CMF纯油质量流量计的现场应用

1 前言

原油生产计量是石油企业一项重要的基础工作，其目的是为企业生产经营、科技增油工作提供准确数据，江苏油田试采一厂目前有不同生产规模的原油中转、集输站35个，为准确考核重点生产区块的任务指标完成情况，科学评价技术方案的实施效果，提高原油及污水等混合液在生产、储运过程中的计量准确度，2005年4月在曹七及沙七计量站，先后引进了两台由美国MicroMo2tion公司生产的E系列CMF纯油质量流量计（简称CMF）。

2 CMF质量流量计的应用情况

2.1CMF主要技术参数

（1）温度测量范围：125℃；压力测量范围：15MPa；
（2）最大压力损失≤0.05MPa；
（3）准确度：0.2%；重复性：0.02%；
（4）供电电压：220AC；整机功耗：34W。

CMF300质量流量计由CMF传感器和LTD3020流量计算机两部分构成，CMF传感器采用“U”型管结构，使测量介质在传感器内行程明显缩短，直管段要求较低。

2.2CMF工作原理

流量传感器由振动管和安装在振动管端部的电磁驱动线圈、温度传感器等部件组成，利用科里奥利（coriolis）力原理，直接测量液体的质量流速、综合密度及温度三个主要参数。当流体流过振动管时使之产生扭曲，扭曲量正比于质量流速，振动管的振动频率正比于流体的密度，MVD核心处理器将检测到的频率及温度信号用Modbus协议方式传递给LTD3020流量计算机，处理并显示相关参数（工作流程见图1）。

图1计量流程示意图

LTD3020流量计算机由山东陆地科技公司研发，在准确测试并输入纯油及污水标准密度后，经过程序运算能用中文显示纯油、纯水流量、质量含水率等16个参数，具备显示、操作等功能；可通过以太网将TCP/IP数据发送给上位机，对整个系统实时监控，CMF具有以下特点：

（1）LTD3020流量计算机采用双CPU结构，提高了操作稳定性及可靠性，具有10Mbps以太网口，可直接接入企业、局域或广域网。
（2）采用64位双精度浮点数，提高了计量数据计算精度，有效数据位为15位，当总量达到百万吨时，计数误差仅为12.5mg。
（3）实现了在线含水率及纯油量的计算，采用了GB1885-1998《石油专用计量表》数据库，密度测量准确度±0.0001g/cm3。

2.3CMF的现场应用及工艺措施完善

CMF在正常使用过程中，需向LTD3020流量计算机输入纯油和纯水标准密度，才能准确计量纯油及纯水产量。根据混合液含水率公式，CMF在现场测量时，要求混合液中含气量≤5%，否则会导致综合密度下降，纯油产量上升，即“气增油”现象，增加测量误差。

混合液含水率公式：

式中：ρm—混合液密度，g/cm3；
ρw—纯水密度，g/cm3；
ρo—纯油密度，g/cm3；
η—水的体积百分比，%。

CMF在曹七站使用时就因为混合液中的饱和天然气含量≥5%，导致含水率明显低于实际值。为此技术人员采取了如下措施：

（1）控制进站油液的压力。将站内60m3气、液缓冲罐的生产压差由0.35MPa降低为0.25MPa，以提高气、液分离效果。
（2）平稳控制进站油液流量。安装一套外输油泵变频控制系统，利用缓冲罐的液位传感器输出的（4～20）mA差压信号，控制外输油泵的流量，并具备高、低液位报警功能，使缓冲罐液位由以往手动操作改变为自动控制，通过此项措施不仅明显降低了混合液中的气、液比，也避免了含气量的波动。

CMF混合液的流量测量误差≤±0.2%，现场主要通过仪表显示与人工化验含水率，确定原油计量准确度，确保分队、分区原油计量误差≤±2%。表1是2005年4月在曹七原油中转站，采取上述工艺措施后，连续5天CMF与人工化验含水率比对数据。

从比对数据可看出，含水率平均差值±0.5%，符合计量要求。

3CMF的应用效果分析

（1）CMF纯油质量流量计是目前油田分队、分区主要计量器具，能够准确测量并显示纯油、纯水标准体积和质量，以及含水率、混合液密度等参数，其功能是任何单一流量仪表所无法替代的，在含气量超过额定范围时，需采取工艺措施提高气、液分离效果，或对输入的纯油、纯水标准密度进行修正，确保准确度满足计量要求。

（2）CMF安装时，在测量直管段外侧应加支撑，以消除影响传感器测量的应力；同时传感器附近运行的大功率电机和交变磁场，会产生脉冲干扰及共振，须远离磁场干扰或安装脉冲衰减器及屏蔽设施。

（3）CMF在使用前及转移安装地点后，须进行零流量校正；对于间隙使用的CMF，每次停用前须用80℃左右热水扫线3～5分钟，以防传感器内部结垢和堵塞；传感器和变送器应采用独立电源供电；LTD流量计算机应远离暖气管线等热源；CMF在野外工作场合应做好防雷击措施。

参考文献
1 蔡武昌等.流量测量方法和仪表的选用.化学工业出版社，2001.
2 刘永远，龚中伟.质量流量计在原油集输系统中的应用.石油工业技术监督，2007，5.