《石油動(dòng)態(tài)計(jì)量講義》PPT課件

1、石油動(dòng)態(tài)計(jì)量,生產(chǎn)運(yùn)行處,主要內(nèi)容,概述 石油動(dòng)態(tài)計(jì)量定義及特點(diǎn) 常用流量計(jì)工作原理及特點(diǎn) 原油、成品油計(jì)量系統(tǒng) 流量計(jì)的檢定 石油動(dòng)態(tài)油量計(jì)算 動(dòng)態(tài)計(jì)量誤差因素及分析,概述,隨著經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，能源消費(fèi)不斷增長(zhǎng), 特別是石油價(jià)格的不斷盤升，油氣計(jì)量越來(lái)越受到重視，對(duì)油氣貿(mào)易計(jì)量的可靠性和準(zhǔn)確性都提出了更高要求。 年 生產(chǎn)原油萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng)。 進(jìn)口原油萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng)。 表觀消費(fèi)量約為億噸，同比增長(zhǎng)。 原油對(duì)外依存度達(dá)到 。 原油價(jià)格：120 美元/桶，最高147美元/桶,概 述,油氣生產(chǎn)離不開管道運(yùn)輸，流量計(jì)量在生產(chǎn)中起重要作用,貿(mào)易計(jì)量,管道平衡輸送,檢查和校驗(yàn),保證量值準(zhǔn)確可靠，確定收進(jìn)、發(fā)

2、出、儲(chǔ)存及運(yùn)輸石油產(chǎn)品的數(shù)量，以便在準(zhǔn)確可靠的基礎(chǔ)上進(jìn)行計(jì)劃生產(chǎn)、分配，對(duì)內(nèi)和對(duì)外貿(mào)易，進(jìn)行經(jīng)濟(jì)核算和生產(chǎn)過程監(jiān)控,油氣計(jì)量的目的,石油的長(zhǎng)距離輸送,FPSO,油庫(kù),概 述,隨著石油、天然氣需求量增加，管道事業(yè)也得到了快速發(fā)展，到2020年，天然氣管道干線長(zhǎng)度將超過5萬(wàn)公里，原油和成品油管道都將超過1.5萬(wàn)公里，油氣干線管道總里程將超過8萬(wàn)公里。中國(guó)石油計(jì)劃用10年左右的時(shí)間，逐步建成西北、東北、西南、海上四大油氣戰(zhàn)略通道和國(guó)內(nèi)油氣骨干管網(wǎng)，完善儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施和調(diào)控能力，基本形成資源多元、調(diào)度靈活、供應(yīng)穩(wěn)定的全國(guó)性管網(wǎng)和供應(yīng)體系,石油動(dòng)態(tài)計(jì)量定義及特點(diǎn),定義 動(dòng)態(tài)計(jì)量是相對(duì)靜態(tài)計(jì)量而言的，所謂動(dòng)態(tài)計(jì)

3、量，是指被測(cè)量的石油產(chǎn)品連續(xù)不斷地通過計(jì)量?jī)x器而被其測(cè)量數(shù)量（體積或質(zhì)量）的過程 被用于連續(xù)測(cè)量石油體積或質(zhì)量的計(jì)量?jī)x器主要指各種類型的流量計(jì),石油動(dòng)態(tài)計(jì)量特點(diǎn),石油品種較多，不同品種之間物性差異較大。 計(jì)量要求精度高 應(yīng)考慮在線實(shí)流檢定 質(zhì)量流量結(jié)算 流體易燃易爆,油氣貿(mào)易計(jì)量常用流量?jī)x表: 容積 渦輪 質(zhì)量 超聲 差壓,常用流量計(jì)工作原理及特點(diǎn),螺旋轉(zhuǎn)子流量計(jì),質(zhì)量流量計(jì),超聲流量計(jì),渦輪流量計(jì),容積式流量計(jì),容積式流量計(jì) 容積式流量計(jì)（positive displacement flowmeter），簡(jiǎn)稱PD流量計(jì)。它利用機(jī)械測(cè)量元件把流體連續(xù)不斷地分割成單個(gè)已知的體積部分，根據(jù)計(jì)量室逐

4、次、重復(fù)地充滿和排放該體積部分流體的次數(shù)來(lái)測(cè)量流量體積總量,容積式流量計(jì),工作原理,在流量計(jì)測(cè)量室內(nèi)有兩對(duì)或三對(duì)可旋轉(zhuǎn)的刮板，在轉(zhuǎn)子圓筒的槽內(nèi)刮板沿徑向滑動(dòng)，在有壓流體的作用下，推動(dòng)刮板與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。刮板把流體連續(xù)不斷地分割成單個(gè)的體積，然后利用驅(qū)動(dòng)齒輪和計(jì)數(shù)指示機(jī)構(gòu)計(jì)量出流體總量。見圖1，其動(dòng)作過程如下：當(dāng)刮板處于圖1.1所示位置時(shí)，刮板A和D全部伸出轉(zhuǎn)子與計(jì)量 腔內(nèi)壁接觸、刮板B和C全部收縮到轉(zhuǎn)子里。當(dāng)被測(cè)液體進(jìn)入流量計(jì)后推動(dòng)刮板和轉(zhuǎn)子沿順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。 轉(zhuǎn)子和刮板轉(zhuǎn)八分之一圈，即刮板處于圖1.2的位置時(shí)，刮板A仍全部伸出，刮板D開始收縮，刮板C仍處于 全部收縮狀態(tài)，刮板B開始伸出。轉(zhuǎn)子和刮

5、板旋轉(zhuǎn)四分之一圈，即刮板處于圖1.3的位置時(shí)，刮板A和B全部伸出，此時(shí)被測(cè)液體充滿由刮板A、B、轉(zhuǎn)子、殼體內(nèi)腔以及上下蓋板組成的空間，當(dāng)刮板轉(zhuǎn)動(dòng)到圖1.4所 示的位置時(shí)，刮板A、B之間的液體由于A的逐漸縮回開始排出，與此同時(shí)，刮板C開始伸出，在刮板B和C之 間又開始形成精確計(jì)量的液體體積。四個(gè)刮板每旋轉(zhuǎn)1圈是4個(gè)體積的流量。（流量計(jì)若為三對(duì)刮板，則排出6個(gè)體積的流量）從而達(dá)到對(duì)被測(cè)介質(zhì)進(jìn)行計(jì)量的目的,容積式流量計(jì)性能特點(diǎn) 高精度0.10.5% 用途廣泛 國(guó)內(nèi)外用量最大 具有國(guó)際國(guó)內(nèi)完善的、嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)程 受計(jì)量介質(zhì)的物理性能、流動(dòng)狀態(tài)的影響小 安裝條件對(duì)計(jì)量精度影響小 測(cè)量范圍度廣 容易實(shí)現(xiàn)就

6、地指示和遠(yuǎn)傳控制 具有高精度、長(zhǎng)期性能穩(wěn)定性和良好重復(fù)性,容積式流量計(jì),渦輪流量計(jì),當(dāng)被測(cè)流體流過傳感器時(shí)，在流體作用下，葉輪受力旋轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)速與管道平均流速成正比，葉輪的轉(zhuǎn)動(dòng)周期地改變磁電轉(zhuǎn)換器的磁阻值。檢測(cè)線圈中磁通隨之發(fā)生周期性變化，產(chǎn)生周期性的感應(yīng)電勢(shì)，即電脈沖信號(hào)，經(jīng)放大器放大后，送至顯示儀表顯示,渦輪流量計(jì)具有靈敏度高，重復(fù)性好，量程比寬，準(zhǔn)確度高的特點(diǎn)，從而在歐、美國(guó)家的天然氣流量計(jì)量中被廣泛采用。在歐洲，目前天然氣流量測(cè)量中使用氣體渦輪流量計(jì)的比例已達(dá)到流量?jī)x表的4060,渦輪流量計(jì),在美國(guó)，僅阿卡拉公司從80年代末至90年代初，就有超過3500臺(tái)氣體渦輪流量計(jì)經(jīng)過在線實(shí)流檢定的

7、應(yīng)用報(bào)導(dǎo)；美國(guó)哥倫比亞氣體公司已有670臺(tái)氣體渦輪流量計(jì)使用在大型計(jì)量站,在歐美等國(guó)家，渦輪流量計(jì)用于中、低粘度原油貿(mào)易計(jì)量已經(jīng)是一種成熟技術(shù)。國(guó)外重要的輸油貿(mào)易交接點(diǎn)，在條件許可的情況下，多優(yōu)先選用渦輪流量計(jì)。例如，在美國(guó)路易斯安那海上油港的原油計(jì)量系統(tǒng)中，選用了36臺(tái)渦輪流量計(jì)；北海油田也大量選用渦輪流量計(jì)計(jì)量原油的體積流量。 我國(guó)中海油有幾家合資油田（海上平臺(tái)）采用渦輪流量計(jì)進(jìn)行原油貿(mào)易計(jì)量，如中海油湛江分公司文昌作業(yè)分公司和潿州終端處理廠分別安裝了4臺(tái)和3臺(tái)Brooks渦輪流量計(jì)；中海油深圳分公司的CACT公司安裝了4臺(tái)Smith渦輪流量計(jì),渦輪流量計(jì),國(guó)內(nèi)的石油及石油產(chǎn)品以質(zhì)量單位進(jìn)

8、行交接。對(duì)于以質(zhì)量單位進(jìn)行交接計(jì)量的石油及石油產(chǎn)品，如果能夠直接測(cè)量油品的質(zhì)量，就可減少測(cè)量環(huán)節(jié)，提高測(cè)量的準(zhǔn)確度。質(zhì)量流量計(jì)具有直接測(cè)量質(zhì)量的能力，可以廣泛應(yīng)用于液體測(cè)量場(chǎng)合，近年來(lái)在石油行業(yè)使用已經(jīng)相當(dāng)普及,質(zhì)量流量計(jì),50,100,科里奧利質(zhì)量流量計(jì)（以下簡(jiǎn)稱質(zhì)量流量計(jì)）始于20世紀(jì)50年代初，直到1977年，由美國(guó)高準(zhǔn)（MicroMotion）公司率先推出工業(yè)化產(chǎn)品。80年代中后期，很多公司都開發(fā)出了質(zhì)量流量計(jì)。 主要有： Emerson（Micro Motion） Endress & Hauser（E+H） ABB Krohne Foxbro,質(zhì)量流量計(jì),質(zhì)量流量計(jì),Emerson質(zhì)

9、量流量計(jì),E+H質(zhì)量流量計(jì),ABB質(zhì)量流量計(jì),Krohne質(zhì)量流量計(jì),質(zhì)量流量計(jì),科 氏 力 效 應(yīng) 原 理 當(dāng) 某 人 在 一 個(gè) 以 角 速 度 w 勻 速 旋 轉(zhuǎn) 的 圓 盤 上 沿 軸 心 以 速 度 v 運(yùn) 動(dòng) 時(shí), 其 受 到 切 向 的 力 Fc , 此 現(xiàn) 象 就 是 科 氏 力 效 應(yīng).其 中, 科 氏 力 Fc 的 大 小 可 通 過 下 面 公 式 得 出 Fc = -2 m (w x v,在雙管型質(zhì)量流量計(jì)當(dāng)中，入口處的分流管把流入的介質(zhì)均等地一分為二，送到兩根測(cè)量管中，這樣保證了100%的介質(zhì)流經(jīng)測(cè)量管 兩根測(cè)量管由于驅(qū)動(dòng)線圈的作用，產(chǎn)生以支點(diǎn)為軸的相對(duì)震動(dòng)。當(dāng)測(cè)量管

10、中有流量時(shí)，產(chǎn)生如圖所示的科里奧利現(xiàn)象。 F = m * a,科里奧利質(zhì)量流量計(jì)的工作原理,驅(qū)動(dòng)線圈組,溫度探測(cè)裝置 (RTD,檢測(cè)線圈組,流量管,管線接口,連接傳感器與變送器，提供流量管的振動(dòng)動(dòng)力，傳輸信號(hào)數(shù)據(jù),變送器處理來(lái)自流量管的信號(hào)，并對(duì)流量管的振動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控,Micro Motion 質(zhì)量流量計(jì)結(jié)構(gòu),流量檢測(cè)原理,2.9098 克/秒/微秒,相位差與流量標(biāo)定系數(shù),變送器相位差的對(duì)比比較,Time,mV,低流量,線圈,磁鐵,Time,mV,高流量,新技術(shù)發(fā)展及特點(diǎn),較強(qiáng)的適應(yīng)性,多參數(shù)準(zhǔn)確測(cè)量,準(zhǔn)確度高,不受介質(zhì)粘度、流態(tài)等影響,流量、密度、含水（中高含水,質(zhì)量流量計(jì),質(zhì)量流量計(jì)的安

11、裝要求 安裝平穩(wěn)消除應(yīng)力 為滿足零點(diǎn)調(diào)整要求，流量計(jì)出口應(yīng)安裝閥門 應(yīng)安裝在管線最低點(diǎn)，管內(nèi)充滿油品。 質(zhì)量流量計(jì)前后應(yīng)采用支架固定 應(yīng)遠(yuǎn)離輸油泵等干擾源,質(zhì)量流量計(jì),超聲流量計(jì),20世紀(jì)80年代初，時(shí)差法超聲流量測(cè)量技術(shù)開始完善。90年代初，隨著電子信號(hào)處理技術(shù)的發(fā)展和多聲道流量測(cè)量技術(shù)的引入，超聲流量測(cè)量準(zhǔn)確度大大提高，開始具備非純凈流體的精確測(cè)量能力，并在大流量氣體中廣泛應(yīng)用，伴隨GB/T18604-2001的實(shí)施，我國(guó)在西氣東輸工程開始大量使用超聲流量計(jì)。90年代后期，5聲道液體超聲流量計(jì)進(jìn)入市場(chǎng)，開始應(yīng)用于液態(tài)烴貿(mào)易計(jì)量。經(jīng)過多年工業(yè)應(yīng)用和實(shí)踐檢驗(yàn)，API于2002年10月制定了采用

12、時(shí)差法超聲流量計(jì)測(cè)量液態(tài)烴的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)草案，2005年1月轉(zhuǎn)為正式標(biāo)準(zhǔn)API MPMS 5.8,超聲波流量計(jì)的基本原理,用于天然氣流量測(cè)量的超聲流量計(jì)使用的是時(shí)間差法。圖1 為直射式超聲流量計(jì)的工作原理示意圖。在管壁兩邊安裝一對(duì)斜角為的超聲換能器，兩個(gè)換能器同時(shí)或定時(shí)向?qū)Ψ桨l(fā)射和接收對(duì)方的超聲信號(hào),圖1 工作原理圖,時(shí)間直通式原理的技術(shù)特點(diǎn),聲波由一個(gè)探頭發(fā)射另一個(gè)接收，不經(jīng)管壁反射 聲波由上游向下游傳輸?shù)臅r(shí)間(由于聲波被氣流推動(dòng))小于聲波由下游向上游傳輸?shù)臅r(shí)間(聲波被氣流反向阻擋) 這兩個(gè)時(shí)間之差與氣流的速度存在某種對(duì)于關(guān)系 從上下游測(cè)得的傳輸時(shí)間可以計(jì)算出氣流的平均速度和聲波的速度,傳輸時(shí)間

13、 .004,L,Flow,X,D,傳輸時(shí)間 .007,003,超聲波流量計(jì),任 意 一 對(duì) 傳 感 器,t1,L,c - v(x/L,t2,L,c + v(x/L,L,Flow,X,D,高級(jí)超聲波流量計(jì)流量方程,或,流量從上述方程中求出,v,L,2x,t1-t2,t,1,t,2,c,L,2,t,1,t,2,t,1,t,2,v = 流體速度,c = 聲速,t,1,上游傳輸時(shí)間,t,2,下游傳輸時(shí)間,2,流量方程,或,L ( X ) =上下游換能器之間的距離,超聲流量計(jì),可用于液態(tài)烴貿(mào)易計(jì)量的超聲流量計(jì),Faure-Herman,Korohn,Daniel,Controlotron,超聲流量計(jì),超

14、聲流量計(jì),新技術(shù)特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì),適用于各種管徑的流量準(zhǔn)確測(cè)量，管徑和流量越大，準(zhǔn)確度越高 測(cè)量無(wú)需過濾器，壓損小 內(nèi)部無(wú)活動(dòng)部件，無(wú)磨損和卡堵等問題 測(cè)量范圍（量程比）寬，可達(dá)10：1以上,多聲道超聲流量計(jì)用于液態(tài)烴計(jì)量，首先是在歐洲得到認(rèn)可，逐漸推廣到大型煉廠、輸油管道、裝卸油碼頭和海上平臺(tái)等。 1999年，挪威北海油田Veslefrikk海上鉆井平臺(tái)采用ALTOSONIC 型超聲波流量計(jì)與傳統(tǒng)渦輪流量計(jì)串聯(lián)同時(shí)計(jì)量原油，兩者平均偏差為+0.0514 %。 臺(tái)灣臺(tái)塑公司碼頭安裝了10套口徑從DN150至DN400的FH8500型超聲流量計(jì)和部分FH8300型超聲流量計(jì)，用于卸載計(jì)量低粘度原油。

15、中海油旅大二期，設(shè)計(jì)2套DN150超聲流量計(jì)，用于計(jì)量原油,超聲流量計(jì)液態(tài)烴計(jì)量應(yīng)用情況,原油、成品油計(jì)量系統(tǒng),目前，中國(guó)的原油貿(mào)易計(jì)量都采用計(jì)重方式，按空氣中的純油質(zhì)量進(jìn)行交接，以噸為計(jì)量單位。原油以管道輸送為主，一般采用流量計(jì)動(dòng)態(tài)計(jì)量，靜態(tài)計(jì)量只作為盤點(diǎn)庫(kù)存量的手段。參照ISO和API、ASTM標(biāo)準(zhǔn)，中國(guó)制定了一系列液態(tài)烴的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)和分析標(biāo)準(zhǔn)，基本上滿足了石油貿(mào)易計(jì)量的需要,原油、成品油計(jì)量系統(tǒng),主要的原油計(jì)量方法標(biāo)準(zhǔn),原油、成品油計(jì)量系統(tǒng),動(dòng)態(tài)計(jì)量流程圖,原油、成品油計(jì)量系統(tǒng),表1 原油貿(mào)易計(jì)量站計(jì)量器具配備,附屬設(shè)備： 過濾器、消氣器、整流器、閥門,原油、成品油計(jì)量系統(tǒng),原油、成品油計(jì)

16、量系統(tǒng),測(cè)量?jī)x表： 溫度儀表、壓力儀表、密度計(jì)、含水分析儀、自動(dòng)取樣器,體積管,原油、成品油計(jì)量系統(tǒng),油量計(jì)算 執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn) 1.GB/T91091988 原油動(dòng)態(tài)計(jì)量 2.GB/T18842000 石油和液體石油產(chǎn)品密度測(cè)定法 3.GB/T18851998 石油計(jì)量表 4.GB/T47561998 石油液體手工取樣法 5.GB/T89291988 原油水含量測(cè)定法,原油、成品油計(jì)量系統(tǒng),計(jì)量方式及基本公式 流量計(jì)配在線密度計(jì) Mn=VtaMFFaCw 式中： Mn空氣中的質(zhì)量 Vt流量計(jì)累計(jì)油品的體積 t視密度 MF流量計(jì)系數(shù) Fa 空氣浮力修正系數(shù) Cw含水系數(shù),原油、成品油計(jì)量系統(tǒng),流量計(jì)

17、配玻璃密度計(jì) Mn=VtVCF 20MFFaCpl Cw 式中： Mn空氣中的質(zhì)量 Vtt溫度下油品的體積 VCFl體積修正系數(shù) 20標(biāo)準(zhǔn)密度 MF流量計(jì)系數(shù) Fa 空氣浮力修正系數(shù) Cpl壓力修正系數(shù) Cw含水系數(shù),原油、成品油計(jì)量系統(tǒng),質(zhì)量流量計(jì) Mn=MtMFFaCw 式中： Mn空氣中的質(zhì)量 Mt質(zhì)量流量計(jì)累計(jì)量 MF流量計(jì)系數(shù) Fa 空氣浮力修正系數(shù) Cw含水系數(shù),原油、成品油計(jì)量系統(tǒng),用質(zhì)量流量計(jì)測(cè)得某油品質(zhì)量為631.434t，流量計(jì)系數(shù)為0.9980，已知20為745.0kg/m3，問做為結(jié)算數(shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)為多少？ 20 Fa =0.99850 基本誤差法: Mn=MtFa= 63

18、1.434 0.99850=630.487t 流量計(jì)系數(shù)法： Mn=MtMFFa = 631.434 0.9980 0.99850 = 629.226t,原油、成品油計(jì)量系統(tǒng),流量計(jì)檢定,流量計(jì)屬國(guó)家計(jì)量法規(guī)定的屬于強(qiáng)制檢定范疇內(nèi)的計(jì)量器具，因此到達(dá)檢定周期必須進(jìn)行檢定。另外，流量計(jì)經(jīng)檢修后，或購(gòu)銷雙方對(duì)其測(cè)量值發(fā)生懷疑時(shí)，也應(yīng)進(jìn)行檢定。 檢定流量計(jì)是確定其是否合格和它的流量計(jì)系數(shù)（MF值,原油管輸計(jì)量以容積式流量計(jì)為主，成品油管輸計(jì)量主要是科氏力質(zhì)量流量計(jì)，短期內(nèi)這種選型將維持一段時(shí)間。可以預(yù)計(jì)，渦輪流量計(jì)（特別是螺旋渦輪流量計(jì)）、多聲道超聲流量計(jì)會(huì)更多地進(jìn)入原油、成品油管輸計(jì)量領(lǐng)域。超聲流

19、量計(jì)在國(guó)外原油、成品油計(jì)量中正逐漸推廣，國(guó)外已有在輸油總管線安裝1臺(tái)大口徑液體超聲流量計(jì)代替原10臺(tái)刮板流量計(jì)的事例,流量計(jì)檢定,常用原油、成品油、天然氣流量計(jì)檢定周期表,流量計(jì)檢定,隨著計(jì)量技術(shù)的進(jìn)步，油氣流量?jī)x表已逐步實(shí)現(xiàn)了實(shí)流檢定，量值溯源方式已在逐漸向檢定、校準(zhǔn)、比對(duì)等方法共用的局面。油氣計(jì)量中的相關(guān)參數(shù)，如壓力、溫度、密度、組分等測(cè)量?jī)x表的檢定也已開展在線動(dòng)態(tài)檢定或校準(zhǔn)。目前，中國(guó)石油輸油管道中的原油流量計(jì)（容積式）和成品油流量計(jì)（科氏力質(zhì)量流量計(jì)）基本都實(shí)現(xiàn)了在線實(shí)流檢定；天然氣管道中的流量計(jì)（超聲、渦輪等）大部分采用離線實(shí)流檢定，少部分采用在線實(shí)流檢定，早期的孔板流量計(jì)仍采用離線組合檢定方法,流量計(jì)檢定,對(duì)于原油、成品油管道計(jì)量，為了確保貿(mào)易計(jì)量準(zhǔn)確可靠，一般均在線用體積管進(jìn)行檢定。天然氣與管道分公司所屬原油、成品油長(zhǎng)輸管道計(jì)量站現(xiàn)都配備體積管或具備在線檢定接口，實(shí)現(xiàn)流量計(jì)在線檢定。原油、成品油流量量值溯源系統(tǒng)主要采用實(shí)物標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行傳遞，其