原油交接計量誤差分析

尚立光，李 紅，王 寧，李曉娜，程宏偉

（長慶油田第一采油廠王窯集輸大隊 陜西 延安 716000）

目前，國內各大油田原油計量方式基本都采用靜態計量和動態計量兩種[1-2]，安塞油田王窯集輸大隊靜態交接計量系統采用的是立式金屬罐，動態交接計量系統為容積式腰輪流量計。由于在計量交接過程中，計量誤差不可避免[3-4]，并因此給交接雙方帶來一定的經濟影響，所以，如何降低計量誤差，提高計量準確度對于交接雙方有著致關重要的作用[5-6]。

1 引起計量誤差的因素分析

在SY5669《石油及液體石油產品立式金屬罐交接計量規程》及GB9110《原油立式金屬罐計量油量計算方法》中規定，立式金屬罐計量系統總不確定度為0.35%，其構成可由油罐容積檢定不確定度為0.2%；量油尺測量液位時允許有1 mm的誤差，不確定度為0.01%；溫度測量時，估讀至0.25℃，不確定度為0.1%；測量密度時，估計值讀至0.000 1 g/cm3，不確定度為0.01%；含水量分析時，讀至0.03%，不確定度為0.03%組成。

再進一步考慮人為的因素，合計σ為0.35%。

從以上立式金屬罐計量系統總不確定度的構成并結合動態計量交接過程分析可知，安塞油田在原油交接計量過程中，造成油品計量誤差的原因主要有4個方面，即立式金屬罐容積計量誤差、計量器具誤差、人為操作誤差以及分析化驗過程造成的誤差。

1.1 立式金屬罐容積計量誤差

1.1.1 容積標定誤差

根據JJG168-8《7立式金屬罐容量》試行檢定規程規定，容量為100～700 m3的油罐，檢定的總不確定度不大于0.2%；容量為700 m3以上的油罐，檢定的總不確定度不大于0.1%，置信度為95%，臥式金屬罐依據JJG266-81《臥式金屬罐容積》檢定規程檢定規程所標定的容積，與實際容積之間的誤差不超過±0.5%。這說明在進行油罐容積標定時就已經存在了誤差。此外，由于油罐罐底按照設計均有一個斜度約0.15%，由于施工質量、地質、實際儲油量等因素的影響，在負重后油罐底板會產生可恢復的彈性變形，這一彈性變形對計量結果有一定程度的影響，根據有關文獻介紹，這一未經計算的底量誤差接近于可用容量的0.3%。這嚴重影響著油品計量的準確性。

1.1.2 罐內壁結蠟

油罐在使用過程中，因油罐受熱，溫度受一定條件的限制，造成原油溫度不均導致冠壁結蠟，由于蠟層有一定的厚度且不能流動，因此油罐的直徑縮小了，相對較少了油罐的有效面積。

1.1.3 油罐底部變形

油罐罐底在設計安裝時都有一個從罐縱軸為中心，向罐壁傾斜，斜度約為0.15%的突起部分，油罐進油后，因鋼板材質、罐下土質及施工質量等原因，使罐底變形。罐底變形有彈性變形和永久變形兩種，兩種變形對計量的準確性均有影響。

1）彈性變形對計量的影響。如某金屬油罐，檢定時確定罐底凸體體積為100 m3，裝滿后凸體高度下降8 mm，其體積為50 m3，若已知前尺油高 1.5 m，查容積表油量為1 050 m3，后尺油高13.5 m，查容積表油量為9 450 m3。

檢尺計算油量 V檢=9 450－1 050=8 400（m3）

實際油量因罐底下移使罐容積增加50 m3，V實=8 400+50=8 450（m3）。用此罐收油，每次滿罐供方比計算油量多付50 m3。

2）永久變形對計量的影響。有些有罐使用一段時間后，罐底由凸狀變形為凹形，并且不再改變而成為永久性變形。產生永久性變形，如果發生在油罐兩個檢定周期之間，對油品計量將會有一定影響。

由于罐底成凹形，罐內實際容積等于容積表的值再加上罐底凸體積容積和凹陷處的容積，即：

永久性變形主要是空罐的底油量增加，在清罐后初次進油時應考慮底油量。

1.1.4 量油管堵塞

立式金屬罐運行時間過長，其罐底就會沉積下厚厚的油泥（沙）層，如果不及時清理，使其量油管底部被堵，最終導致量油管內液位與大罐內液位變化不同步，從而大大影響計量精度。

1.2 計量器具誤差

1.2.1 流量計容積計量誤差

由于設計、工藝等因素的影響，流量計本身就存在一定誤差，另外，流量計在使用過程中受到流體性質（粘度、比熱等）和流體狀態（溫度、壓力、流量等）的影響時，其流量特性也會發生變化，因而也會影響該流量計的計量精度，這就需要定期對流量計進行校驗。

1）交接用的流量計國標規定每6個月必須檢定一次，且用于原油貿易計量的流量計，其體積基本誤差應不大于0.2%。如果不按時進行標定調整，其誤差會越來越大，影響交接的公平性，現王窯集輸大隊各站交油流量計很難做到6個月標定一次。

2）流量計在不同流量點其修正系數不一樣，我廠外交流量計各流量點的系數如表1。由于目前還未實行系數交接，很多流量點就對我方不利，從而造成很大的計量誤差。

表1 流量計檢定系數表Tab.1 Flowmeter calibration coefficient table

1.2.2 量油尺誤差

量油尺在進行檢定過程中，由于一些人為因素，加于尺帶的實際拉力與規定值（10N）之間會有一定的差異，因此在標定時就已產生了誤差；另外，貿易交接用量油尺的檢定周期為半年，由于量油尺本身由薄鋼帶制成，頻繁使用，即使在檢定周期內，尺帶也會產生打卷或變形，從而使測量油高值往往大于實際值，這對收油方來說，必然會造成虧損。

1.2.3 密度計誤差

GB1884－8《石油和液體石油產品密度計測定法》規定，連續測定兩個結果之差不應超過下列數值，即SY－Ⅰ型石油密度計允許差數為±0.000 5 g/cm3；SY－Ⅱ型石油密度計允許差數為±0.001 g/cm3。目前王窯集輸大隊使用的密度計型號為SY－05型，該密度計彎月面的修正值為0.000 7 g/cm3，這一數值對貿易交接來說，是一個不容忽視的因素。

1.2.4 溫度計誤差

測量石油液體使用的溫度計最小分度值為0.2℃。如果檢定時不給出修正值或給出錯誤的修正值，使用時就會造成測量溫度的誤差。

1.3 人為操作誤差

在油品計量的整個環節中，大部分需要人工操作（流量計量除外），只要有一處發生誤操作或計算錯誤，就會造成油品計量結果誤差。

1.3.1 油高測量誤差

油高是直接反映罐內儲液容量的重要參數之一。如果計量不準，就會產生人為誤差。在油品高度計量時，油罐內徑越大，產生的誤差就越大。正確的測量應該在達到一定的穩油時間后進行：即進油終止，液面已趨向穩定或泡沫消失時進行。液面的穩定時間，罐車、臥式油罐：輕質油不少于15 min，重質油不少于30 min；立式油罐：輕質油不少于30 min，重質油不少于3 h。未達到穩油時間即進行測量操作，其測量值于真實值之間勢必會存在一定誤差。通過對潤滑油泡沫影響鐵路油罐裝油數量的試驗結果表明，該誤差在±0.1%左右。因此，這就要求計量員嚴格按照規程操作，排除計量時可能出現的虛假性。此外，油罐檢尺一般在檢尺孔的檢尺管內下尺，檢尺管的位置一般設在靠近關閉附近500～1 000 mm，受環境溫度的影響比較大使管內油品溫度偏低，密度增大，形成檢尺管內液面低于罐內液面的現象，從而使實際測得的容積數小于罐內油品的真實容積，產生一定的誤差。

1.3.2 密度測量誤差

油品密度是計算油品數量的第2個重要參數。嚴格說來，密度測量必須在室內、油品靜止狀態下進行。但在實際工作中由于客觀因素的影響往往做不到，受穩油時間以及室外溫度（在冬季尤為明顯）等客觀因素的影響，其測定結果與真實密度之間會有一定的差異。另外，由于油品長時間靜止有分層現象，而化驗密度用的樣品通常是上、中、下分層采取后混合而成這本身就是一個近似值，與真實值之間必定存在一定的誤差。

1.3.3 溫度測量誤差

油溫是計算油品數量的第3個重要參數。在計算油品的標準體積時，需測量油品的實際溫度；在計算油品的標準密度時，需測量油品的視溫度，因此實際溫度測定的準確與否，將直接影響油品數量的準確性。在測量過程中，受測溫位置、測溫時間以及環境溫度的影響，測量結果與真實值之間會存在一定誤差。

1.3.4 修正值

計量器具在制造過程中，因各種客觀原因使所標刻度線達不到精度要求。所以必須用實測方法予以修正。只有正確使用修正值，才能消除計量器具自身的誤差。必須對修正值予以重視，以降低油品計量的誤差。

1.3.5 偏向誤差

油品交接雙方為了各方利益而在實際操作上產生的誤差。油品交接是一個復雜的、集成許多參數測量的綜合性計量過程，人為操作因素在計量誤差里占有很大的比重。

1.4 分析化驗過程誤差

1.4.1 部分器具精度低

原油計量（包括分析化驗）器具主要有含水蒸餾測定儀、在線含水分析儀、量筒、燒瓶、天平、流量計、溫度計、密度計等，其測量精度直接影響著整個計量系統的綜合誤差。

1.4.2 溶劑油不符和規定

王窯集輸大隊各集輸站靜態計量水含量測定采用的是蒸餾法，溶劑油在原油水含量測定中起著至關重要的作用，GB/T8929-88《原油水含量測定法（蒸餾法）》規定以二甲苯或200號溶劑油為蒸樣所用，但目前各集輸站所用溶劑油多為汽油，不符合要求，從而產生測量誤差。

1.4.3 采用在線含水分析儀測含水

王窯集輸大隊各集輸站動態態計量水含量測定采用的是含水分析儀在線自動測量。在線含水分析儀減少了勞動強度，并可以對含水進行時時監控，但由于含水分析儀的穩定性較差、使用具有局限性，同時各集輸站缺乏有效的檢定手段和規范，使得測量結果仍然存在很大誤差。

1.4.4 原油密度測量誤差

國標規定，測量油品密度要在化驗室內進行，要有水浴控制溫度，必須接近管（罐）內油溫，要求在±5℃以內，最好能控制在±3℃以內。安塞油田目前的交接過程中，由于操作方（接油方）不使用恒溫水浴，導致油品密度測量精度下降。

1.4.5 油樣不具代表性

目前我大隊原油手工取樣方法完全按照GB/4756《石油及液體石油產品取樣法（手工法）》執行，所取油樣具有代表性，所以不是主要原因。

2 認 識

安塞油田年產原油超過200萬噸，正努力向著300萬噸邁進，因此減少誤差、提高計量準確度具有非常重要的意義。

溫度、流量和介質粘度是影響流量計精度的主要因素，如果運行參數（溫度和流量）變化太大，就會影響到容積式流量計的精度。王窯集輸大隊主要從各集輸站化驗所用儀器型號不統一、工藝流程設計中缺陷、化驗及計量具體操作人員技能水平差異等方面抓起，通過提高儀器精度、減少人為誤差、規范流程標準程度盡量減少原油計量誤差。

3 結束語

在實際工作中，經過對產生的誤差進行認真分析，不斷完美計量方法，克服人為誤差，實現精確計量是完全可以做到的。各集輸站應根據實際情況，更換和應用新的、精度更高的分析化驗儀器，并在檢定周期內使用，每隔半年請長慶石油勘探局技術監測中心計量檢定站對各集中處理站內交油、外交油流量計每半年進行標定一次；做好含水分析儀的日常維護保養工作，一旦發現含水顯示不準或其它異常情況，應及時找生產廠家技術人員調整，交接雙方現場監督；根據儲罐運行情況及時進行清罐，并對油油罐進行定期檢定，以作必要的誤差修正；進一步加強計量和化驗人員的技能培訓，定期進行考核，并選送優秀人員外出學習深造，有效提高其操作技能；降低原油在儲存、運輸過程的損耗也是十分重要，在今后的工作中應嚴把大罐進油、輸油關，將進油、輸油帶來的呼吸損耗降到最低值。

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