質量流量計測量含水率的工作原理關鍵技術的解決 ZNC質量流量計由傳感器和二次表兩部分組成.傳感器的作用原理是以檢測振動敏感管中因液體流動而產生的哥氏力為基礎的.即當液體以一定的速度流過傳感器的以角速度回轉的雙環管時,環管的兩端在哥氏力的作用下產生偏轉,并將此與流量成正比的信號直接輸入到二次表,二次表進行處理計算通過顯示器及打印機輸出流體參數.ZNC質量流量計測量含水率的原理是:儀表可以直接測量混合液的密度ρL;通過化驗可以知道油和水的密度ρO與ρW.這樣,假定原油和純油、純水的體積為VL、VO和VW,時,根據質量不變的關系: ρLVL=ρOVO+ρWVW （1） 由于混合液對體積來說也是水和油體積之和,即: VL=VW+VO （2） 按照定義:含水率Km是水質量與原油質量之比,就是 Km=ρWVW/（ρLVL） （3） 這樣,把式（1）,式（2）和式（3）三式聯解,即可求得介質含水率為: Km=ρW/（ρW-ρO）- ρWpO/[（ρW-PO）ρL] （4） 2、關鍵技術的解決 1.對溫度變化的影響進行有效補償 由于流量計對哥氏力的測量準確度直接與敏感管材料的彈性穩定性有關,而材料的彈性系數則受溫度變化的影響.為了提高ZNC質量流量計的計量準確度,首先從理論上進行分析,找出了溫度對測量質量流量和密度的影響曲線,再利用裝在敏感管附近的溫度敏感元件所感測的溫度變化值,由計算機予以補償. 2. 采用相關檢測原理提高信號檢測準確度 ZNC質量流量計對流量的檢測準確度主要取決于準確地測量傳感器輸出電壓信號的相位差.同時還要受到外界機械振動和流體水力學噪聲的干擾.為了能有效了濾除各種噪聲,對有用信號實現高精度檢測,我們采用了相關檢測技術,也就是參考信號與輸入信號選用同一信號源,實現相位跟蹤鎖定,使電路能從混雜的輸入信號中提取頻率為振動頻率的有用分量,有效地抑制干擾噪聲,提高了信噪比,以保證的傳遞特性. 3. 諧振頻率的自調整技術 根據流量計的工作原理,要求敏感管始終工作在諧振狀態,也就是無論管內為何種流體,在不同溫度、壓力和粘度條件下,敏感管均能處于諧振狀態.為此目的,采取了高精度數字調頻技術,即隨時測量敏感管振動過程中儀器的輸出與激勵信號之間的相位差并反饋到CPU,由CPU控制調整激勵頻率,使相位差趨于零而達到所希望的諧振狀態.利用計算機調控諧振的措施,不僅提高了流量和密度的測量準確度,而且擴展了密度的測量范圍,并改善了流量計對含氣流體計量的適應性. 3、現場應用試驗情況 采用ZNC質量流量計的單井計量系統,在大港油田7個計量站進行了現場試驗,證明儀表能夠直接測量經過簡單氣液分離后的油水混合液質量流量及油水混合液的含水率. 1. 計量準確度室內試驗 （1）密度計量試驗 選取汽油、酒精、水作為試樣,分別加入流量計中讀取顯示的密度值,然后用準確度為0.0005g/cm3的石油浮子密度計測試試樣的密度,測試數據.04%. （2）流量計量試驗 選取36t/h,18t/h,7.2t/h,0.6t/h流量點進行試驗,測試數據的平均.066%,.2% . 2. 對儀表的流量和含水率準確度進行考核 （1）密度及含水率準確度:現場通過ZNC質量流量計（型號為ZLJC-36）對不同含水即不同的混合密度進行測量,并與準確度為0.0005g/cm3的石油密度計（型號為SY-1）進行對比,密度測量誤差為萬分之五,部分測量數據見表1.ZNC質量流量計測量含水率與現場加密取樣后用準確度為±1%的石油含水電脫分析儀（型號為DTS）測量的含水率進行對比,測得的含水值基本符合真實含水,含水率測量誤差為1.2% ,部分測量數據見表2. （2）流量測量準確度:先在實驗室內用水進行室內標定,再由中國計量科學研究院進行水樣標定,兩項標定均達到±0.2%的準確度. 表1 ZNC質量流量計密度測量對比數據井號實驗次數ZNC質量流量計密度計混合密度誤差g/cm3混合密度g/cm3混合密度g/cm31- 6310.99720.9975-0.000320.99700.9968+0.00034- 1310.98720.9875-0.000320.98390.9838+0.00014- 59- 110.99880.9990-0.000220.99900.9985+0.00053- 6210.99600.9957+0.000320.99981.0000-0.00042- 6210.99810.9986-0.000520.99840.9987-0.00033- 6110.99740.9978-0.000420.99970.9994+0.0003 表2 ZNC質量流量計含水率測量對比數據井號實驗次數ZNC質量流量計密度計含水率誤差%含水率%含水率%1- 61- 1196.896.0+0.8293.092.47+0.533- 62195.4696.3-0.84296.7396.52+0.21東5- 10182.8784-1.13277.4678.12-0.66東檢4194.794.49+0.21295.294.90+0.30 3. 在大港油田檢測中心三相流測試裝置上用原油、天然氣、水對ZNC質量流量計進行了實液測試 （1）游離氣對ZNC質量流量計的影響測試:當流經ZNC質量流量計的液體中游離氣含量低于4%時,不影響液體計量,當含氣為5%~13%時誤差較大（小于4.5%）,當含氣超過14%時ZNC質量流量計工作不正常. （2）含水值測試:介質為油水混合液不同流量時含水值測量平均誤差-0.2% ,測量誤差為百分之一. （3）流量值測試:測量介質為純水時流量測量平均誤差-0.277% ,測量誤差為千分之三:測量介質為純油時流量測量平均誤差-0.322%,測量誤差為千分之三點五;測量介質為油水混合液時流量測量平均誤差-0.021%,測量誤差為千分之四點九; 4、ZNC質量流量計的主要特點 （1）工藝流程簡單、費用低:利用一臺ZNC質量流量計就能完成通常由流量計、含水分析儀、密度計、溫度計等幾臺儀表才能完成的工作. （2）ZNC質量流量計沒有轉動部件,沒有凸出物伸人流體之中,這就導致了二個優點:一是壽命長,二是基本上下不存在磨損問題,不須經常校驗. （3）操作方便:由于系統只有一臺儀表,并且實現了單鍵操作方式,即只需按動一次按鍵,即可完成計時、測量、計算、顯示和打印數據等功能. （4）功能強:能直接測量介質質量流量及密度,還可以連續打印單井的液量、含水、溫度等參數變化曲線,為取全取準資料,分析油井動態狀況提供可靠的依據. （5）計量準確度高:ZNC質量流量計的流量準確度為0.2%,密度測量準確度為0.001g/cm3. （6）測量范圍寬:一般儀表量程比為1:10,ZNC質量流量計可達到1:60. ZNC質量流量計經過兩年來的室內試驗及現場試驗,儀表的各項技術指標均超過設計指標,由于采用了的信號檢測技術,具有抗力強,現場適應性強.該儀表可以做到一表多用,簡化了工藝流程,降低了維護費用,尤其該儀表的寬量程比,更適合油田單井計量工作的需要. 推薦產品.電磁流量計,壓力變送器,孔板流量計,V錐型流量計,超聲波流量計,渦街流量計,渦輪流量計,熱電偶.