電磁流量計在油田的注水、注聚及污水計量中發揮著重要作用,而高含水原油屬于一種新的計量介質。根據高含水油因水成連續相而具一定導電能力這一特點,在原有流量計的基礎上進行相關的技術改進,研制出適合計量含砂及高含水原油的防爆電磁流量計。
 
1.電磁流量計用于含砂及高含水原油計量中的優勢。
電磁流量計用于含砂及高含水原油計量具有下面一些優勢。
(1)傳感器的結構簡單可靠,通徑與前后直管段的管徑相同,且流道內沒有可動部件,沒有阻礙被測液體流動的部件及節流裝置,不會出現堵、卡現象。
(2)被測介質在測量管中流過時,幾乎沒有壓力損失,可以明顯地減少泵的原動力消耗。
(3)電磁流量計的輸出電流、頻率與被測流量成線性關系,它不受被測介質(溫度、壓力、粘度)的影響。因此,電磁流量計只要經水標定后,就可以用來測量含砂或高含水的原油,而不需要修正。
(4)電磁流量計無機械慣性,反應靈敏,可以測量瞬時脈動流量,便于生產現場的監控。

2.電磁流量計的技術改進
根據高含水原油這一特殊介質及其使用環境的特點,對早期廣泛應用于注水、注聚等計量中的電磁流量計進行了相關的技術改進。
(1)對傳感器進行防爆處理。通過現場應用進行綜合分析,認為高含水原油的計量場所是油氣密集的地方,需要對傳感器進行防爆處理才能滿足工作需要。根據傳感器的特點及其使用環境的要求,選用了傳感器的復合防爆型式,即澆封隔爆型,防爆標志為mdIIBT4。關鍵技術是傳感器主體結構采用了澆封工藝技術、接線盒采用了隔爆外殼。接線盒的隔爆接合面為螺紋隔爆接合而,引人裝置采用密封圈壓緊螺母式,產品通過了國家防爆電氣產品質量監督檢驗測試中心的5項試驗。
(2)提高轉換器的輸人阻抗,保證流量計的測量精度。對電磁流量計來說,傳感器產生的感應電勢只有幾毫伏,如要進行準確測量,要求轉換器的輸入阻抗遠遠大于傳感器的內阻,才能保證儀表的精度。電磁流量傳感器的內阻僅與被測介質的電導率和電極直徑有關。高含水油的電導率隨含水情況有所變化,因此,采用了專用前置放大器,相應地提高了轉換器的輸入阻抗,保證了測量精度。
(3)轉換器實現智能化。智能電磁流量計采用了自動跟蹤式勵磁控制和智能反饋式信號放大處理技術,使用了多CPU協同信息處理的方法,使儀表在功能上具有了支持各種傳感器匹配與校驗、數字與模擬的系統連接、自診斷和安裝調試測試、斷電信息保護、在線信息査詢、軟件沖擊自動恢復多單位多形式的計量顯示選擇等全方位的智能化功能,操作使用十分方便。
(4)改進型電磁流量計的主要技術指標。①適應的場所:轉油站、聯合站的高含水油計量,因為這些場所的高含水油經過油氣分離,流態比較穩定,含水波動較小,計量精度能夠保證;②被測介質的含水率:>80%;③工作壓力:≤2.5MPa;④被測介質溫度:≤100℃;⑤傳感器襯里:可根據被測介質的溫度選擇不同的襯里。高含水油的溫度一般在50~70℃,選擇耐油橡膠襯里可滿足計量要求;⑥口徑依據被測液量的滿量程流量來選擇。電磁流量計的流速下限為0.5m/s。一般流量測量以2m/s為經濟流速,而在高含水油測量時,流體的流速要求偏高一些,一般3~4m/s,這樣可以避免低流速時原油附著于測量管壁及電極上,保證正常計量。

3.應用情況對比
電磁流量計應用于樁西采油廠聯合站、桃82站、樁1站、孤東、河口等站的含砂、高含水原油計量中,使用一年多來,故障率低,計量準確。與羅茨流量計相比,減小了維修工作量,降低了工人的勞動強度,同時也節約了一定的維修成本。下面是兩種流量計的使用對比情況。
(1)羅茨流量計的使用情況。含砂、高含水原油(含水大于85%)的計量以前采用羅茨流量計,磨損嚴重,故障率明顯升高,且誤差較大。有的流量計甚至使用不到半年就得更換,維修成本居高不下。據統計,樁西采油廠每年用于羅茨流量計的維修費用均在20萬元以上,ZUI高單臺年維修費用為5.4萬元。
1999年初,對樁西采油廠樁1站用于高含水油計量的羅茨流量計進行了故障跟蹤分析。通過故障分析可以看出,由于介質含水率高,使流量計各零部件的磨損加劇,導致了流量計磁聯軸脫磁、轉子結垢、卡死等故障;由于磨損嚴重,漏失量增大,使計量出現偏差。1999年8月4日,在樁西聯合站用一臺0.2級的新羅茨流量計,對樁1線油的0.5級羅茨流量計進行在線測量比對,測算出的平均計量誤差為2.3%。
(2)電磁流量計的使用情況。在樁西聯合站、樁1等站高含水原油計量中的電磁流量計,使用一年來,運轉情況良好。電磁流量計使用一年后,相對誤差基本控制在允許的范圍內,精度比較可靠,在高含水油計量具有一定的推廣應用價值。