電磁流量計在油田的注水、注聚及污水計量中發(fā)揮著重要作用,而高含水原油屬于一種新的計量介質(zhì)。根據(jù)高含水油因水成連續(xù)相而具一定導(dǎo)電能力這一特點,在原有流量計的基礎(chǔ)上進行相關(guān)的技術(shù)改進,研制出適合計量含砂及高含水原油的防爆電磁流量計。
 
1.電磁流量計用于含砂及高含水原油計量中的優(yōu)勢。
電磁流量計用于含砂及高含水原油計量具有下面一些優(yōu)勢。
(1)傳感器的結(jié)構(gòu)簡單可靠,通徑與前后直管段的管徑相同,且流道內(nèi)沒有可動部件,沒有阻礙被測液體流動的部件及節(jié)流裝置,不會出現(xiàn)堵、卡現(xiàn)象。
(2)被測介質(zhì)在測量管中流過時,幾乎沒有壓力損失,可以明顯地減少泵的原動力消耗。
(3)電磁流量計的輸出電流、頻率與被測流量成線性關(guān)系,它不受被測介質(zhì)(溫度、壓力、粘度)的影響。因此,電磁流量計只要經(jīng)水標定后,就可以用來測量含砂或高含水的原油,而不需要修正。
(4)電磁流量計無機械慣性,反應(yīng)靈敏,可以測量瞬時脈動流量,便于生產(chǎn)現(xiàn)場的監(jiān)控。

2.電磁流量計的技術(shù)改進
根據(jù)高含水原油這一特殊介質(zhì)及其使用環(huán)境的特點,對早期廣泛應(yīng)用于注水、注聚等計量中的電磁流量計進行了相關(guān)的技術(shù)改進。
(1)對傳感器進行防爆處理。通過現(xiàn)場應(yīng)用進行綜合分析,認為高含水原油的計量場所是油氣密集的地方,需要對傳感器進行防爆處理才能滿足工作需要。根據(jù)傳感器的特點及其使用環(huán)境的要求,選用了傳感器的復(fù)合防爆型式,即澆封隔爆型,防爆標志為mdIIBT4。關(guān)鍵技術(shù)是傳感器主體結(jié)構(gòu)采用了澆封工藝技術(shù)、接線盒采用了隔爆外殼。接線盒的隔爆接合面為螺紋隔爆接合而,引人裝置采用密封圈壓緊螺母式,產(chǎn)品通過了國家防爆電氣產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗測試中心的5項試驗。
(2)提高轉(zhuǎn)換器的輸人阻抗,保證流量計的測量精度。對電磁流量計來說,傳感器產(chǎn)生的感應(yīng)電勢只有幾毫伏,如要進行準確測量,要求轉(zhuǎn)換器的輸入阻抗遠遠大于傳感器的內(nèi)阻,才能保證儀表的精度。電磁流量傳感器的內(nèi)阻僅與被測介質(zhì)的電導(dǎo)率和電極直徑有關(guān)。高含水油的電導(dǎo)率隨含水情況有所變化,因此,采用了專用前置放大器,相應(yīng)地提高了轉(zhuǎn)換器的輸入阻抗,保證了測量精度。
(3)轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)智能化。智能電磁流量計采用了自動跟蹤式勵磁控制和智能反饋式信號放大處理技術(shù),使用了多CPU協(xié)同信息處理的方法,使儀表在功能上具有了支持各種傳感器匹配與校驗、數(shù)字與模擬的系統(tǒng)連接、自診斷和安裝調(diào)試測試、斷電信息保護、在線信息査詢、軟件沖擊自動恢復(fù)多單位多形式的計量顯示選擇等全方位的智能化功能,操作使用十分方便。
(4)改進型電磁流量計的主要技術(shù)指標。①適應(yīng)的場所:轉(zhuǎn)油站、聯(lián)合站的高含水油計量,因為這些場所的高含水油經(jīng)過油氣分離,流態(tài)比較穩(wěn)定,含水波動較小,計量精度能夠保證;②被測介質(zhì)的含水率:>80%;③工作壓力:≤2.5MPa;④被測介質(zhì)溫度:≤100℃;⑤傳感器襯里:可根據(jù)被測介質(zhì)的溫度選擇不同的襯里。高含水油的溫度一般在50~70℃,選擇耐油橡膠襯里可滿足計量要求;⑥口徑依據(jù)被測液量的滿量程流量來選擇。電磁流量計的流速下限為0.5m/s。一般流量測量以2m/s為經(jīng)濟流速,而在高含水油測量時,流體的流速要求偏高一些,一般3~4m/s,這樣可以避免低流速時原油附著于測量管壁及電極上,保證正常計量。

3.應(yīng)用情況對比
電磁流量計應(yīng)用于樁西采油廠聯(lián)合站、桃82站、樁1站、孤東、河口等站的含砂、高含水原油計量中,使用一年多來,故障率低,計量準確。與羅茨流量計相比,減小了維修工作量,降低了工人的勞動強度,同時也節(jié)約了一定的維修成本。下面是兩種流量計的使用對比情況。
(1)羅茨流量計的使用情況。含砂、高含水原油(含水大于85%)的計量以前采用羅茨流量計,磨損嚴重,故障率明顯升高,且誤差較大。有的流量計甚至使用不到半年就得更換,維修成本居高不下。據(jù)統(tǒng)計,樁西采油廠每年用于羅茨流量計的維修費用均在20萬元以上,ZUI高單臺年維修費用為5.4萬元。
1999年初,對樁西采油廠樁1站用于高含水油計量的羅茨流量計進行了故障跟蹤分析。通過故障分析可以看出,由于介質(zhì)含水率高,使流量計各零部件的磨損加劇,導(dǎo)致了流量計磁聯(lián)軸脫磁、轉(zhuǎn)子結(jié)垢、卡死等故障;由于磨損嚴重,漏失量增大,使計量出現(xiàn)偏差。1999年8月4日,在樁西聯(lián)合站用一臺0.2級的新羅茨流量計,對樁1線油的0.5級羅茨流量計進行在線測量比對,測算出的平均計量誤差為2.3%。
(2)電磁流量計的使用情況。在樁西聯(lián)合站、樁1等站高含水原油計量中的電磁流量計,使用一年來,運轉(zhuǎn)情況良好。電磁流量計使用一年后,相對誤差基本控制在允許的范圍內(nèi),精度比較可靠,在高含水油計量具有一定的推廣應(yīng)用價值。