随着科学技术的发展,越来越多的新型仪器应用于油田测量,如超声波流量计。超声波流量计在流体测量中具有独特的优点。非接触式仪表,不改变流体形态,易于安装,可测量腐蚀性介质和非导电性介质的流动。测量过程不受温度、压力、密度和粘度等物理参数的影响。但是也有一些缺点。主要是抗干扰能力差,气泡、结垢等影响测量精度,安装时对直管段要求严格。否则离散性差,测量精度低。在油田的实际现场应用时,某些超声波流量计的应用地点不可避免地会有直线段长度不足、上游有弯管等非标准安装条件。
为了提高非标准条件下超声波流量计的测量精度,选择了目前油田应用最广泛的时差法便携式超声波流量计作为研究对象。通过数值模拟和现场实验,研究了上游弯管下测量精度的变化。建立了修正超声波流量计测量误差的数学模型,提高了超声波流量计在弯管存在下的测量精度。
超声波流量计上游有弯管的模拟研究表明,在弯管的情况下(2~10),D处超声波流量计的最大测量误差达到10%,随着流量的增加,误差增加(10~15),D阶段超声波流量计误差越来越小,从正误差向负方向变化。在仿真研究的基础上,进行了误差曲线补偿模型的拟合,通过现场实验验证生成的修正模型精度较高,修正后超声波流量计测量显示误差可以控制在1.0%以内。超声波流量计的弯管下测量精度有了很大提高。
以下为具体几点方法
第一:选择合适的测量点
测量点就是用来安装超声波流量计的流量传感器的位置,由于面对不同的测量工况、环境,其测量点繁多,如何选择?首先是有水平管道就尽量不要在竖直管道测试,如果只能在竖直管道测试,就要尽量选择水流动的方向为自下而上,同时测量点要满足前10倍管径的直管段,后面5倍的管径直管段,远离泵口、阀门、变径、弯管等。
第二:参数的设置
便携式超声波流量计在测量前,要把现场测量点的管道材质、壁厚、流体类型、介质温度(带温度补偿的表会有)、安装方法等依次输入表内,在现场培训或测试的时候,经常听现场工程师说外径大概300MM,壁厚大概6MM,可能是铸铁的材质吧等等,如果这样,我只能说那管道内应该有流体流动吧,具体多少也只能大概一下了,所以要严谨对待管道材质、壁厚、流体类型、介质温度(带温度补偿的表会有)、安装方法等,能现场测量的,就现场测试,不要相信大概,要相信自己实地测量的数据,一般管道的外直径,我们可以用卷尺直接测试、壁厚可以用测厚仪来测量、水的温度可以用表面温度计来测试,在测量这些数据的时候,尽量每组数据测量5次,然后取其平均值,特别是壁厚测量,一定要多选几个点测试,毕竟国内管道加工的水平有限。
第三:传感器的安装方法
这个没有固定的说法,但现场被问的次数也最多,DN多少的管径适合用什么安装方法,这个只能根据平时的经验来定,一般情况下,直接使用1声层(国内叫Z法)是绝对没错的。实际测试的过程中,为了简化测量,多选择2声层测试(国内叫V法),传感器在同侧方便安装。