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

   從表2和(hé)表3發現(xian)，試驗中(zhong)水質一(yi)般（濁度(dù)<50mg/L）的情況(kuang)下，時差(chà)法流量(liàng)計的有(you)效數據(jù)（誤差<20%）爲(wei)13個，占總(zǒng)試驗數(shù)據（32個）的(de)40.63%；不顯示(shì)的情況(kuang)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(qíng)況下，多(duō)普勒法(fa)流量計(ji)的有效(xiao)數據（誤(wu)差<20%）爲4個(ge)，占總試(shi)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(dāng)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(dé)數據，占(zhan)此情況(kuang)下實驗(yan)數據（20個(ge)）的5%。
同時(shí)，表2和表(biao)3也驗證(zhèng)了時差(chà)法流量(liàng)計僅适(shì)合測量(liàng)較純淨(jing)的流體(tǐ)，而多普(pu)勒法流(liú)量計僅(jǐn)适合測(cè)量渾濁(zhuó)（濁度≥50mg/L）的(de)流體。
表(biǎo)2 一般水(shuǐ)質時流(liú)量計誤(wu)差統計(jì)

表3 較差(cha)水質時(shi)流量計(ji)誤差統(tong)計

3.4 試驗(yan)結論及(ji)建議
通(tōng)過本試(shi)驗的數(shù)據分析(xī)，得出結(jie)論：
1）2種原(yuán)理的超(chao)聲波流(liú)量計均(jun1)不适用(yòng)于在線(xian)校準污(wu)水流量(liang)計。因管(guǎn)線中情(qíng)況複雜(za)，雜質和(hé)氣泡儀(yí)表在流(liu)量計測(cè)量區域(yu)内随機(jī)出現，時(shi)差法流(liú)量計在(zai)一般水(shuǐ)質中的(de)有效數(shu)據（誤差(cha)<20%）僅占40.63%，多(duō)普勒法(fa)流量計(ji)在較差(cha)水質中(zhōng)的的有(you)效數據(ju)（誤差<20%）僅(jin)占12.5%，遠遠(yuǎn)低于國(guo)家标準(zhǔn)。
2）大管徑(jing)污水管(guan)線因流(liú)體複雜(zá)不适合(he)采用非(fēi)接觸式(shi)流量計(ji)測量。大(da)管徑中(zhong)污水分(fèn)層流動(dòng)，且雜質(zhì)和氣泡(pào)在儀表(biǎo)測量區(qū)域内随(sui)機出現(xian)，明顯增(zeng)大了測(cè)量誤差(cha)的概率(lǜ)。
   建議油(yóu)田的污(wu)水流量(liang)計在條(tiáo)件允許(xǔ)的情況(kuàng)下還是(shì)需要送(song)到實驗(yan)室進行(hang)檢定。

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