基于黄四联合站PMS部分计量数据调用与校验

基于黄四联合站PMS部分计量数据调用与校验

李骏,唐锋

中国石油化工集团江苏油田分公司采油二厂，江苏 淮安，211600

摘要：本文主要介绍黄四联合站PMS（Production Management System，生产管理系统）的数据生成调用以及计量数据的人工比对校验。

关键词：数字化；油气生产；联合站；计量；流量计

1、PMS建设背景

1.1传统计量报表向无纸化演变

从2013年国家推行无纸化办公开始，我们对所辖站库报表进行分类，陆续实施资料标准化及部分报表资料无纸化，录入媒介由传统的纸质报表转为EXCEL等电子文档；2014年，采油二厂对站库、井站开展可视化部署及部分数据采集，黄四联合站作为第一批试点站库，无纸化资料也同步纳入了本地站控SCADA系统。

1.2节点数据可靠性需求

黄四联合站目前日处理液量约 1800 m³、日收油约 560 t、脱气量约 10000 m³；根据原油站库相关岗位责任制及巡检制度，从人员配置角度出发，当班员工需要每2小时开展巡检并录取包括但不限于处理量（油、气、水）、处理温度、压力、设备完好度等资料，之后录入并上传至对应的资料系统中。

录取资料是一项重复性工作，或多或少存在一定的误差。具体分析常见有以下五种：

（1）、方法误差：

是指由于使用的测量方法不完善，理论依据不严密，对某些经典测量方法做了不适当的修改简化所产生的误差，即凡是在测量结果的表达式中没有得到反映的因素，而实际上这些因素又起作用时所引起的误差，我们又称为理论误差。

（2）、仪器和仪表误差：

由仪器，仪表本身及其附件所引入，出于仪器的电气或机械性能不完善所产生的误差。比如：量油尺、流量计等都含有误差。仪器，仪表的零位偏移，刻度不准确，以及非线性等引起的误差均属于仪器误差。

（3）、人身误差：

由于人的感觉器官和运动器官的限制所造成的误差。对于某些需借助于人眼，人耳来判断结果的测量，以及需进行人工调节等的测量工作，均会引入人身误差。比如：读错刻度，念错读数等。

（4）、使用误差：

又称为操作误差，是指在使用仪器过程中，因安装，调节，使用不当而引起的误差。比如：按规定应垂直放置的仪表却水平放置，仪器接地不良，未按操作规程在没有预热，调节，校正后就迸行测量等，都会产生使用误差。

（5）、影响误差：

又称为环境误差，是指由于受到温度，湿度，气压，电磁场，机械振动，声音，光，放射性等影响所造成的附加误差。

伴随管理结构扁平化、加大成本控制、人力资源优化调整等因素，重复性人工录入已经无法胜任当下我们对于数据准确性、同步和及时性需求。为减轻员工负担、提升人均劳效，故在2021年，黄四联合站开展信息化推进工程，进一步完善数据采集工作，以满足我们对于数据准确性的合理需求。

2、PMS计量数据采集

2.1 PMS平台搭建

做实“分散采集、集中控制”，即完善采集点，整合站内现有SCADA系统，增设控制室汇集所有控制系统信号。

其中，涉及重复性采集数据（分离器出口原油、污水、伴生气）对应更换了带RS485通讯协议的一次仪表；通过信号转化传回PLC最终汇总至PMS平台。

PMS平台设定处理逻辑后，如下示意图，定时生成相对应数据，当班员工仅需核实或修改即可。

2.2 PMS计量数据采集优势

通过PMS平台进行计量数据采集，优势有以下几点：

（1）、准确性高：

完美规避了人工录入可能会出现的问题，例如读数抄写错误或录入错误；

（2）、时效性强：

取代人工不可能同时采集多组数据的弊端，时效性强；

（3）、数据分析实时性优：

增加了三相分离器在线含水监测实时分析，出现异常点可及时快速做出反应，进行取样来确认异常；而人工取样化验延时性较高，在发现异常后采取加密监测化验，往往不得要领，鲜有侦测出运行波动点。

（4）、开放兼容性以及数据易处理性：

预留端口可以允许新增设备接驳或更换，进一步完善数据采集；只需较少人工进行审核校对，并且可以针对不同的权限账号拥有不同的数据处理功能。

2.3原油计量数据调用

通过PostgreSQL将所需数据整理保存为指定格式，然后通过ETL抓取至本地数据库即可（选用SQLSERVER 2014搭建）。

3、流量计（非计量交接）校验

负责分离器原油出口的为双转子流量计（容积类），该流量计特点是坚固可靠的计量室能确保永久、非调整的高精度和良好的重复性，而且精度不受介质压力和流量变化的影响。

负责分离器污水出口的为电磁流量计，该流量计的测量通道是一段无阻流检测件的光滑直管，所以不会产生因检测流量所形成的压力损失，适用于测量含有固体颗粒或纤维的液固二相流体，比如污水。

如何对两类流量计进行快捷高效的校验，除了标准体积管进行计量校验标定外，我们还考虑从以下思路进行标定。

3.1 立式金属计量罐

除了标准体积管进行计量校验标定外，我们可以使用立式金属计量罐来进行校验；根据《强制检定计量器具和检定周期表》，立式金属罐检定周期在48个月；在有限时间内（7：00-次日7：00，24h）通过流量计的液量对比立式金属计量罐液量变化进行标定，计算误差；

污水罐则可以采用注水罐进行标定。

3.2引入多相流量计进行参照

根据原油计量需求，黄四联合站在2021年初实施的信息化功能提升项目中，引进了多相流量计。多相流量计由于不同的物质对伽马射线的吸收率不同，可以测算油气水三相流中的含气率和含水率。在进行设备选型后，进行安装投运。

多相流量计主要分为两部分：

（1）、单能/双能伽马传感器分别负责测量含气率及含水率；使用的放射源是钡133，相对比较稳定（半衰期10.59年），只有在管线内原油密度发生较大变化时才需要重新标定；

（2）、文丘里管测算总体积流量其中包含了两个（间接）测量数值，压差和混合液密度；

介质流动至流型调整脱气后，取部分油液经双能伽马测出含水率；将含水率反馈回单能伽马测出工况条件下的含气率，最后通过文丘里管利用前后端静压差、含水率、含气率及油气水三相介质密度测算出混合液的总体积；

在调试后精度满足日常生产需要的前提下，通过较高频次积分测算，实现几乎全过程计量，可作为油、气、水流量计校验的参照模型之一。

3.3其他的标定办法

对于流量计的标定和校正，一般采用三种办法，即体积法、重量法和基准流量计法。体积法或重量法是通过测量一定时间内计量被校正流量计排出的流体体积或质量来实现的。

而基准流量计法是利用一个已校正过的精度等级较高的流量计作为被校正（标定）流量计的比较基准。我们可以使用便携式超声波流量计对其进行标定，但要考虑介质温度；根据中国石化采油助剂与机电产品质量监督检验中心出具报告来看，黄四联合站处理采出原油为低硫低酸中质原油；当介质温度过高时，管线内存有气体，将严重影响超声波流量计的检测数据。

流量计的标定精度取决于测量体积的容积或称量的秤、测量时间的仪表以及基准流量计的精度。

对实验而言，上述三种校正流量计的方法都可以使用。对小流量的液体流量计可以采用以量筒作为标准体积容器测量体积进行体积法标定，也可以采用天平测量质量进行标定；对大流量的液体流量计可以采用计量槽作为标准容器测量体积进行标定，或采用基准流量计法标定。而对小流量的气体流量计可采用体积法标定。

4、结语

从测量原理看，“传感器+软件”测量方法广泛应用，“无形”的算法和“有形”的传感器一样成为决定测量结果准确与否的关键。从计量器具看，智能化、网络化和嵌入式、芯片化成为计量器具发展的方向，越来越多的应用场景中“有形”的传统计量器具已经不复存在，测量和校准成为智能化系统平台的自带功能。在工业制造和交通、电力、环保等领域，计量器具在线联网成为一种趋势，为“无形”的计量数据的采集、流动创造了条件。

信息化、数字化转型是当下油气开采产业升级重要战略方向。而计量数字化只是全站数字化的一个开端。有我们的计量方式还较为薄弱，在石油行业中，已经涌现了一批像大港油田的先行者开始了探索，并取得了阶段成效，日趋成熟、可靠的技术方案值得我们去借鉴。

参考文献

[1]孙志鹏.云计算技术对油田信息化建设的影响力研究[J].建材与装饰，2018（48）：291-292.

[2]马德勇.联合站油量计量误差原因分析[J].油气田地面工

程,2012,02:54-55.