科氏质量流量计在转油站的应用

                                                                 
摘要：为了提高油田计量的准确性，冀东油田从20世纪80年代开始先后使用了速度式流量计、容积式流量计和科里奥利力质量流量计（以下简称质量流量计）。经过多年对流量计的使用，我们积累了一些实际应用的经验。本文将对质量流量计在冀东油田G43-23转油站生产中的应用作重点阐述。
关键词：质量流量计 转油站 计量

Abstract: In order to increase the accuracy of metering the oil fields, Eastern Hebei Oil Field has been using the speed flow meter, volume flow meter and Coriolis Mass flow meter (abbreviation as follow Mass Flow Meter) one after another from 80s of 20 century. Through many years experience of using mass flow meter, we have already accumulated some practical experience of applications. This paper will focus on exploring the application of Mass Flow Meter to transfer oil production of Eastern Hebei Oil Field.
Key words: Mass flow Meter, Transfer oil, Measurement


一、质量流量计的组成和工作原理

       质量流量计是一种八十年代在国际上出现的高新技术产品。该流量计具有其它体积型流量计不具备的优点：在一定条件下，它不受温度、压力、粘度、密度的影响。因此，应用范围很广。
（一）质量流量计的基本组成
质量流量计是由质量流量传感器和质量流量变送器组成。如图1所示：

                                                             图1 质量流量计组成

传感器部分的左、右检测器拾取的信号输入到变送器中用于实现时间差的测量；激励器用来激励振动管使之产生角振动；温度传感器用来测量介质的温度以补偿流管弹性模量的温度变化。流量计变送器主要是对来自上述各部份的信号进行计算处理，准确地实现质量流量的测量。

（二）测量原理
如图2所示，截取一根支管，流体在其内以速度V从A流向B，将此管置于以角速度ω旋转的系统中。设旋转轴为X，与管的交点为O，由于管内流体质点在轴向以速度V、在径向以角速度ω运动，此时流体质点受到一个切向科氏力Fc。这个力作用在测量管上，在O点两边方向相反，大小相同，为：δFc ＝ 2ωVδm

                     图2 质量流量计测量原理图

当密度为ρ的流体在旋转管道中以恒定速度V流动时，任何一段长度Δx的管道将受到一个切向科里奥利力：
ΔFc：ΔFc=2ωVρAΔx （1）
式中，A—管道的流通截面积。
由于存在关系式：mq=ρVA
所以： ΔFc =2ωqmΔx （2）
因此，直接或间接测量在旋转管中流动流体的科里奥利力就可以测得质量流量。

二、质量流量计在转油站中的具体应用

        在油田生产中转油站是油田的重要组成部分，通常情况下计量站的混合液和天然气都首先输送到转油站，经转油站处理后再输送到联合站。转油站担负着油、气、水的三相分离，原油加热、输送和油、气计量等工作。随着油田产液量的不断增加，原油含水的持续上升，转油站的作用也日益重要起来。
        目前油田对原油的计量大多采用分离器、含水分析仪、温度计、液位计、压变等仪表配合使用。在实际操作中要将分离器测得体积量转化成质量，这不仅要考虑到仪表本身的精度，还要考虑温度、压力等参数的影响以及操作带来的偏差。在转油站安装质量流量计后，用于各个计量站原油的外输计量和含水分析。通过质量流量计对原油的流量、密度进行测量，然后用密度法算出含水率，进而得出纯油量。质量流量计在我油田的应用效果以G43-23转油站质量流量计的计量情况为实例，详细分析如下：
         表1反应出了质量流量计与各计量站分离器的液量计量结果对比，从该对比结果可以看出质量流量计与分离器液量计量结果之间的误差都在3%之内，小于油田企业原油计量的误差标准。并且在图3中也可以明显地看出计量结果趋势的一致性。

                                                                  表1 含水原油质量流量计和计量间分离罐计量对比

                                                                            图3 液量测量对比趋势图

         表2是质量流量计与计量间的含水分析仪测量原油含水率的对比结果，从对比结果表可以看出质量流量计与各个计量间分离器、含水分析仪计量结果之间有一定差异，最大误差达到了5.89%。该差异的形成主要由人为因素和引入的密度存在误差造成。但是从图4含水对比趋势图上可以看出含水测量的走向大体相同。 

                                                          表2 原油质量流量计含水率和计量间含水分析系统对比