油品物性對刮板式流量計計量精度影響的研究

摘 要：通過建立實驗環(huán)道，模擬現(xiàn)場，研究油品物性和環(huán)境溫度對刮板式流量計計量精度的影響，實驗研究發(fā)現(xiàn)油品物性和結(jié)蠟對流量計誤差影響的綜合影響規(guī)律，并提出了解決誤差的有效措施。

關(guān)鍵詞：油品物性；刮板流量計；誤差

引言

隨著市場經(jīng)濟的深入發(fā)展，計量工作已成為企業(yè)現(xiàn)代化管理的重要基礎(chǔ)之一。原油管道輸送過程中由于計量誤差造成的損失也加大原油輸送成本，因此如何降低原油計量誤差，有效控制原油損失，已成管道企業(yè)計量工作的關(guān)鍵部分。

長輸原油管道目前交接計量站較多，輸送的多為單一油品。而我公司新建管線塘燕線，計量站身處北方，輸送的原油多為國外進口油品，2010年輸送原油的種類達到37種，其中根據(jù)船方數(shù)據(jù)顯示最大粘度的油品幫嘎（189mm2/s，50℃），最小粘度的油品韋杜里（0.96mm2/s，50℃）。環(huán)境溫度、輸送原油粘度變化大對刮板流量計的誤差影響還沒有文獻進行闡述，且實際生產(chǎn)運行涉及到交接雙方的計量，因此本文主要通過實驗方法進行相關(guān)研究。研究對象主要是美國Smith刮板式流量計。

1 油品物性參數(shù)的測量

本實驗對我公司2010年輸送的油品物性參數(shù)進行測量，包括：杰諾、普魯托尼、卡賓達、黑獅、曼吉、艾斯西德爾、渤南、芒都、阿曼、沙中、烏拉爾、榮卡多、錫爾提加、科威特、庫圖布、撒哈拉、東西伯利亞、吉拉索、伊輕。

1.1 測量方法

按照中國石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T0541-94《原油凝點測定法》、SY/T7550-2004《原油含蠟量膠質(zhì)瀝青質(zhì)測定方法》、SY/T0520-2008《原油粘度測定-旋轉(zhuǎn)粘度計平衡法》規(guī)定，對影響油品計量的主要物性參數(shù)凝點、含蠟量、膠質(zhì)、瀝青質(zhì)含量、粘度進行實驗室測量。

1.2 測量結(jié)果

具有代表性的油品物性參數(shù)的測量結(jié)果如表1。

表1 各油品凝點及含蠟量

1.3 油品分類

2010年現(xiàn)場輸送的油品近37種，而且還存在混輸，將來還有新油品輸送，顯然不可能根據(jù)每一種油品的變化確定計量誤差，因此有必要根據(jù)油品的主要物性參數(shù)將油品進行分類。

油品分類的方法：首先根據(jù)凝點將油品分為凝點在0℃以下、0℃～15℃、15℃～25℃和25℃以上幾個區(qū)間；將每一組油品的粘溫曲線繪制在同一坐標(biāo)圖中，去除粘度誤差在30%以上的油品；比較同一組油品的含蠟量和析蠟點，如果相差太大則把油品單獨歸為一類；對每一組油品只擬合一個粘溫曲線和公式，用此粘溫方程代表一類油品。為了能代表現(xiàn)場計量的油品種類，本實驗一共采樣了22種原油，對其進行了分類。

根據(jù)油品的各項物性參數(shù)，將22種油品分成4組。由于這22種油品有比較廣的代表性，因此現(xiàn)場計量的所有油品基本都可以劃分到這4組中。以這22種油品為基礎(chǔ)，建立所有油品物性的數(shù)據(jù)庫。

各組油品的種類如下：

第一組油品凝點低于-10℃，粘度非常小，含蠟量較低，粘溫曲線變化平緩，在正常輸油溫度下性質(zhì)好、粘度小。

第二組油品凝點普遍低于0℃，粘度比較低，含蠟量較低，粘溫曲線變化平緩，在正常輸油溫度下油品性質(zhì)比較好。

第三組油品凝點在10℃左右，粘度偏大，含蠟量中等，溫度在20℃以下時粘溫曲線變化較大，正常輸油溫度下油品有可能會發(fā)生粘度變化較大的情況。

第四組油品凝點比較高，含蠟量比較大，粘度變化劇烈，容易結(jié)蠟，只有在高溫下才能輸送和計量，雖然油品凝點比較高，但是在高溫輸送時粘度并不大。

2 油品物性和環(huán)境溫度對刮板流量計誤差的影響研究

2.1 實驗內(nèi)容

本實驗是在室內(nèi)建立環(huán)道，模擬現(xiàn)場流量計計量油品的流程、油品溫度和刮板流量計的環(huán)境溫度，用刮板流量計計量不同油溫和環(huán)境溫度下油品的流量，并與標(biāo)準(zhǔn)流量計示數(shù)相比較，得到計量油品時的油溫、環(huán)境溫度與計量誤差的關(guān)系。

同時本實驗還要選取另一種粘度差別比較大的油品，在計量一種油品時，按照不同的比例混入另一種油品，即通過模擬現(xiàn)場切換輸送油品時的計量過程，研究切換油品輸送時油品粘度對刮板流量計誤差的影響。

2.2 實驗結(jié)果和分析

分別對沙輕和普魯托尼油品做實驗，穩(wěn)定運行后，記錄刮板流量計的累積流量。可得出結(jié)論：

（1）在沙輕油品的輸油溫度范圍10℃-20℃內(nèi)，流量計計量值變化不大，誤差基本一致，這是因為在10℃-20℃之間沙輕的粘度變化并不大，因此流量計測量流量變化不大，誤差在-0.1左右。

（2）在油溫不變時，流量計測量流量隨刮板流量計的環(huán)境溫度下降而上升，說明環(huán)境溫度的下降會通過流量計外殼降低通過油品的粘度，從而減少漏流量，流量計誤差向正方向改變。

（3）對于沙輕油品，刮板流量計的環(huán)境溫度在4℃以上時，流量計示數(shù)的變化幅度幾乎不變化，到-10℃計量誤差才稍有變化，原因是沙輕的粘度比較小，粘度變化平緩，所以溫度的變化對流量計計量的影響不大。

2.3 小結(jié)

通過環(huán)道實驗，可以發(fā)現(xiàn)刮板流量計的計量誤差有以下規(guī)律。

2.3.1 流量計計量誤差隨油溫和環(huán)境溫度變化，但環(huán)境溫度對誤差的影響更大。

2.3.2 油品的粘溫曲線越陡、粘溫關(guān)系變化越劇烈，流量計誤差隨溫度的改變越大。

2.3.3 影響流量計誤差的一個主要因素是粘度，而且誤差和粘度有一對應(yīng)關(guān)系。在環(huán)境溫度15℃時：粘度在20mPa.s以下時誤差為負，在-0.1左右；粘度20mPa.s-40mPa.s時誤差變化劇烈，從負值變?yōu)?左右；粘度在40mPa.s以上時，誤差開始變正，且隨粘度變化緩慢。

2.3.4 當(dāng)環(huán)境溫度小于15℃時，流量計誤差在本身誤差上向正方向偏移，偏離值與油品自身粘度有關(guān)。對于普魯托尼油品，誤差約偏離到0.2左右；對于沙輕油品，誤差偏離到-0.06左右。

3 流量計腔室結(jié)蠟規(guī)律研究

3.1 室內(nèi)結(jié)蠟實驗

3.1.1 實驗內(nèi)容

外界環(huán)境溫度比較低時，當(dāng)油品經(jīng)過刮板流量計腔室，容易在腔室內(nèi)壁及刮板上結(jié)蠟。但由于結(jié)蠟現(xiàn)象發(fā)生在內(nèi)部，拆開流量計外殼也不能確認結(jié)蠟確實存在。所以本實驗的目的是確認含蠟量一定時油品確實能夠在不銹鋼上結(jié)蠟，同時研究發(fā)生結(jié)蠟的溫度區(qū)間。

本實驗在室內(nèi)建立旋轉(zhuǎn)結(jié)蠟裝置，選取20種油品，通過保持油品和環(huán)境溫度，經(jīng)過一段時間后，看內(nèi)壁是否有結(jié)蠟發(fā)生，并稱量每一種油品的結(jié)蠟量。

3.1.2 實驗方法

先將油品倒入油槽，通過電加熱把油溫維持在凝點以上8～9℃。開啟水浴，維持外壁溫度恒定。實驗過程中降低油溫，運行10小時后，若沒有結(jié)蠟發(fā)生，繼續(xù)降溫，直到有結(jié)蠟發(fā)生。改變油槽外壁溫度，可發(fā)現(xiàn)結(jié)蠟現(xiàn)象有所不同。用棉花擦拭掉蠟沉積物，用電子天枰進行稱量。

3.1.3 實驗結(jié)果和分析

（1）環(huán)境溫度在凝點、油溫在凝點3℃以上左右時就已經(jīng)有明顯的結(jié)蠟現(xiàn)象。

（2）當(dāng)油溫和環(huán)境溫度的變化量一樣時，環(huán)境溫度對結(jié)蠟的影響要大。

（3）即使油品含蠟量差不多時，各個油品在同樣的溫度區(qū)間時結(jié)蠟量卻相差很大，因此油品的結(jié)蠟是一種較為復(fù)雜的現(xiàn)象，除了溫度和含蠟量，還受一些操作條件的影響。

（4）當(dāng)油品含蠟量大于6wt%時，實驗中就已經(jīng)可以觀察到結(jié)蠟現(xiàn)象。

所以從本實驗可以看出，在合適的條件下，油品確實會結(jié)蠟，而結(jié)蠟的影響因素主要是環(huán)境溫度和油溫，且環(huán)境溫度影響更為劇烈。