注(zhù)意事項(xiàng)
   近幾年(nian)，随着超(chāo)聲波流(liu)量計在(zai)污水流(liú)量計在(zài)線校準(zhun)中的應(yīng)用越來(lái)越普遍(biàn)，流量計(ji)準确性(xìng)不高的(de)問題也(ye)逐漸暴(bào)露出來(lái)，原因主(zhu)要是操(cao)作不規(gui)範和流(liu)量計自(zi)身問題(ti)。
2.1 操作不(bú)規範
   管(guǎn)道方面(mian)，技術人(rén)員經常(chang)不按照(zhào)标準操(cao)作規程(cheng)進行操(cāo)作，例如(ru)未準确(que)測量管(guan)道外徑(jìng)、周長、壁(bì)厚、接觸(chu)溫度等(deng)，這些參(can)數都會(huì)對超聲(shēng)流量計(ji)的原始(shǐ)數據修(xiu)正産生(shēng)重要影(ying)響。
   安裝(zhuang)方式方(fāng)面，技術(shù)人員經(jing)常不按(an)照管道(dào)大小和(hé)信号強(qiang)度選擇(ze)安裝方(fāng)式，往往(wang)選擇流(liu)量計的(de)默認雙(shuang)聲程模(mo)式。正确(que)的安裝(zhuang)方式爲(wèi)：在大管(guan)道和複(fú)雜環境(jìng)中應采(cai)用單聲(shēng)程；在小(xiǎo)管道和(he)信号特(tè)強的情(qing)況下選(xuǎn)擇多聲(sheng)程。
   安裝(zhuāng)位置方(fang)面，技術(shu)人員往(wǎng)往随意(yì)放置超(chāo)聲探頭(tou)，且不确(que)認管道(dào)污水是(shi)否滿管(guan)這一重(zhong)要的測(ce)量條件(jiàn)。正确的(de)安裝位(wei)置爲：應(ying)選擇管(guǎn)道的水(shuǐ)平中間(jiān)位置放(fang)置探頭(tou)；隻有在(zài)管道滿(man)管的條(tiao)件下才(cái)能進行(hang)準确測(cè)量，流體(ti)向上流(liu)的垂直(zhí)管道能(néng)保證滿(mǎn)管流。
   除(chú)此以外(wài)，現場的(de)管道内(nei)襯的種(zhong)類和厚(hou)度等重(zhòng)要參數(shù)往往很(hěn)難獲得(dé)，這些也(ye)嚴重影(ying)響了流(liú)量計的(de)準确性(xìng)。
2.2 超聲波(bō)流量計(ji)自身問(wen)題
   首先(xian)是時差(cha)法和多(duō)普勒法(fa)流量計(ji)的選用(yòng)。時差法(fa)流量計(jì)适用于(yu)純淨液(yè)體的計(jì)量，準确(què)度優于(yú)±1.0%；多普勒(lè)法流量(liang)計适用(yòng)于濁度(dù)50mg/L以上的(de)流體。因(yin)此，2種原(yuan)理的流(liu)量計在(zài)污水流(liú)量計校(xiao)準時的(de)選用非(fei)常重要(yào)。一般情(qíng)況下，管(guan)道中污(wū)水較幹(gan)淨時，可(kě)選用時(shi)差法；當(dāng)污水較(jiào)渾濁時(shi)，應選用(yòng)多普勒(le)法。但是(shì)污水幹(gan)淨還是(shi)渾濁在(zai)現場很(hěn)難被定(dìng)量界定(ding)，因此選(xuan)用這2種(zhǒng)原理的(de)流量計(jì)沒有通(tōng)用方法(fǎ)可遵循(xun)，導緻流(liu)量計自(zì)身計量(liang)不準确(què)，更談不(bu)上校準(zhun)污水流(liu)量計了(le)。
   其次超(chao)聲波接(jie)收也存(cun)在缺陷(xiàn)。超聲波(bo)由于是(shì)通過在(zài)管道中(zhong)發射和(he)接收超(chao)聲信号(hao)來測量(liàng)流體流(liú)量的，所(suo)以管道(dào)材質對(dui)超聲的(de)折射、流(liú)體中雜(za)質對超(chao)聲的反(fǎn)射和散(san)射、流體(tǐ)中随機(ji)存在的(de)氣泡和(hé)雜質的(de)含量高(gāo)低都會(huì)對測量(liang)産生不(bu)穩定的(de)影響。油(yóu)田污水(shui)中含有(yǒu)不少的(de)原油、砂(sha)礫、氣泡(pao)、化學藥(yào)劑等，管(guǎn)道内環(huan)境十分(fèn)複雜和(hé)多變，嚴(yán)重影響(xiǎng)了測量(liàng)的精度(du)。
   針對超(chāo)聲波流(liu)量計在(zai)污水流(liú)量計在(zài)線校準(zhǔn)中準确(que)性不高(gao)的問題(ti)。在近一(yī)年的的(de)時間裏(li)，使用26台(tai)檢定合(hé)格的污(wū)水流量(liàng)計作爲(wei)參考流(liú)量計，對(dui)4台超聲(sheng)波流量(liàng)計進行(hang)了現場(chang)在線校(xiào)準，通過(guò)大量的(de)試驗和(hé)數據分(fèn)析，讨論(lùn)超聲波(bo)流量計(ji)在污水(shuǐ)流量計(jì)校準中(zhong)的作用(yòng)。
3.1 流量計(ji)的選擇(zé)
   爲了使(shi)試驗具(ju)有代表(biao)性， 便攜(xié)式超聲(shēng)波流量(liàng)計 選用(yong)某國外(wài)知名廠(chǎng)商的時(shi)差式A型(xíng)、多普勒(lè)B型，國内(nèi)知名廠(chang)商的時(shí)差式C型(xíng)、多普勒(le)D型各1台(tái)，均檢定(dìng)合格且(qiě)在檢定(dìng)周期内(nei)。26台污水(shuǐ)流量計(ji)爲檢定(ding)合格後(hou)第1次使(shǐ)用的，且(qie)在檢定(dìng)周期内(nèi)。
3.2 試驗注(zhu)意事項(xiàng)
   本試驗(yàn)嚴格遵(zun)循超聲(sheng)波流量(liàng)計附帶(dai)的使用(yòng)說明及(jí)本文中(zhōng)第3章提(tí)到的注(zhu)意事項(xiang)。試驗中(zhōng)流量計(jì)安裝的(de)管道的(de)直管段(duan)符合“前(qián)十後五(wǔ)”的規定(ding)。試驗中(zhong)所選安(an)裝流量(liang)計的管(guǎn)道爲近(jin)1年内的(de)新管道(dào)，盡量避(bi)免因管(guǎn)道内壁(bi)腐蝕導(dao)緻超聲(sheng)信号接(jiē)收質量(liang)不高的(de)問題。
3.3 試(shi)驗内容(rong)
   首先将(jiang)污水流(liu)量計分(fèn)别安裝(zhuang)到污水(shuǐ)管線中(zhong)，然後将(jiang)污水流(liú)量計作(zuo)爲參考(kǎo)流量計(ji)與便攜(xie)式超聲(shēng)波流量(liang)計進行(háng)數據比(bǐ)對，比對(dui)内容爲(wei)60min内的累(lèi)積流量(liang)。
爲了分(fen)析時差(cha)法和多(duo)普勒法(fǎ)流量計(jì)在不同(tóng)渾濁程(chéng)度的污(wu)水中的(de)計量準(zhun)确性，試(shi)驗中在(zai)數據比(bǐ)對的同(tóng)時進行(háng)同管道(dao)的污水(shuǐ)采樣，采(cǎi)樣周期(qī)爲5min，試驗(yan)結束後(hou)将12次水(shui)樣放入(rù)樣品桶(tong)後攪拌(bàn)均勻，由(you)光學濁(zhuo)度計測(ce)試污水(shuǐ)濁度，本(ben)試驗設(she)定濁度(du)小于50mg/L的(de)爲一般(bān)水質；濁(zhuo)度≥50mg/L的爲(wei)較差水(shuǐ)質。
   試驗(yàn)數據見(jiàn)表1，其中(zhong)流量表(biao)示污水(shui)流量計(ji)60min内的累(lèi)計流量(liang)；A、B、C、D分别爲(wèi)4個型号(hào)的超聲(sheng)波流量(liang)計在60min内(nei)的累計(jì)流量；排(pai)名爲與(yu)同一台(tai)污水流(liu)量計比(bi)對的4台(tái)超聲波(bo)流量計(jì)的誤差(cha)按從小(xiǎo)到大的(de)順序。
表(biao)1中，“——”表示(shi)超聲波(bō)流量計(jì)因接收(shōu)信号差(chà)而不顯(xian)示累計(jì)流量，誤(wù)差>20%的超(chao)聲波流(liú)量計累(lei)計流量(liang)表示因(yin)接收信(xìn)号質量(liang)差導緻(zhi)的儀器(qi)測量錯(cuò)誤。對表(biǎo)1中的數(shu)據進行(hang)分類處(chu)理，以便(bian)得到一(yī)般和較(jiào)差水質(zhi)2種情況(kuang)時4台流(liu)量計的(de)誤差統(tǒng)計。表2和(he)表3分别(bié)爲爲一(yī)般和較(jiào)差水質(zhi)時的流(liu)量計誤(wù)差統計(jì)。
表1 超聲(shēng)流量計(jì)與污水(shuǐ)流量計(jì)試驗比(bǐ)對數據(jù)

   從表2和(he)表3發現(xian)，試驗中(zhong)水質一(yī)般（濁度(du)<50mg/L）的情況(kuàng)下，時差(cha)法流量(liàng)計的有(yǒu)效數據(ju)（誤差<20%）爲(wèi)13個，占總(zong)試驗數(shu)據（32個）的(de)40.63%；不顯示(shì)的情況(kuàng)有4個，占(zhan)總試驗(yan)數據（32個(ge)）12.5%的。水質(zhi)較差（濁(zhuó)度≥50mg/L）的情(qing)況下，多(duō)普勒法(fa)流量計(jì)的有效(xiào)數據（誤(wu)差<20%）爲4個(ge)，占總試(shì)驗數據(jù)（32個）的12.5%；該(gāi)類型流(liu)量計不(bu)存在不(bu)顯示的(de)情況。
當(dang)管徑較(jiào)大時（流(liú)速>300m3/h），在2種(zhǒng)水質情(qíng)況下，流(liu)量計僅(jǐn)有1次有(yǒu)效測得(de)數據，占(zhan)此情況(kuàng)下實驗(yàn)數據（20個(ge)）的5%。
同時(shi)，表2和表(biao)3也驗證(zhèng)了時差(cha)法流量(liàng)計僅适(shi)合測量(liàng)較純淨(jing)的流體(ti)，而多普(pu)勒法流(liú)量計僅(jǐn)适合測(cè)量渾濁(zhuo)（濁度≥50mg/L）的(de)流體。
表(biǎo)2 一般水(shui)質時流(liu)量計誤(wù)差統計(ji)

表3 較差(chà)水質時(shí)流量計(ji)誤差統(tǒng)計

3.4 試驗(yan)結論及(jí)建議
通(tong)過本試(shì)驗的數(shu)據分析(xi)，得出結(jie)論：
1）2種原(yuan)理的超(chāo)聲波流(liú)量計均(jun)不适用(yong)于在線(xian)校準污(wū)水流量(liang)計。因管(guan)線中情(qíng)況複雜(zá)，雜質和(hé)氣泡儀(yi)表在流(liú)量計測(cè)量區域(yù)内随機(jī)出現，時(shí)差法流(liu)量計在(zài)一般水(shui)質中的(de)有效數(shu)據（誤差(cha)<20%）僅占40.63%，多(duo)普勒法(fǎ)流量計(ji)在較差(cha)水質中(zhōng)的的有(you)效數據(jù)（誤差<20%）僅(jin)占12.5%，遠遠(yuǎn)低于國(guó)家标準(zhǔn)。
2）大管徑(jìng)污水管(guan)線因流(liu)體複雜(zá)不适合(hé)采用非(fēi)接觸式(shi)流量計(jì)測量。大(da)管徑中(zhong)污水分(fen)層流動(dòng)，且雜質(zhi)和氣泡(pào)在儀表(biao)測量區(qū)域内随(sui)機出現(xiàn)，明顯增(zēng)大了測(cè)量誤差(chà)的概率(lü)。
   建議油(yóu)田的污(wū)水流量(liang)計在條(tiáo)件允許(xǔ)的情況(kuàng)下還是(shì)需要送(sòng)到實驗(yan)室進行(háng)檢定。

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