原油动态计量

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。贸易计量管道平衡输送检查和校验生产过程控制

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。油气计量的目的炼厂管道管道石油的长距离输送海上油田PFPSO管道油罐油罐油库泵站P概述

随着石油、天然气需求量增加，管道事业也得到了快速发展，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

PD33,1%Turbine34,2%Coriolis5,1%USM3,2%MVDP1,2%Magnetic18,6%Vortex4,7%油气贸易计量常用流量仪表:

容积涡轮质量超声差压常用流量计工作原理及特点

螺旋转子流量计质量流量计超声流量计涡轮流量计容积式流量计

容积式流量计

容积式流量计（positivedisplacementflowmeter），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。

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容积式流量计

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%；涡轮流量计在美国，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。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。

涡轮流量计

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。质量流量计50℃100℃

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（MicroMotion）

Endress&Hauser（E+H）

ABBKrohneFoxbro

质量流量计质量流量计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

Fc=-2m(wxv)

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。F=m*a科里奥利质量流量计的工作原理驱动线圈组温度探测装置(RTD)检测线圈组流量管管线接口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MicroMotion质量流量计结构流量检测原理2.9098克/秒/微秒相位差与流量标定系数变送器相位差的对比比较TimemV无流量TimemV低流量线圈磁铁TimemV高流量新技术发展及特点较强的适应性多参数准确测量准确度高不受介质粘度、流态等影响流量、密度、含水（中高含水）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。质量流量计前后应采用支架固定应远离输油泵等干扰源。质量流量计

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术标准草案，2005年1月转为正式标准APIMPMS5.8。

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

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传输时间.004LFlowXD传输时间.007.003超声波流量计任意一对传感器t1=

Lc-v(x/L)

t2=

Lc+v(x/L)

LFlowXD高级超声波流量计流量方程或流量从上述方程中求出v=L2x(t1-t2)t1t2c=L2(t1+t2)t1t2v=流体速度c=声速t1

=上游传输时间t2

=下游传输时间2流量方程或

L(X)=上下游换能器之间的距离

超声流量计

厂家型号声道数口径mm流速m/s适应粘度cSt准确度(%)重复性(%)超声反射路径计量方向KorohnALTOS-ONICV5100-10000-200.1-400±0.150.02Z形双向Faure-HermanFH850018100-6000.1-100.2-500±0.150.05Z形双向Control-otron1010S2、3、450-1500±30±0.150.05V形双向Daniel38044100-3001.2-12.2<150±0.150.02Z形双向昌民URO-EX10005150-1,0002-20±0.150.025Z形双向可用于液态烃贸易计量的超声流量计

Faure-HermanKorohnDanielControlotron超声流量计

超声流量计新技术特点及优势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

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。

1999年，挪威北海油田Veslefrikk海上钻井平台采用ALTOSONICⅤ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。超声流量计液态烃计量应用情况

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、成品油计量系统主要的原油计量方法标准分类标准号及标准名称采标情况动态计量系统GB/T9109-1988原油动态计量GB/T17286.1-1998液态烃体积测量-流量计检定系统第1部分-一般原则等同采用ISO7278-1GB/T17286.2-1998液态烃体积测量-流量计检定系统第2部分-体积管等同采用ISO7278-2GB/T17286.3-1998液态烃体积测量-流量计检定系统第3部分-脉冲插入技术等同采用ISO7278-3GB/T17286.3-2006液态烃体积测量-流量计检定系统第4部分-体积管操作指南等同采用ISO7278-4GB/T17288-1998液态烃体积测量-容积式流量计计量系统等同采用ISO2714-1:87GB/T17289-1998液态烃体积测量-涡轮流量计计量系统等同采用ISO2715-1:87静态计量系统GB/T9110-2005立式金属罐计量油量计算方法GB/T13894石油和液体石油产品液位测量法GB/T8927-1988石油和液体石油产品温度测定法参照API2543-ASTMD1086相关分析化验方法GB/T8929-1988原油水含量测定（蒸馏法）等效采用ASTM4006GB/T1884-2000石油和液体石油产品密度测定（密度计法）GB/T1885-1998石油计量表

原油、成品油计量系统

动态计量流程图

原油、成品油计量系统表1原油贸易计量站计量器具配备序号计量器具名称准确度用途备注1刮板、罗茨等容积式流量计或涡轮流量计0.2%测量工况条件下的原油体积量2工作振动管密度计或手工法测定仪器0.001g/cm3测定工况条件下原油密度或标况下密度手工法执行GB18843原油含水分析仪或手工法测定仪器0.1%测定原油含水量手工法执行GB2604温度测量仪表0.2%测定原油温度5压力测量仪表0.2%测定原油压力6原油管线手工取样器或自动取样器按需要选择用于测定原油密度和含水的取样执行国标GB4756或行标SY57137标准体积管0.05%在线检定流量计配标准量器8流量计算机按需要选择用于原油油量计算

附属设备：过滤器、消气器、整流器、阀门原油、成品油计量系统

原油、成品油计量系统

测量仪表：温度仪表、压力仪表、密度计、含水分析仪、自动取样器

体积管

原油、成品油计量系统

油量计算执行的标准1.GB/T9109—1988《原油动态计量》2.GB/T1884—2000《石油和液体石油产品密度测定法》3.GB/T1885—1998《石油计量表》4.GB/T4756—1998《石油液体手工取样法》5.GB/T8929—1988《原油水含量测定法》原油、成品油计量系统

计量方式及基本公式流量计配在线密度计

Mn=VtρaMFFaCw

式中：

Mn——空气中的质量

Vt——流量计累计油品的体积

ρt——视密度

MF——流量计系数

Fa——空气浮力修正系数

Cw——含水系数原油、成品油计量系统

流量计配玻璃密度计

Mn=VtVCF

ρ20MFFaCpl

Cw式中：Mn——空气中的质量Vt——t温度下油品的体积VCFl——体积修正系数Ρ20——标准密度MF——流量计系数Fa——空气浮力修正系数Cpl——压力修正系数Cw——含水系数原油、成品油计量系统

质量流量计

Mn=MtMFFaCw式中：Mn——空气中的质量Mt——质量流量计累计量MF——流量计系数Fa——空气浮力修正系数Cw——含水系数原油、成品油计量系统

用质量流量计测得某油品质量为631.434t，流量计系数为0.9980，已知ρ20为745.0kg/m3，问做为结算数据时，应为多少？

ρ20→Fa=0.99850基本误差法:Mn=MtFa=631.434×0.99850=630.487t流量计系数法：

Mn=MtMFFa=631.434×0.9980×0.99850=629.226t原油、成品油计量系统流量计检定流量计属国家计量法规定的属于强制检定范畴内的计量器具，因此到达检定周期必须进行检定。另外，流量计经检修后，或购销双方对其测量值发生怀疑时，也应进行检定。检定流量计是确定其是否合格和它的流量计系数（MF值）原油管输计量以容积式流量计为主，成品油管输计量主要是科氏力质量流量计，短期内这种选型将维持一段时间。可以预计，涡轮流量计（特别是螺旋涡轮流量计）、多声道超声流量计会更多地进入原油、成品油管输计量领域。超声流量计在国外原油、成品油计量中正逐渐推广，国外已有在输油总管线安装1台大口径液体超声流量计代替原10台刮板流量计的事例。流量计检定常用原油、成品油、天然气流量计检定周期表

器具名称介质检定周期规程编号备注涡轮流量计油、气一年JJG198-1994新规程待批超声流量计油、气二年JJG1030-2007每年现场检验可延长6年孔板流量计气一年JJG640-1994容积流量计油、气半年JJG667-1997质量流量计油、气一年JJG897-1995新规程待批流量计检定随着计量技术的进步，油气流量仪表已逐步实现了实流检定，量值溯源方式已在逐渐向检定、校准、比对等方法共用的局面。油气计量中的相关参数，如压力、温度、密度、组分等测量仪表的检定也已开展在线动态检定或校准。目前，中国石油输油管