石油动态计量

.
X
Flow
D
传输时间 .007
.003
来自百度文库 高级超声波流量计流量方程
任意一对传感器
t1 = t2 =
或
L c - v(x/L) L c + v(x/L)
Flow
X
D
L t1 C V cos
t2
L C V cos
流量方程
流量从上述方程中求出
L (t1-t2) v= 2x t1t2 L (t1+t2) c= 2 t1t2
主要的原油计量方法标准
容积式流量计
容积式流量计性能特点 ●高精度0.1~0.5% ●用途广泛 ●国内外用量最大 ●具有国际国内完善的、严格的标准规程 ●受计量介质的物理性能、流动状态的影响小 ●安装条件对计量精度影响小 ●测量范围度广 ●容易实现就地指示和远传控制 ●具有高精度、长期性能稳定性和良好重复性
涡轮流量计
当被测流体流过传感器时，在流体作用下，叶轮受力旋转， 其转速与管道平均流速成正比，叶轮的转动周期地改变磁电转 换器的磁阻值。检测线圈中磁通随之发生周期性变化，产生周
Fc = -2 m (w x v)
科里奥利质量流量计的工作原理
在双管型质量流量计当中， 入口处的分流管把流入的介 质均等地一分为二，送到两 根测量管中，这样保证了 100%的介质流经测量管
两根测量管由于驱动线圈的 作用，产生以支点为轴的相 对震动。当测量管中有流量 时，产生如图所示的科里奥 利现象。
±30
±0.15
0.05
V形
双向
Daniel
昌民
3804
UROEX1000
4
5
100-300
1501,000
1.2-12.2
2-20
<150
±0.15
±0.15
0.02
0.025
Z形
Z形
双向
双向
超声流量计
Faure-Herman
Daniel
Korohn
Controlotron
超声流量计 新技术特点及优势
FH8500
声道 数 5 18
口径 mm 100-1000 100-600
流速 m/s 0-20 0.1-10
适应粘 度cSt 0.1-400 0.2-500
准确度 (%) ±0.15 ±0.15
重复性 (%) 0.02 0.05
超声反 射路径 Z形 Z形
计量 方向 双向 双向
1010S
2、3、 50-1500 4
质量流量计前后应采用支架固定
应远离输油泵等干扰源。
超声流量计
20世纪80年代初，时差法超声流量测量技术开始完善。 90年代初，随着电子信号处理技术的发展和多声道流量测 量技术的引入，超声流量测量准确度大大提高，开始具备 非纯净流体的精确测量能力，并在大流量气体中广泛应用，
伴随 GB/T18604-2001( 用气体超声流量计测量天然气流量 ) 的实施，我国在西气东输工程开始大量使用超声流量计。 90年代后期，5声道液体超声流量计进入市场，开始应用于 液态烃贸易计量。经过多年工业应用和实践检验， API 于 2002年 10月制定了采用时差法超声流量计测量液态烃的技
2
或
L 1 1 V ( ) 2 cos t1 t 2
v = 流体速度 c = 声速
t1 = 上游传输时间 t2 = 下游传输时间 L ( X ) =上下游换能器之间的距离
超声流量计
可用于液态烃贸易计量的超声流量计
厂家
Korohn FaureHerman Controlotron
型号 ALTOSONIC V
发展，到2020年，天然气管道干线长度将超过5万公里，原油
和成品油管道都将超过1.5万公里，油气干线管道总里程将超
过8万公里。中国石油计划用10年左右的时间，逐步建成西北、
东北、西南、海上四大油气战略通道和国内油气骨干管网，
完善储运设施和调控能力，基本形成资源多元、调度灵活、
供应稳定的全国性管网和供应体系。
石油动态计量
主要内容
概述 石油动态计量定义及特点 常用流量计工作原理及特点 原油、成品油计量系统 流量计的检定 石油动态油量计算 动态计量误差因素及分析

概述
随着经济迅速发展，能源消费不断增长, 特 别是石油价格的不断盘升，油气计量越来越 受到重视，对油气贸易计量的可靠性和准确 性都提出了更高要求。


２００７年 生产原油１８６６５．７万吨，同比增长１．６％。 进口原油１５９２８万吨，同比增长１４．７％。 表观消费量约为３．４６亿吨，同比增长７．３％。 原油对外依存度达到 ４６．０５％。 原油价格：120 美元/桶，最高147美元/桶
概
述
油气生产离不开管道运输，流量计量在生产中起重 要作用。
1999 年，挪威北海油田 Veslefrikk 海上钻井平台采用 ALTOSONIC Ⅴ型超声波流量计与传统涡轮流量计串联同时 计量原油，两者平均偏差为+0.0514 %。
台湾台塑公司码头安装了 10 套口径从 DN150 至 DN400 的 FH8500 型超声流量计和部分FH8300 型超声流量计，用于卸 载计量低粘度原油。 中海油旅大二期，设计 2套 DN150超声流量计，用于计 量原油。
质量流量计
Emerson质量流量计
E+H质量流量计
ABB质量流量计
Krohne质量流量计
质量流量计

科氏力效应原理 当某人在一个以角速度 w匀速旋转的圆盘上沿 轴 心 以 速 度 v 运 动 时, 其 受 到 切 向 的 力 Fc , 此 现 象 就 是 科 氏 力 效 应.其 中, 科 氏 力 Fc 的 大 小 可 通 过 下 面公式得出
石油动态计量定义及特点

定义 动态计量是相对静态计量而言的，所 谓动态计量，是指被测量的石油产品连续 不断地通过计量仪器而被其测量数量（体 积或质量）的过程 被用于连续测量石油体积或质量的计 量仪器主要指各种类型的流量计
石油动态计量特点
石油品种较多，不同品种之间物性差异 较大。 计量要求精度高 应考虑在线实流检定 质量流量结算 流体易燃易爆
– 声波由一个探头发射另一个接收，不经管壁反
射 – 声波由上游向下游传输的时间(由于声波被气流 推动)小于声波由下游向上游传输的时间(声波被 气流反向阻挡) – 这两个时间之差与气流的速度存在某种对于关 系 – 从上下游测得的传输时间可以计算出气流的平 均速度和声波的速度
超声波流量计
传输时间 004
适用于各种管径的流量准确测量，管径和
流量越大，准确度越高 测量无需过滤器，压损小 内部无活动部件，无磨损和卡堵等问题 测量范围（量程比）宽，可达10：1以上
超声流量计液态烃计量应用情况
多声道超声流量计用于液态烃计量，首先是在欧洲得到 认可，逐渐推广到大型炼厂、输油管道、装卸油码头和海 上平台等。
无流量
Time
mV
线圈
低流量
磁铁
Time mV
高流量
Time
mV
质量流量计
新技术发展及特点

较强的适应性
不受介质粘度、流态等影响

多参数准确测量
流量、密度、含水（中高含水）

准确度高
质量流量计
质量流量计的安装要求
安装平稳消除应力
为满足零点调整要求，流量计出口应安装阀门
应安装在管线最低点，管内充满油品。
F=m*a
Micro Motion 质量流量计结构
驱动线圈组
连接传感器与变送 器，提供流量管的 振动动力，传输信 号数据
检测线圈组 温度探测装置 (RTD)
变送器处理来自流量管 的信号，并对流量管的 振动状态进行监控
流量管
管线接口
流量检测原理
相位差与流量标定系数
2.9098 克/秒/微秒
变送器相位差的对比比较
期性的感应电势，即电脉冲信号，经放大器放大后，送至显示 仪表显示。
涡轮流量计
涡轮流量计具有灵敏度高，重复性好，量程比宽，准确度 高的特点，从而在欧、美国家的天然气流量计量中被广泛采用。 在欧洲，目前天然气流量测量中使用气体涡轮流量计的比例已 达到流量仪表的40~60%； 在美国，仅阿卡拉公司从80年代 末至90年代初，就有超过3500台 气体涡轮流量计经过在线实流检
定的应用报导；美国哥伦比亚气 体公司已有670台气体涡轮流量计 使用在大型计量站。
涡轮流量计
在欧美等国家，涡轮流量计用于中、低粘度原油贸易计量已经 是一种成熟技术。国外重要的输油贸易交接点，在条件许可的情况 下，多优先选用涡轮流量计。例如，在美国路易斯安那海上油港的 原油计量系统中，选用了36台涡轮流量计；北海油田也大量选用涡 轮流量计计量原油的体积流量。 我国中海油有几家合资油田（海上平台）采用涡轮流量计进行 原油贸易计量，如中海油湛江分公司文昌作业分公司和涠州终端处 理厂分别安装了4台和3台Brooks涡轮流量计；中海油深圳分公司的 CACT公司安装了4台Smith涡轮流量计。
质量流量计
国内的石油及石油产品以质量单位进行交接。对于以 质量单位进行交接计量的石油及石油产品，如果能够直 接测量油品的质量，就可减少测量环节，提高测量的准 确度。质量流量计具有直接测量质量的能力，可以广泛 应用于液体测量场合，近年来在石油行业使用已经相当 普及。
50℃
100℃
质量流量计
科里奥利质量流量计（以下简称质量流量计）始于20世 纪50年代初，直到1977年，由美国高准（MicroMotion ）公 司率先推出工业化产品。80 年代中后期，很多公司都开发 出了质量流量计。 主要有： Emerson（Micro Motion） Endress & Hauser（E+H） ABB Krohne Foxbro
原油、成品油计量系统
目前，中国的原油贸易计量都采用计重方
式，按空气中的纯油质量进行交接，以吨为计量 单位。原油以管道输送为主，一般采用流量计动
态计量，静态计量只作为盘点库存量的手段。参
照ISO和API、ASTM标准，中国制定了一系列液态 烃的计量标准和分析标准，基本上满足了石油贸
易计量的需要。
原油、成品油计量系统

常用流量计工作原理及特点
油气贸易计量常用流量仪表: 容积 涡轮 质量
超声 差压
Turbine 34,2% MV DP 1,2% USM 3,2%
Magnetic 18,6% Vortex 4,7%
Coriolis 5,1%
PD 33,1%
容积式流量计
涡轮流量计
超声流量计 质量流量计 螺旋转子流量计
油 气 计 量 的 目 的
保证量值准确可靠，确定收进、发出、储存及运输石油产 品的数量，以便在准确可靠的基础上进行计划生产、分配， 对内和对外贸易，进行经济核算和生产过程监控。
管道
石油的长距离输送
管道
油罐
管道
炼厂
P
泵站
油库
FPSO
油罐
P
海上油田
概
述
随着石油、天然气需求量增加，管道事业也得到了快速
术标准草案，2005年1月转为正式标准API MPMS 5.8。
超声波流量计的基本原理
用于天然气流量测量的超声流量计使用的是时间 差法。图1 为直射式超声流量计的工作原理示意图。 在管壁两边安装一对斜角为的超声换能器，两个换 能器同时或定时向对方发射和接收对方的超声信号。
图1 工作原理图
时间直通式原理的技术特点
容积式流量计
容积式流量计（ positive displacement flowmeter），简称 PD流量计。它利用机械测量元件把流体连续不断地分割成单个 已知的体积部分，根据计量室逐次、重复地充满和排放该体积 部分流体的次数来测量流量体积总量。
容积式流量计
工作原理

在流量计测量室内有两对或三对可旋转的刮板，在转子圆筒 的槽内刮板沿径向滑动，在有压流体的作用下，推动刮板与 转子旋转。刮板把流体连续不断地分割成单个的体积，然后 利用驱动齿轮和计数指示机构计量出流体总量。见图1，其动 作过程如下：当刮板处于图1.1所示位置时，刮板A和D全部 伸出转子与计量 腔内壁接触、刮板B和C全部收缩到转子里。 当被测液体进入流量计后推动刮板和转子沿顺时针方向旋转。 转子和刮板转八分之一圈，即刮板处于图1.2的位置时，刮板 A仍全部伸出，刮板D开始收缩，刮板C仍处于 全部收缩状态， 刮板B开始伸出。转子和刮板旋转四分之一圈，即刮板处于 图1.3的位置时，刮板A和B全部伸出，此时被测液体充满由 刮板A、B、转子、壳体内腔以及上下盖板组成的空间，当刮 板转动到图1.4所 示的位置时，刮板A、B之间的液体由于A的 逐渐缩回开始排出，与此同时，刮板C开始伸出，在刮板B和 C之 间又开始形成精确计量的液体体积。四个刮板每旋转1圈 是4个体积的流量。（流量计若为三对刮板，则排出6个体积 的流量）从而达到对被测介质进行计量的目的。