1工作流程
容积式流量计的测量原理如前所述，是在一定的空间里充满的流体，随流量计内部的运动容积计量部件的移动而被送出出口，在这个过程中，流体一次次地充满流量计的空间，然后又不断地被送往出口。工作流程如图5所示。
2实验室模拟测试
装置研制成功后，在实验室进行了测试。采用的液体介质为清水，气体为空气，按照标准质量法测试。实验室测试流程图如图6所示。实验1采用纯液体进行模拟对比测试，测量误差结果如表1所示，其最大误差为0.85%，符合设计指标1%要求。实验2采用液中含气时进行模拟对比测试，测量误差结果如表2所示，其最大误差为0.90%，符合设计指标1%要求。采用的介质为清水，按照标准质量法测试。现场测试图如图6所示。
3现场对比测试
2010年1月29日—4月1日，在河口采油厂进行了实液计量准确性的现场比对实验。安装了4套新型计量装置，对产液量、压力、温度参数进行远程采集和传输，实验人员在现场跟踪调试和观察分析。从数据分析结果来看，产液量、压力、温度参数采集正常传输顺利，试验数据成功写入软件。实液计量准确性对比方法选择了采油厂常用的“罐车标定”的技术法即：把现场装置的液量出口通过软管连接到油罐车的进液口，记录一定时间内现场装置的数据和罐车通过电子地磅所得到净液量，同时考虑到罐车的油耗，计量比对误差结果如表3所示。其中陈373-P4井测试的误差较大。分析认为计量装置分离器内，安装有连接着浮球的气液控制阀，若压力影响或阀体损坏，导致气体阀门关闭不严，出现液量从气路流失的情况，引起计量器计量值偏小。因为本次测试，项目组发现了分离器存在的问题，继而对分离器进行了改进。改进分离器后，重新进行现场实验，此次实验采用1t的标准罐测体积和现场无源容积式液体计量器测体积的对比法，计算体积误差，这样缩短了实验时间。现场测试较理想，对比测试结果如表4所示。在改进分离器后，误差减少18.43%，极大程度上提高了计量精确度。
4新型计量系统的创新点
（1）依靠油井油压自动运行，无需外动力；（2）设备主要部件为机械部件且采用自动保温技术，有效克服油井产出物含砂、含蜡、高粘等复杂工况；（3）实现单井产量连续累积计量，大幅度提高低产液井、间歇井的计量精度；（4）实现产液量、温度、压力的自动采集与传输。
5推广应用
目前容积式无源全自动量筒式计量装置在胜利油田河口采油厂等单位进行了推广运用。安装该装置的油井，日产液量、温度、油压数据实现了实时在线采集，并采用GPRS技术实现远传，每1h传输一次。通过现场应用，基层管理者反映，对油井现场计量的效果较好，准确性较高，油井产量清晰掌握，设备维修工作量较小，适应该单位低产稠油井的计量工作。
6结语
容积式无源全自动量筒式计量装置实现了单井产量连续累积计量，大幅度提高低产液井、间歇井的计量精度，且技术可靠性较高，有效解决了低产量特殊油井产量计量的难题。该技术实现了产液量、温度、压力等参数的自动采集与传输，数据写入节能管理软件进行实时井况分析，对油井经济优化运行和节能管理具有较好的指导作用。该技术的成功运用，可有效推动油田节能减排和数字化建设工作的进程，还会在整个石油行业产生示范效应，其社会效益和经济效益显著。
作者：郭强 陈丽娟 马坤 周亮 闫恩祥 单位：胜利石油工程有限公司钻井技术工艺研究院 胜利油田技术检测中心
1实验
油井原油产量计量装置的计量精度包括静态精度和动态精度，笔者主要研究的是计量料斗单元的静态精度问题。根据预先规定的计量范围，确定计量料斗的结构尺寸，进行设计与加工制造，完成计量料斗单元的安装与调试工作，具备了进行静态精度标定实验的条件。
1．1实验设备
计量料斗单元主要由支撑框架、计量料斗(两个)、三角形回转支撑板、编码器和称重传感器组成。两个称重传感器的量程为0～200kg，输出信号为4～20mA。PLC和工控机组成的数据采集系统，完成数据采集与计算。
1．2静态标定
静态标定步骤为:a．首先将计量右料斗的上、下表面调整到水平位置上，若两端面不能同时满足条件，优先考虑下端面在水平位置上。然后检查传感器和编码器线路连线，接通电源并运行数据采集程序。b．采用标准容器(500mL计量瓶)将清水(密度1000kg/m3)按照5、10、…、80kg的次序依次加进右料斗，同时读取相应称重传感器的数值。读取称重传感器数值时，要求料斗内的水面是稳定的。c．重复步骤b，对左料斗进行实验。为保证标定结果的准确性，对每一个料斗进行静态标定实验时，都要求进行3次实验。d．实验结果分析与处理，将这3次数据平均后进行静态标定曲线的拟合与处理。
2计量精度与误差分析
为了进一步确定基于力矩平衡原理的采油井原油产量计量装置的可行性、稳定性和精确性，以满足油田原油产量管理计量精度控制在10%要求，笔者进行理论计算与误差分析。
2．1理论计算
实验误差主要包括称重传感器读数、料斗尺寸误差和安装偏差。以右料斗(图3)为例进行分析。
2．2曲线拟合
在设计计量器具时，清水质量值与称重传感器读数之间的关系一般要求是直线关系。为得到实际的清水质量值与传感器测量值之间的关系，要对表1得到的测量数据进行处理，得到这二者之间的关系曲线。采用最小二乘法进行直线拟合［8］，通过画草图可知，清水质量(x)和传感器测量平均值(y)近似一个线性函数，为此选线性函数关系式进行曲线拟合，即拟合y=a0+a1x。利用MATLAB软件计算和拟合右料斗的函数关系式与曲线，如图4所示。通过软件解之得:a0=14．4732，a1=0．8699，y=14．47+0．8699x。由于拟合曲线和实际曲线不可能完全一致，根据线性度公式，计算静态标定右料斗拟合曲线的线性度δ右=Δymaxy×100%=5．1%＜6%，该值很小，表明右料斗拟合曲线的线性度好。同理可得，左料斗的函数关系式为:y=14．8022+0．7757x，同时具有很好的线性度。
2．3误差分析
在加工制造料斗单元时，由于料斗的上、下表面不在水平面上，导致料斗单元的重心并不在其几何中心上，给传感器测量值带来一定的误差;在焊接料斗单元过程中，两个下表面与侧面夹角的角度并不完全相等，以至于清水入斗后重心左右摆动，发生小量偏移，影响称重传感器的读数;在给计量设备安装称重传感器时，除了料斗单元自身加工尺寸的误差外，技术人员还可能会造成一定的安装误差;称重传感器精度易受环境因素的影响，比如实验室环境的温度，直接影响其零点和灵敏度;在计量清水质量时，根据清水具有持续流动的特点，料斗单元在翻转卸水时会不可避免地产生计量误差，属于动态精度问题，设计时不予考虑。
3结束语
通过实验室模拟原油产量计量装置的静态标定，从理论计算和实验结果来看，验证了计量料斗单元的计量精度，明确了计量料斗在使用过程中，工况对计量精度的影响程度和解决办法，很大程度上减小了原油常规计量设备的误差，实现了采油井原油产量的连续和准确计量，完全符合实际生产情况中的需求。
作者：路宽 石成江 柏宜群 单位：辽宁石油化工大学机械工程学院
