鹽穴儲氣庫造腔站空調水（shuǐ）流量計量（liàng）表選（xuǎn）型與可靠性分析

摘要:鹽穴儲氣庫在造腔過程中（zhōng），空調（diào）水流量計量表用於（yú）計量注人和排出液體體積，其（qí）可靠性直（zhí）接影響到造腔工程（chéng）師對（duì）造腔進度（dù）的監控，及相應施工計劃的安排（pái）。除定期檢測外，文章根據岩鹽中泥質不溶物膨（péng）鬆係數在一定（dìng）範圍這一特征，統計分析生產（chǎn）數據，評價其可靠性。結果（guǒ）表明，空調水流量計量表可靠性能滿足鹽穴（xué）儲氣庫造腔生產需要。
空調水流量計量表由流量傳感器和轉換器兩部（bù）分組成，與其他類型的流量計相比，空調（diào）水流量（liàng）計量表具有無壓損、口徑大（dà）、量程比寬、耐腐蝕、適用於高鑽度介質、性價比高等（děng）特點（diǎn），可充分減（jiǎn）小管道內（nèi）的阻力，符（fú）合節能降耗的要求。目前，空（kōng）調水（shuǐ）流量計量表已廣泛應用於造腔（qiāng）生產中，雖然經過定期檢測，但由於被測介質性質及流速等（děng）的影響，空調水流量計量表在造腔中的應（yīng）用效果並未評價。調研結果表（biǎo）明（míng），岩鹽中不溶物膨鬆係數在（zài）特定地區是常數，且往往在一定範圍內（nèi），可用生產中溶鹽體積、腔體實際體積、不溶物含量等參數表達。
本文通過介紹空調水流量計量表的測量原理，造腔地麵（miàn）工（gōng）藝，確定空調水流量（liàng）計量表在造（zào）腔站的（de）適用性，造腔（qiāng）站內空調水流量計量表的選型與安（ān）裝，明（míng）確一該類流（liú）量計的使用符合（hé）減小測量誤（wù）差及穩定性的要求，再根（gēn）據日（rì）常（cháng）生產中的注人液體、排出（chū）液體體積以（yǐ）及相應的濃度，對溶鹽體積進行計算，結合階（jiē）段造腔實（shí）際體積及不溶物含量，計算不溶物膨鬆係數，評價流量計的可靠性（xìng）。
1、電磁流盤計測量原理
空調水流量計量表（biǎo）是利用法拉*電（diàn）磁感應定（dìng）律測量，如圖1所示，用於測量電*與運動的流體構（gòu）成的回路中產生的電參數（shù），並根據公式換算成（chéng）流體速度，再測量流通截麵液位高度得到流通麵積，兩者相乘得到所測流量。


式中:Q為被測介質體積流（liú）量，m3/s ; Ue為直流式空調水流量（liàng）計量表用來測量流體（tǐ）橫越磁場時所感生的電動勢，V; B為磁感（gǎn）應（yīng）強（qiáng）度，T; L為電（diàn）*間距（jù），即測量管內徑（jìng），m;。為液體平均流速，m/s ; k為修正係數。

2、造腔站空調水流（liú）量計量（liàng）表（biǎo）選型
空（kōng）調水流量計量（liàng）表選型與安裝應根據工藝條件來確定，主要包括被測介質電導率（lǜ）、溫度、壓力、介質流量範圍、工藝管道的管徑、介質狀態，介質（zhì）的腐蝕性，工（gōng）藝管道材質等因素，保證測量的準確度，並根據環境（jìng）條件選擇防爆及防（fáng）護等級。
2.1造腔地麵工藝
造腔地麵工藝分為注水工藝和排鹵工藝。注水（shuǐ）過程中，淡水或淡鹵水通過離心泵增壓至（zhì）匯管，然後通過（guò）各井管線流（liú）量計計量，進入鹽層。排鹵過程為，溶鹽產生的鹵（lǔ）水依靠自身（shēn）壓力（lì）通過（guò）管道計量後，*終進人匯管外輸。
2.2選型及（jí）安裝
造腔站空調水流量計量表測量介質主要為鹵水或者淡鹵水，電導性較強，但具有較強的腐蝕性。采用的襯裏材料為聚四氟乙烯，電*材料選用哈氏合金（jīn）(HC)，耐腐蝕性能好，能有效預防（fáng）注人（rén）和排出液體含有顆粒雜質、飽（bǎo）和（hé）鹵水結晶等（děng）問題。防護等（děng）級選用IP65用以完全防止外（wài）物侵人並防噴射水進人（rén）。
在安裝位置方麵，各（gè）單井注水排鹵流量計在高低壓閥室，與注水泵機組隔（gé）離，接地良好。單井注水排鹵管道（dào）為DN150，流量計的前直管段長度為87cm，後直管段55cm，同時（shí），在回鹵的低壓閥室，空調水流量計（jì）量表安裝在介質（zhì）的上流處，符合空調水流量計量（liàng）表安裝要求。
3、造腔站電磁流*計可靠性分析
根據岩鹽（yán）中泥質不溶物膨鬆係數在一定範圍這一（yī）特征，通過對金壇儲氣庫的造腔井生產數據進行分析，計算（suàn）腔（qiāng）體溶鹽量，結合聲（shēng）呐測腔體積，計算不溶物膨鬆係數，檢驗空調水流量計量表計量的可靠性。
3.1、鹽層物理化學性質
金壇（tán）鹽岩層段岩性主要為鹽岩、含泥鹽岩夾（jiá）含鹽泥岩、鈣芒硝（xiāo）泥岩、雲質泥岩、泥岩、粉砂岩等。對於占鹽岩段so%以上的鹽岩層（céng），主要礦石以石鹽為主，其次為鈣芒硝、石膏，局部出現無水芒（máng）硝，雜質主要為粘土礦物，其次為（wéi）白雲岩、碳酸鹽岩等。石鹽的化（huà）學組成主（zhǔ）要是NaCI，占74.9%一（yī）90.8%，其次是Nat S04、CaSO4，其他鹽類甚微。
3.2造腔（qiāng）運行中溶鹽量計算（suàn）
由於日常造腔中，主要注人淡水或者淡鹵水，離子濃度非常（cháng）低，且日常化驗中測量（liàng）了（le）注人（rén）液體的氯離子（zǐ）濃（nóng）度，其他離子未（wèi）詳細測量（liàng），所以在（zài）進行溶解鹽體積計算時，注（zhù）人液（yè）體隻考慮氯離子。
由於每（měi）次測腔（qiāng）都有等待和（hé）準備時間，所以（yǐ）腔內鹵水濃度會繼續升高（gāo），腔體體積擴大。故該（gāi）階段溶鹽體積應按照式(9)計算:


式中:V,為日溶鹽體積，m3; VA為（wéi）日采鹽體（tǐ）積，m3 ;場餘（yú）為腔體擴大後未排（pái）出液體的溶鹽體積，m3 ; Vip1*a為腔（qiāng）體擴大後未排出液體體積，m3m剩赫為腔體（tǐ）擴大後未排出的液體中等效淡水溶（róng）劑質量，kg；V排-為日（rì）排出液體體積，m3m瑰為日（rì）注人液體體積，m3; C排為日排出液體氯化鈉質量體積濃度，歲1; C排-為日注人（rén）液體氯化鈉質量（liàng）體積濃度，g/l；C注為日排出液體密度，kg/m3 ; p注（zhù）為日注人液體密度，kg/m3，P氯化鈉（nà）為（wéi）氯化鈉密度（dù），kg/m3 ; p水（shuǐ）為水的密度，kg/m3 ; V8為階段溶（róng）鹽體積，m3 ; C聲為聲呐測量時腔體內氯化鈉質量體積濃度，g/1; P聲為聲呐測量時（shí）腔體內液體密（mì）度，kg/m3kg/M。
由於2016年前並未進行注水濃度化驗（yàn），所以本文選（xuǎn）擇了2016年至2017年（nián）進（jìn）行（háng）造腔並在該時間段內完成設定造腔階段的井（jǐng）進行統計分析（xī），結果如表1所示。
3.3膨鬆係數
鹽岩礦（kuàng）床不論品位多高，都普遍存在著水（shuǐ）不溶物，主（zhǔ）要分布在鹽（yán）岩層（céng）內及夾層中。由於金壇鹽礦不溶物中的一大部分屬於（yú）泥岩，主要以粘土礦物中以（yǐ）伊利石為主，其（qí）次為伊/蒙混層，無高（gāo）嶺石，這些枯土礦物的強吸水性及吸水後*易膨鬆性，會（huì）減（jiǎn）少（shǎo）腔體有（yǒu）效體積，所（suǒ）以實際溶解鹽的體積並不是腔體體積，它們之間（jiān）存在（zài）以下關係:
式中:Vf為階段腔體有效體積，m3 ; V.為階段溶解的固體鹽體積，m3;。為階段鹽岩中不溶（róng）物比例，小數;月為階段鹽岩中不溶物崩落以後的膨鬆係數，常數。
根據實（shí）驗，金壇儲氣庫不溶（róng）物膨鬆係數在1.5-3範圍。由（yóu）於鹽穴造腔高度近150 m，含多個夾層，夾層（céng）含粘土礦物含量不同，所以（yǐ）膨（péng）鬆係（xì）數不同，同時夾層的厚度（dù）不同，所以利用該（gāi）方法模擬的腔體體積的評價應根據不同造腔階段來進行。表（biǎo）1列舉了2017年測腔井的階段造腔體積及該階段不（bú）溶物含量，並計算該階段的不（bú）溶物膨鬆係數。
從表1可以看出，除竹井外，其他井不溶物膨鬆係數均（jun1）在1.5-3範圍，說明造腔站內的空（kōng）調水流量計量表的準確性和穩定性能夠滿足生（shēng）產的需（xū）要。
3.4誤差分析
根據該方法對鹽穴儲氣庫電（diàn）磁流*計（jì）效果進行評（píng）價時，不溶物膨（péng）鬆係數計算誤差主要受下列因素影（yǐng）響。
(1) 注（zhù）人液體溶液質量濃度化驗誤差。受鹽廠清雄等因素影響，當日供應的淡鹵水濃度可能會出現上午（wǔ）高，下午低的情況，而每天淡水供應化驗（yàn）的濃度（dù）隻有上午一個參數，所以對（duì）計算（suàn）結果有一定影響。該誤差可通（tōng）過增加（jiā）濃度化驗次數得（dé）到有效解決。
(2) 由注人（rén）液體中硫酸鈉、硫酸鈣等含（hán）*的不確定引起的誤差（chà），但這些礦物在溶液中含量非常少.在一個造腔（qiāng）階段內（nèi）其影響可忽略。
(3) 流量（liàng）計計量誤差。現（xiàn）場選用的（de）是準確度等級為0.5級的流量（liàng）計。檢測報告顯示，流量計實際相對示值（zhí）誤差較大，這可能導致計算的（de）不溶物（wù）膨鬆係數偏離正常範圍。以77井（jǐng）為例，如表2所示，注人端流量計Fri在30 m'/h時，相對示值誤差達6%，在90 m'/h時，相對示（shì）值誤差為3%,明顯大於排出端流量計F12在對應檢測點的相對示值誤差（chà）。同時，生產（chǎn）數據顯示，T7井在該造腔階段，Fri示值在30一80 m3/h範圍，這直（zhí）接導致了（le）計算的注人鹽量偏大，而溶鹽（yán）量偏小，*終使不溶物膨鬆係數（shù）偏（piān）低。考（kǎo）慮（lǜ）到注人液體溶液質量濃度化驗誤差對於所有同期造腔井（jǐng）的不溶物膨鬆係數影響結果相近，而除17井外（wài），其他井（jǐng）不溶物膨鬆係數都（dōu）在正（zhèng）常範圍內（nèi），所以流量計Fri實際（jì）側（cè）量誤差大是導致竹井不溶物膨鬆係數偏小的主要原因。
從表2中可以看出，隨流速的增大，相對示值（zhí）誤差（chà）逐漸減小。這可能是由於測量的流體內部（bù）雜質在管道內易形成沉澱，雖然采用了（le）聚四氛乙烯作為襯裏材料保護（hù）電*，但是在低速流狀態下，這些沉澱附著於內襯的表麵（miàn）使測盆結果發生偏差，所以電磁流皿計實際測量誤差必將隨著時間的推移而逐漸增大。為提高空（kōng）調水流量計量表在鹽穴（xué）儲氣庫造腔過程中的測量精度，可采用以下方法。
(1) 調整工藝，在可控範圍內提高流速，減（jiǎn）少雜質沉澱.提高測*精度。
(2) 定期清（qīng）理流量計。
(3) 對於檢測過程中發現的誤差值超過*大允許（xǔ）誤差的流（liú）A計，儀表係數偏離原出廠標定的儀（yí）表（biǎo）係數時，可根據檢測機構的檢測結果進行儀（yí）表係數校準。
4、結束（shù）語
綜上所述，空調水流量（liàng）計量表的準確性和（hé）穩定性能夠滿足鹽穴儲氣庫造腔的需（xū）要。但是（shì），空調水流（liú）量計量表在鹽穴儲（chǔ）氣庫使用中，受待測液體不純的影（yǐng）響，實際的側量誤差**間（jiān）的推移而逐漸增（zēng）大，特別是在低流速的（de）情況（kuàng）下，相（xiàng）對示值誤差明顯較大。造腔設計者可根據特定地區岩鹽中不溶物膨鬆（sōng）係數在一定（dìng）範圍內這一特征，進行生產分析，評價流*計計量在使用中的可靠性。對於不溶物（wù）膨鬆係數不在（zài）特定範圍內的井，排（pái）除濃度檢驗影響後，可通（tōng）過提高流速，定期清理流量計，儀表（biǎo）係數校準等（děng）方式提高測皿的數據的準確（què）性，以便於合理安排造腔計（jì）劃.指導造腔施工。

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