油田污水(shui)回注是合(he)理開發和(he)利用水資(zi)源、節能環(huan)保的有效(xiào)途徑。污水(shuǐ)回注量是(shi)否合适關(guan)系到地層(ceng)結構的優(yōu)化，油層壓(ya)力的恢複(fú)和保持，直(zhí)接影響油(yóu)田采收率(lǜ)，因此 污水(shuǐ)流量計 的(de)準确性十(shí)分重要。油(yóu)田現場污(wū)水流量計(ji)拆卸較困(kùn)難，往往又(you)沒有備用(yòng)流量計，因(yin)此現場通(tong)常采用超(chāo)聲波流量(liang)計 在線校(xiào)準法。近幾(jǐ)年随着油(yóu)田對污水(shuǐ)計量的重(zhong)視，超聲波(bō)流量計現(xiàn)場校準方(fāng)法得到了(le)廣泛應用(yòng)，同時也暴(bào)露了該流(liu)量計準确(que)性不高的(de)問題。本文(wén)結合超聲(shēng)波流量計(jì)原理和現(xiàn)場應用經(jing)驗，通過現(xian)場試驗和(hé)數據分析(xi)對超聲流(liú)量計在污(wū)水流量計(ji)校準中的(de)适應性進(jin)行了讨論(lùn)。
1 超聲波流(liu)量計原理(li) 超聲流量(liang)計在污水(shuǐ)流量計校(xiào)準中适應(yīng)性的讨論(lùn)
常用的超(chāo)聲波流量(liang)計有2種原(yuan)理：時差法(fǎ)和多普勒(le)法。
1.1 時差法(fǎ)原理
   超聲(sheng)波信号在(zài)流體中，順(shùn)流時信号(hao)傳播速度(du)快，傳播時(shí)間短；逆流(liu)時信号傳(chuan)播速度慢(man)，傳播時間(jian)長，利用超(chao)聲波信号(hào)在流體中(zhong)順逆流方(fang)向聲波信(xìn)号傳播時(shí)間存在差(cha)值，即時差(cha)，可以計算(suan)出流體流(liú)量。時差法(fa)較适于測(ce)量純淨液(yè)體，有較多(duo)氣泡的液(yè)體或懸浮(fu)物會阻礙(ài)聲脈沖正(zhèng)常傳播，導(dǎo)緻不能正(zhèng)常測量。
1.2 多(duo)普勒法原(yuan)理
   超聲波(bo)信号在傳(chuan)播路徑上(shàng)遇到微小(xiǎo)浮遊物（懸(xuan)浮物質或(huo)微小氣泡(pào)）而被散射(shè)，超聲接收(shōu)器能夠接(jie)收散射後(hou)的超聲波(bo)信号。發射(she)信号頻率(lü)受多普勒(le)效應的影(ying)響後變爲(wei)不同的接(jiē)收信号頻(pin)率，2個頻率(lǜ)之差與流(liú)體流速有(yǒu)确定的數(shù)量關系，由(you)此可以計(jì)算出流體(ti)流量。多普(pǔ)勒法流量(liàng)計不能測(cè)量清潔的(de)流體，僅能(néng)測量約50mg/L以(yi)上濁度的(de)流體。同時(shi)多普勒法(fa)測量精度(du)低于時差(cha)法，一般爲(wèi)2.0級，即2%滿量(liàng)程誤差（2%F.S.）。
2 超(chāo)聲波流量(liang)計使用注(zhu)意事項
   近(jin)幾年，随着(zhe)超聲波流(liú)量計在污(wu)水流量計(jì)在線校準(zhun)中的應用(yòng)越來越普(pǔ)遍，流量計(jì)準确性不(bú)高的問題(tí)也逐漸暴(bào)露出來，原(yuan)因主要是(shì)操作不規(guī)範和流量(liàng)計自身問(wen)題。
2.1 操作不(bú)規範
   管道(dào)方面，技術(shu)人員經常(cháng)不按照标(biāo)準操作規(guī)程進行操(cāo)作，例如未(wèi)準确測量(liàng)管道外徑(jìng)、周長、壁厚(hou)、接觸溫度(du)等，這些參(can)數都會對(dui)超聲流量(liang)計的原始(shi)數據修正(zhèng)産生重要(yao)影響。
   安裝(zhuang)方式方面(miàn)，技術人員(yuan)經常不按(an)照管道大(da)小和信号(hao)強度選擇(ze)安裝方式(shi)，往往選擇(ze)流量計的(de)默認雙聲(sheng)程模式。正(zheng)确的安裝(zhuang)方式爲：在(zai)大管道和(hé)複雜環境(jìng)中應采用(yòng)單聲程；在(zài)小管道和(hé)信号特強(qiang)的情況下(xia)選擇多聲(shēng)程。
   安裝位(wèi)置方面，技(jì)術人員往(wang)往随意放(fàng)置超聲探(tàn)頭，且不确(que)認管道污(wū)水是否滿(man)管這一重(zhòng)要的測量(liàng)條件。正确(que)的安裝位(wei)置爲：應選(xuan)擇管道的(de)水平中間(jiān)位置放置(zhi)探頭；隻有(yǒu)在管道滿(man)管的條件(jian)下才能進(jìn)行準确測(cè)量，流體向(xiang)上流的垂(chui)直管道能(neng)保證滿管(guan)流。
   除此以(yi)外，現場的(de)管道内襯(chen)的種類和(he)厚度等重(zhong)要參數往(wang)往很難獲(huo)得，這些也(yě)嚴重影響(xiǎng)了流量計(ji)的準确性(xing)。
2.2 超聲波流(liu)量計自身(shen)問題
   首先(xiān)是時差法(fa)和多普勒(le)法流量計(ji)的選用。時(shi)差法流量(liang)計适用于(yu)純淨液體(ti)的計量，準(zhǔn)确度優于(yú)±1.0%；多普勒法(fa)流量計适(shì)用于濁度(du)50mg/L以上的流(liu)體。因此，2種(zhong)原理的流(liú)量計在污(wū)水流量計(ji)校準時的(de)選用非常(cháng)重要。一般(ban)情況下，管(guan)道中污水(shuǐ)較幹淨時(shi)，可選用時(shí)差法；當污(wū)水較渾濁(zhuó)時，應選用(yòng)多普勒法(fa)。但是污水(shui)幹淨還是(shì)渾濁在現(xian)場很難被(bèi)定量界定(ding)，因此選用(yòng)這2種原理(lǐ)的流量計(ji)沒有通用(yong)方法可遵(zūn)循，導緻流(liu)量計自身(shēn)計量不準(zhǔn)确，更談不(bú)上校準污(wū)水流量計(ji)了。
   其次超(chāo)聲波接收(shou)也存在缺(quē)陷。超聲波(bō)由于是通(tong)過在管道(dao)中發射和(he)接收超聲(sheng)信号來測(cè)量流體流(liu)量的，所以(yi)管道材質(zhi)對超聲的(de)折射、流體(ti)中雜質對(duì)超聲的反(fan)射和散射(shè)、流體中随(sui)機存在的(de)氣泡和雜(za)質的含量(liang)高低都會(hui)對測量産(chǎn)生不穩定(dìng)的影響。油(yóu)田污水中(zhōng)含有不少(shǎo)的原油、砂(shā)礫、氣泡、化(huà)學藥劑等(deng)，管道内環(huán)境十分複(fú)雜和多變(bian)，嚴重影響(xiǎng)了測量的(de)精度。
   針對(dui)超聲波流(liú)量計在污(wū)水流量計(ji)在線校準(zhun)中準确性(xìng)不高的問(wèn)題。在近一(yī)年的的時(shí)間裏，使用(yòng)26台檢定合(he)格的污水(shuǐ)流量計作(zuò)爲參考流(liú)量計，對4台(tái)超聲波流(liú)量計進行(háng)了現場在(zai)線校準，通(tong)過大量的(de)試驗和數(shù)據分析，讨(tao)論超聲波(bo)流量計在(zài)污水流量(liang)計校準中(zhōng)的作用。
3.1 流(liú)量計的選(xuǎn)擇
   爲了使(shi)試驗具有(yǒu)代表性， 便(biàn)攜式超聲(sheng)波流量計(ji) 選用某國(guo)外知名廠(chang)商的時差(cha)式A型、多普(pǔ)勒B型，國内(nei)知名廠商(shang)的時差式(shì)C型、多普勒(lè)D型各1台，均(jun)檢定合格(ge)且在檢定(ding)周期内。26台(tái)污水流量(liang)計爲檢定(dìng)合格後第(di)1次使用的(de)，且在檢定(ding)周期内。
3.2 試(shi)驗注意事(shì)項
   本試驗(yan)嚴格遵循(xun)超聲波流(liu)量計附帶(dai)的使用說(shuo)明及本文(wen)中第3章提(ti)到的注意(yi)事項。試驗(yan)中流量計(jì)安裝的管(guǎn)道的直管(guǎn)段符合“前(qian)十後五”的(de)規定。試驗(yan)中所選安(ān)裝流量計(jì)的管道爲(wèi)近1年内的(de)新管道，盡(jin)量避免因(yin)管道内壁(bi)腐蝕導緻(zhi)超聲信号(hào)接收質量(liang)不高的問(wèn)題。
3.3 試驗内(nei)容
   首先将(jiang)污水流量(liang)計分别安(an)裝到污水(shuǐ)管線中，然(ran)後将污水(shuǐ)流量計作(zuo)爲參考流(liu)量計與便(biàn)攜式超聲(shēng)波流量計(jì)進行數據(jù)比對，比對(duì)内容爲60min内(nèi)的累積流(liu)量。
爲了分(fèn)析時差法(fǎ)和多普勒(lè)法流量計(ji)在不同渾(hun)濁程度的(de)污水中的(de)計量準确(què)性，試驗中(zhōng)在數據比(bǐ)對的同時(shí)進行同管(guan)道的污水(shui)采樣，采樣(yang)周期爲5min，試(shi)驗結束後(hou)将12次水樣(yang)放入樣品(pin)桶後攪拌(ban)均勻，由光(guāng)學濁度計(jì)測試污水(shui)濁度，本試(shi)驗設定濁(zhuo)度小于50mg/L的(de)爲一般水(shui)質；濁度≥50mg/L的(de)爲較差水(shuǐ)質。
   試驗數(shù)據見表1，其(qí)中流量表(biao)示污水流(liú)量計60min内的(de)累計流量(liàng)；A、B、C、D分别爲4個(ge)型号的超(chao)聲波流量(liang)計在60min内的(de)累計流量(liàng)；排名爲與(yu)同一台污(wū)水流量計(ji)比對的4台(tai)超聲波流(liú)量計的誤(wù)差按從小(xiao)到大的順(shun)序。
表1中，“——”表(biao)示超聲波(bō)流量計因(yīn)接收信号(hao)差而不顯(xian)示累計流(liú)量，誤差>20%的(de)超聲波流(liú)量計累計(ji)流量表示(shi)因接收信(xìn)号質量差(cha)導緻的儀(yi)器測量錯(cuò)誤。對表1中(zhong)的數據進(jìn)行分類處(chu)理，以便得(dé)到一般和(he)較差水質(zhi)2種情況時(shí)4台流量計(jì)的誤差統(tong)計。表2和表(biao)3分别爲爲(wèi)一般和較(jiao)差水質時(shi)的流量計(ji)誤差統計(jì)。
表1 超聲流(liú)量計與污(wū)水流量計(jì)試驗比對(duì)數據

   從表(biǎo)2和表3發現(xiàn)，試驗中水(shui)質一般（濁(zhuó)度<50mg/L）的情況(kuang)下，時差法(fǎ)流量計的(de)有效數據(ju)（誤差<20%）爲13個(gè)，占總試驗(yan)數據（32個）的(de)40.63%；不顯示的(de)情況有4個(gè)，占總試驗(yan)數據（32個）12.5%的(de)。水質較差(chà)（濁度≥50mg/L）的情(qíng)況下，多普(pu)勒法流量(liàng)計的有效(xiào)數據（誤差(chà)<20%）爲4個，占總(zǒng)試驗數據(jù)（32個）的12.5%；該類(lèi)型流量計(jì)不存在不(bu)顯示的情(qíng)況。
當管徑(jìng)較大時（流(liu)速>300m3/h），在2種水(shui)質情況下(xia)，流量計僅(jin)有1次有效(xiào)測得數據(ju)，占此情況(kuang)下實驗數(shu)據（20個）的5%。
同(tong)時，表2和表(biao)3也驗證了(le)時差法流(liu)量計僅适(shì)合測量較(jiào)純淨的流(liú)體，而多普(pu)勒法流量(liang)計僅适合(he)測量渾濁(zhuo)（濁度≥50mg/L）的流(liu)體。
表2 一般(ban)水質時流(liú)量計誤差(cha)統計

表3 較(jiào)差水質時(shí)流量計誤(wù)差統計

3.4 試(shi)驗結論及(ji)建議
通過(guò)本試驗的(de)數據分析(xi)，得出結論(lùn)：
1）2種原理的(de)超聲波流(liú)量計均不(bu)适用于在(zai)線校準污(wu)水流量計(jì)。因管線中(zhong)情況複雜(za)，雜質和氣(qì)泡儀表在(zai)流量計測(ce)量區域内(nèi)随機出現(xian)，時差法流(liú)量計在一(yi)般水質中(zhong)的有效數(shu)據（誤差<20%）僅(jǐn)占40.63%，多普勒(le)法流量計(jì)在較差水(shuǐ)質中的的(de)有效數據(jù)（誤差<20%）僅占(zhàn)12.5%，遠遠低于(yu)國家标準(zhun)。
2）大管徑污(wu)水管線因(yin)流體複雜(za)不适合采(cǎi)用非接觸(chu)式流量計(ji)測量。大管(guan)徑中污水(shui)分層流動(dong)，且雜質和(he)氣泡在儀(yí)表測量區(qu)域内随機(jī)出現，明顯(xiǎn)增大了測(ce)量誤差的(de)概率。
   建議(yi)油田的污(wū)水流量計(ji)在條件允(yǔn)許的情況(kuàng)下還是需(xū)要送到實(shí)驗室進行(hang)檢定。

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