電磁流量計(jì)在鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)造腔過(guò)程中的應(yīng)用
鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)在造腔過(guò)程中, 電磁流量計(jì)用于計(jì)量注入和排出液體體積, 其可靠性直接影響到造腔工程師對(duì)造腔進(jìn)度的監(jiān)控, 及相應(yīng)施工計(jì)劃的安排。除定期檢測(cè)外, 文章根據(jù)巖鹽中泥質(zhì)不溶物膨松系數(shù)在一定范圍這一特征, 統(tǒng)計(jì)分析生產(chǎn)數(shù)據(jù), 評(píng)價(jià)其可靠性。結(jié)果表明, 電磁流量計(jì)可靠性能滿足鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)造腔生產(chǎn)需要。
電磁流量計(jì)由流量傳感器和轉(zhuǎn)換器兩部分組成, 與其他類型的流量計(jì)相比, 電磁流量計(jì)具有無(wú)壓損、口徑大、量程比寬、耐腐蝕、適用于高黏度介質(zhì)、性價(jià)比高等特點(diǎn)[14], 可充分減小管道內(nèi)的阻力, 符合節(jié)能降耗的要求。目前, 電磁流量計(jì)已廣泛應(yīng)用于造腔生產(chǎn)中, 雖然經(jīng)過(guò)定期檢測(cè), 但由于被測(cè)介質(zhì)性質(zhì)及流速等的影響, 電磁流量計(jì)在造腔中的應(yīng)用效果并未評(píng)價(jià)。調(diào)研結(jié)果表明[46], 巖鹽中不溶物膨松系數(shù)在特定地區(qū)是常數(shù), 且往往在一定范圍內(nèi), 可用生產(chǎn)中溶鹽體積、腔體實(shí)際體積、不溶物含量等參數(shù)表達(dá)。
本文通過(guò)介紹電磁流量計(jì)的測(cè)量原理, 造腔地面工藝, 確定電磁流量計(jì)在造腔站的適用性, 造腔站內(nèi)電磁流量計(jì)的選型與安裝, 明確該類流量計(jì)的使用符合減小測(cè)量誤差及穩(wěn)定性的要求, 再根據(jù)曰常生產(chǎn)中的注人液體、排出液體體積以及相應(yīng)的濃度, 對(duì)溶鹽體積進(jìn)行計(jì)算, 結(jié)合階段造腔實(shí)際體積及不溶物含量, 計(jì)算不溶物膨松系數(shù), 評(píng)價(jià)流量計(jì)的可靠性。
1、電磁流量計(jì)測(cè)量原理：
電磁流量計(jì)是利用法拉第電磁感應(yīng)定律測(cè)量, 如圖1所示, 用于測(cè)量電極與運(yùn)動(dòng)的流體構(gòu)成的回路中產(chǎn)生的電參數(shù), 并根據(jù)公式換算成流體速度, 再測(cè)量流通截面液位高度得到流通面積, 兩者相乘得到所測(cè)流量。Ue=kBLv (l) Q=fTT^V (2) 式中:為被測(cè)介質(zhì)體積流量, m3/s;%為直流式電磁流量計(jì)用來(lái)測(cè)量流體橫越磁場(chǎng)時(shí)所感生的電動(dòng)勢(shì), V; 6為磁感應(yīng)強(qiáng)度, T; L為電極間距, 即測(cè)量管內(nèi)徑, m; v為液體平均流速, m/s; A為修正系數(shù)。
圖1電磁流量計(jì)工作原理圖
2、造腔站電磁流量計(jì)選型：
電磁流量選型與安裝應(yīng)根據(jù)工藝條件來(lái)確定, 主要包括被測(cè)介質(zhì)電導(dǎo)率、溫度、壓力、介質(zhì)流量范圍、工藝管道的管徑、介質(zhì)狀態(tài), 介質(zhì)的腐蝕性, 工藝管道材質(zhì)等因素, 保證測(cè)量的準(zhǔn)確度, 并根據(jù)環(huán)境條件選擇防爆及防護(hù)等級(jí)。
2.1、造腔地面工藝：
造腔地面工藝分為注水工藝和排鹵工藝。注7jC過(guò)程中, 淡水或淡鹵水通過(guò)離心泵增壓至匯管, 然后通過(guò)各井管線流量計(jì)計(jì)量, 進(jìn)人鹽層。排鹵過(guò)程為, 溶鹽產(chǎn)生的鹵水依靠自身壓力通過(guò)管道計(jì)量后, ***終進(jìn)人匯管外輸。
2.2、選型及安裝：
造腔站電磁流量計(jì)測(cè)量介質(zhì)主要為鹵水或者淡鹵水, 電導(dǎo)性較強(qiáng), 但具有較強(qiáng)的腐蝕性。采用的襯里材料為聚四氟乙烯 (PTFE) , 電極材料選用哈氏合金 (HC) , 耐腐蝕性能好, 能有效預(yù)防注人和排出液體含有顆粒雜質(zhì)、飽和鹵水結(jié)晶等問(wèn)題。防護(hù)等級(jí)選用IP65用以完全防止外物侵入并防噴射水進(jìn)人。在安裝位置方面, 各單井注水排商流量計(jì)在高低壓閥室, 與注水泵機(jī)組隔離, 接地良好。單井注水排鹵管道為DN150, 流量計(jì)的前直管段長(zhǎng)度為87 cm, 后直管段55 cm, 同時(shí), 在回鹵的低壓閥室, 電磁流量計(jì)安裝在介質(zhì)的上流處, 符合電磁流量計(jì)安裝要求[78]。
3、造腔站電磁流量計(jì)可靠性分析：
根據(jù)巖鹽中泥質(zhì)不溶物膨松系數(shù)在一定范圍這一特征, 通過(guò)對(duì)金壇儲(chǔ)氣庫(kù)的造腔井生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析, 計(jì)算腔體溶鹽量, 結(jié)合聲響測(cè)腔體積, 計(jì)算不溶物膨松系數(shù), 檢驗(yàn)電磁流量計(jì)計(jì)量的可靠性。
3.1、鹽層物理化學(xué)性質(zhì)：
金壇鹽巖層段巖性主要為鹽巖、含泥鹽巖夾含鹽泥巖、鈣芒硝泥巖、云質(zhì)泥巖、泥巖、粉砂巖等。對(duì)于占鹽巖段80%以上的鹽巖層, 主要礦石以石鹽為主, 其次為鈣芒硝、石膏, 局部出現(xiàn)無(wú)水芒硝, 雜質(zhì)主要為粘土礦物, 其次為白云巖、碳酸鹽巖等。石鹽的化學(xué)組成主要是NaCl, 占74.9%90.8%, 其次是Na2S04、CaS04, 其他鹽類甚微。
3.2、造腔運(yùn)行中溶鹽量計(jì)算：
由于日常造腔中, 主要注人淡水或者淡鹵水, 離子濃度非常低, 且日?；?yàn)中測(cè)量了注人液體的氯離子濃度, 其他離子未詳細(xì)測(cè)量, 所以在進(jìn)行溶解鹽體積計(jì)算時(shí), 注人液體只考慮氯離子。心=心+7剩余⑷P采= (1排·C排-P注·C注) /p氣化鈉 (5) ^剩余=^'剩余液.C排’P* (化鈉 (6) ^剩余液=m剩余水/ (0排G排) (7) 771剩余水= (y注.蘆注P注.C注) 8由于每次測(cè)腔都有等待和準(zhǔn)備時(shí)間, 所以腔內(nèi)鹵水濃度會(huì)繼續(xù)升高, 腔體體積擴(kuò)大。故該階段溶鹽體積應(yīng)按照式 (9) 計(jì)算:階段溶鹽體積Fs=X?+5>剩余水+ (P聲-C聲) x C聲+p氣化銷 (9) 式中:心為日溶鹽體積, m3;心為日采鹽體積, m3;為腔體擴(kuò)大后未排出液體的溶鹽體積, m3;為腔體擴(kuò)大后未排出液體體積, m3;為腔體擴(kuò)大后未排出的液體中等效淡水溶劑質(zhì)量, kg;化為日排出液體體積, m3; F注為日注人液體體積, m3;為日排出液體氯化鈉質(zhì)量體積濃度, g/l; (^為日注入液體氯化鈉質(zhì)量體積濃度, g/1; P排為曰排出液體密度, kg/m3; p注為日注入液體密度, kg/m3;氯化鈉密度, kg/m3;以為水的密度, kg/m3;為階段溶鹽體積, m3;為聲吶測(cè)量時(shí)腔體內(nèi)氯化鈉質(zhì)量體積濃度, g/1;為聲吶測(cè)量時(shí)腔體內(nèi)液體密度, kg/m30由于2016年前并未進(jìn)行注水濃度化驗(yàn), 所以本文選擇了2016年至2017年進(jìn)行造腔并在該時(shí)間段內(nèi)完成設(shè)定造腔階段的井進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析, 結(jié)果如表1所示。表1金壇儲(chǔ)氣庫(kù)20162017年完成設(shè)定造腔階段的井溶鹽量及不溶物膨松系數(shù)計(jì)算結(jié)果序號(hào)井名階段聲吶體積An3階段不溶物含量階段溶鹽體積/m3不溶物膨松系數(shù)1T151 4910.17663 0371.92'T242 439.70. 20884 1222.93T338 477. 30. 22749 772.341.84T428 774.40. 20843 190.342.35T514 954.40.14719 537.282.46T639 4650.18144 591. 821.5續(xù)表序號(hào)井名階段聲吶體積/m3階段不溶物含量階段溶鹽體積/m3不溶物膨松系數(shù)7T724 276.
30.269'28 561. 641.48T833 216.50. 20341 432.31.89T928 783.70. 28136 815. 591.610T1024 649.40. 28244 977.062.211T1123 079. 30.2544 361. 372.43.3
膨松系數(shù)鹽巖礦床不論品位多髙, 都普遍存在著水不溶物, 主要分布在鹽巖層內(nèi)及夾層中。由于金壇鹽礦不溶物中的一大部分屬于泥巖, 主要以粘土礦物中以伊利石為主, 其次為伊/蒙混層, 無(wú)高嶺石, 這些粘土礦物的強(qiáng)吸水性及吸水后極易膨松性, 會(huì)減少腔體有效體積, 所以實(shí)際溶解鹽的體積并不是腔體體積, 它們之間存在以下關(guān)系式中:K為階段腔體有效體積, m3; 1為階段溶解的固體鹽體積, m3;«為階段鹽巖中不溶物比例, 小數(shù);盧為階段鹽巖中不溶物崩落以后的膨松系數(shù), 常數(shù)。根據(jù)實(shí)驗(yàn), 金壇儲(chǔ)氣庫(kù)不溶物膨松系數(shù)在1.53范圍。由于鹽穴造腔高度近150 m, 含多個(gè)夾層, 夾層含粘土礦物含量不同, 所以膨松系數(shù)不同, 同時(shí)夾層的厚度不同, 所以利用該方法模擬的腔體體積的評(píng)價(jià)應(yīng)根據(jù)不同造腔階段來(lái)進(jìn)行。.表1列舉了2017年測(cè)腔井的階段造腔體積及該階段不溶物含量, 并計(jì)算該階段的不溶物膨松系數(shù)。從表1可以看出, 除T7井外, 其他井不溶物膨松系數(shù)均在1.53范圍, 說(shuō)明造腔站內(nèi)的電磁流量計(jì)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性能夠滿足生產(chǎn)的需要。
3.4、誤差分析：
根據(jù)該方法對(duì)鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)電磁流量計(jì)效果進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí), 不溶物膨松系數(shù)計(jì)算誤差主要受下列因素影響。
(1) 注人液體溶液質(zhì)量濃度化驗(yàn)誤差。受鹽廠清罐等因素影響, 當(dāng)日供應(yīng)的淡鹵水濃度可能會(huì)出現(xiàn)上午高, 下午低的情況, 而每天淡水供應(yīng)化驗(yàn)的濃度只有上午一個(gè)參數(shù), 所以對(duì)計(jì)算結(jié)果有一定影響。該誤差可通過(guò)增加濃度化驗(yàn)次數(shù)得到有效解決。
(2) 由注人液體中硫酸鈉、硫酸鈣等含量的不確定引起的誤差, 但這些礦物在溶液中含量非常少, 在一個(gè)造腔階段內(nèi)其影響可忽略。
(3) 流量計(jì)計(jì)量誤差?，F(xiàn)場(chǎng)選用的是準(zhǔn)確度等級(jí)為0.5級(jí)的流量計(jì)。檢測(cè)報(bào)告顯示, 流量計(jì)實(shí)際相對(duì)示值誤差較大, 這可能導(dǎo)致計(jì)算的不溶物膨松系數(shù)偏離正常范圍。以T7井為例, 如表2所示, 注入端流量計(jì)FT1在30m3/h時(shí), 相對(duì)示值誤差達(dá)6%, 在90 m3/h時(shí), 相對(duì)示值誤差為3%, 明顯大于排出端流量計(jì)FT2在對(duì)應(yīng)檢測(cè)點(diǎn)的相對(duì)示值誤差。同時(shí), 生產(chǎn)數(shù)據(jù)顯示, T7井在該造腔階段, FT1示值在3080 m3/h范圍, 這直接導(dǎo)致了計(jì)算的注入鹽量偏大, 而溶鹽量偏小, ***終使不落物膨松系數(shù)偏低。考慮到注人液體溶液質(zhì)量濃度化驗(yàn)誤差對(duì)于所有同期造腔井的不溶物膨松系數(shù)影響結(jié)果相近, 而除T7井外, 其他井不溶物膨松系數(shù)都在正常范圍內(nèi), 所以流量計(jì)FT1實(shí)際測(cè)量誤差大是導(dǎo)致T7井不溶物膨松系數(shù)偏小的主要原因。表2 T7井電磁流量計(jì)檢測(cè)結(jié)果流量計(jì)壓力/MPa溫度/丈介質(zhì)投產(chǎn)年份標(biāo)準(zhǔn)流量/ (m3/h) 實(shí)測(cè)流量/ (m3/h) 相對(duì)示值誤差/%30. 3432.306FT16.225淡鹵水200690.0492. 923180. 84182. 410.830.1231.083FI20.329鹵水201490.3290.850.6從表2中可以看出, 隨流速的增大, 相對(duì)示值誤差逐漸減小。這可能是由于測(cè)量的流體內(nèi)部雜質(zhì)在管道內(nèi)易形成沉淀, 雖然采用了聚四氟乙烯作為襯里材料保護(hù)電極, 但是在低速流狀態(tài)下, 這些沉淀附著于內(nèi)襯的表面使測(cè)量結(jié)果發(fā)生偏差, 所以電磁流量計(jì)實(shí)際測(cè)量誤差必將隨著時(shí)間的推移而逐漸增大。為提高電磁流量計(jì)在鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)造腔過(guò)程中的測(cè)量精度, 可采用以下方法。
(1) 調(diào)整工藝, 在可控范圍內(nèi)提髙流速, 減少雜質(zhì)沉淀, 提高測(cè)量精度。
(2) 定期清理流量計(jì)。
(3) 對(duì)于檢測(cè)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的誤差值超過(guò)***大允許誤差的流量計(jì), 儀表系數(shù)偏離原出廠標(biāo)定的儀表系數(shù)時(shí), 可根據(jù)檢測(cè)機(jī)構(gòu)的檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行儀表系數(shù)校準(zhǔn)。
4、結(jié)束語(yǔ)：
綜上所述, 電磁流量計(jì)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性能夠滿足鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)造腔的需要。但是, 電磁流量計(jì)在鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)使用中, 受待測(cè)液體不純的影響, 實(shí)際的測(cè)量誤差隨時(shí)間的推移而逐漸增大, 特別是在低流速的情況下, 相對(duì)示值誤差明顯較大。造腔設(shè)計(jì)者可根據(jù)特定地區(qū)巖鹽中不溶物膨松系數(shù)在一定范圍內(nèi)這一特征, 進(jìn)行生產(chǎn)分析, 評(píng)價(jià)流量計(jì)計(jì)量在使用中的可靠性。對(duì)于不溶物膨松系數(shù)不在特定范圍內(nèi)的井, 排除濃度檢驗(yàn)影響后, 可通過(guò)提高流速, 定期清理流量計(jì), 儀表系數(shù)校準(zhǔn)等方式提高測(cè)量的數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性, 以便于合理安排造腔計(jì)劃, 指導(dǎo)造腔施工。
本文通過(guò)介紹電磁流量計(jì)的測(cè)量原理, 造腔地面工藝, 確定電磁流量計(jì)在造腔站的適用性, 造腔站內(nèi)電磁流量計(jì)的選型與安裝, 明確該類流量計(jì)的使用符合減小測(cè)量誤差及穩(wěn)定性的要求, 再根據(jù)曰常生產(chǎn)中的注人液體、排出液體體積以及相應(yīng)的濃度, 對(duì)溶鹽體積進(jìn)行計(jì)算, 結(jié)合階段造腔實(shí)際體積及不溶物含量, 計(jì)算不溶物膨松系數(shù), 評(píng)價(jià)流量計(jì)的可靠性。
1、電磁流量計(jì)測(cè)量原理：
電磁流量計(jì)是利用法拉第電磁感應(yīng)定律測(cè)量, 如圖1所示, 用于測(cè)量電極與運(yùn)動(dòng)的流體構(gòu)成的回路中產(chǎn)生的電參數(shù), 并根據(jù)公式換算成流體速度, 再測(cè)量流通截面液位高度得到流通面積, 兩者相乘得到所測(cè)流量。Ue=kBLv (l) Q=fTT^V (2) 式中:為被測(cè)介質(zhì)體積流量, m3/s;%為直流式電磁流量計(jì)用來(lái)測(cè)量流體橫越磁場(chǎng)時(shí)所感生的電動(dòng)勢(shì), V; 6為磁感應(yīng)強(qiáng)度, T; L為電極間距, 即測(cè)量管內(nèi)徑, m; v為液體平均流速, m/s; A為修正系數(shù)。
圖1電磁流量計(jì)工作原理圖
2、造腔站電磁流量計(jì)選型：
電磁流量選型與安裝應(yīng)根據(jù)工藝條件來(lái)確定, 主要包括被測(cè)介質(zhì)電導(dǎo)率、溫度、壓力、介質(zhì)流量范圍、工藝管道的管徑、介質(zhì)狀態(tài), 介質(zhì)的腐蝕性, 工藝管道材質(zhì)等因素, 保證測(cè)量的準(zhǔn)確度, 并根據(jù)環(huán)境條件選擇防爆及防護(hù)等級(jí)。
2.1、造腔地面工藝：
造腔地面工藝分為注水工藝和排鹵工藝。注7jC過(guò)程中, 淡水或淡鹵水通過(guò)離心泵增壓至匯管, 然后通過(guò)各井管線流量計(jì)計(jì)量, 進(jìn)人鹽層。排鹵過(guò)程為, 溶鹽產(chǎn)生的鹵水依靠自身壓力通過(guò)管道計(jì)量后, ***終進(jìn)人匯管外輸。
2.2、選型及安裝：
造腔站電磁流量計(jì)測(cè)量介質(zhì)主要為鹵水或者淡鹵水, 電導(dǎo)性較強(qiáng), 但具有較強(qiáng)的腐蝕性。采用的襯里材料為聚四氟乙烯 (PTFE) , 電極材料選用哈氏合金 (HC) , 耐腐蝕性能好, 能有效預(yù)防注人和排出液體含有顆粒雜質(zhì)、飽和鹵水結(jié)晶等問(wèn)題。防護(hù)等級(jí)選用IP65用以完全防止外物侵入并防噴射水進(jìn)人。在安裝位置方面, 各單井注水排商流量計(jì)在高低壓閥室, 與注水泵機(jī)組隔離, 接地良好。單井注水排鹵管道為DN150, 流量計(jì)的前直管段長(zhǎng)度為87 cm, 后直管段55 cm, 同時(shí), 在回鹵的低壓閥室, 電磁流量計(jì)安裝在介質(zhì)的上流處, 符合電磁流量計(jì)安裝要求[78]。
3、造腔站電磁流量計(jì)可靠性分析：
根據(jù)巖鹽中泥質(zhì)不溶物膨松系數(shù)在一定范圍這一特征, 通過(guò)對(duì)金壇儲(chǔ)氣庫(kù)的造腔井生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析, 計(jì)算腔體溶鹽量, 結(jié)合聲響測(cè)腔體積, 計(jì)算不溶物膨松系數(shù), 檢驗(yàn)電磁流量計(jì)計(jì)量的可靠性。
3.1、鹽層物理化學(xué)性質(zhì)：
金壇鹽巖層段巖性主要為鹽巖、含泥鹽巖夾含鹽泥巖、鈣芒硝泥巖、云質(zhì)泥巖、泥巖、粉砂巖等。對(duì)于占鹽巖段80%以上的鹽巖層, 主要礦石以石鹽為主, 其次為鈣芒硝、石膏, 局部出現(xiàn)無(wú)水芒硝, 雜質(zhì)主要為粘土礦物, 其次為白云巖、碳酸鹽巖等。石鹽的化學(xué)組成主要是NaCl, 占74.9%90.8%, 其次是Na2S04、CaS04, 其他鹽類甚微。
3.2、造腔運(yùn)行中溶鹽量計(jì)算：
由于日常造腔中, 主要注人淡水或者淡鹵水, 離子濃度非常低, 且日?；?yàn)中測(cè)量了注人液體的氯離子濃度, 其他離子未詳細(xì)測(cè)量, 所以在進(jìn)行溶解鹽體積計(jì)算時(shí), 注人液體只考慮氯離子。心=心+7剩余⑷P采= (1排·C排-P注·C注) /p氣化鈉 (5) ^剩余=^'剩余液.C排’P* (化鈉 (6) ^剩余液=m剩余水/ (0排G排) (7) 771剩余水= (y注.蘆注P注.C注) 8由于每次測(cè)腔都有等待和準(zhǔn)備時(shí)間, 所以腔內(nèi)鹵水濃度會(huì)繼續(xù)升高, 腔體體積擴(kuò)大。故該階段溶鹽體積應(yīng)按照式 (9) 計(jì)算:階段溶鹽體積Fs=X?+5>剩余水+ (P聲-C聲) x C聲+p氣化銷 (9) 式中:心為日溶鹽體積, m3;心為日采鹽體積, m3;為腔體擴(kuò)大后未排出液體的溶鹽體積, m3;為腔體擴(kuò)大后未排出液體體積, m3;為腔體擴(kuò)大后未排出的液體中等效淡水溶劑質(zhì)量, kg;化為日排出液體體積, m3; F注為日注人液體體積, m3;為日排出液體氯化鈉質(zhì)量體積濃度, g/l; (^為日注入液體氯化鈉質(zhì)量體積濃度, g/1; P排為曰排出液體密度, kg/m3; p注為日注入液體密度, kg/m3;氯化鈉密度, kg/m3;以為水的密度, kg/m3;為階段溶鹽體積, m3;為聲吶測(cè)量時(shí)腔體內(nèi)氯化鈉質(zhì)量體積濃度, g/1;為聲吶測(cè)量時(shí)腔體內(nèi)液體密度, kg/m30由于2016年前并未進(jìn)行注水濃度化驗(yàn), 所以本文選擇了2016年至2017年進(jìn)行造腔并在該時(shí)間段內(nèi)完成設(shè)定造腔階段的井進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析, 結(jié)果如表1所示。表1金壇儲(chǔ)氣庫(kù)20162017年完成設(shè)定造腔階段的井溶鹽量及不溶物膨松系數(shù)計(jì)算結(jié)果序號(hào)井名階段聲吶體積An3階段不溶物含量階段溶鹽體積/m3不溶物膨松系數(shù)1T151 4910.17663 0371.92'T242 439.70. 20884 1222.93T338 477. 30. 22749 772.341.84T428 774.40. 20843 190.342.35T514 954.40.14719 537.282.46T639 4650.18144 591. 821.5續(xù)表序號(hào)井名階段聲吶體積/m3階段不溶物含量階段溶鹽體積/m3不溶物膨松系數(shù)7T724 276.
30.269'28 561. 641.48T833 216.50. 20341 432.31.89T928 783.70. 28136 815. 591.610T1024 649.40. 28244 977.062.211T1123 079. 30.2544 361. 372.43.3
膨松系數(shù)鹽巖礦床不論品位多髙, 都普遍存在著水不溶物, 主要分布在鹽巖層內(nèi)及夾層中。由于金壇鹽礦不溶物中的一大部分屬于泥巖, 主要以粘土礦物中以伊利石為主, 其次為伊/蒙混層, 無(wú)高嶺石, 這些粘土礦物的強(qiáng)吸水性及吸水后極易膨松性, 會(huì)減少腔體有效體積, 所以實(shí)際溶解鹽的體積并不是腔體體積, 它們之間存在以下關(guān)系式中:K為階段腔體有效體積, m3; 1為階段溶解的固體鹽體積, m3;«為階段鹽巖中不溶物比例, 小數(shù);盧為階段鹽巖中不溶物崩落以后的膨松系數(shù), 常數(shù)。根據(jù)實(shí)驗(yàn), 金壇儲(chǔ)氣庫(kù)不溶物膨松系數(shù)在1.53范圍。由于鹽穴造腔高度近150 m, 含多個(gè)夾層, 夾層含粘土礦物含量不同, 所以膨松系數(shù)不同, 同時(shí)夾層的厚度不同, 所以利用該方法模擬的腔體體積的評(píng)價(jià)應(yīng)根據(jù)不同造腔階段來(lái)進(jìn)行。.表1列舉了2017年測(cè)腔井的階段造腔體積及該階段不溶物含量, 并計(jì)算該階段的不溶物膨松系數(shù)。從表1可以看出, 除T7井外, 其他井不溶物膨松系數(shù)均在1.53范圍, 說(shuō)明造腔站內(nèi)的電磁流量計(jì)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性能夠滿足生產(chǎn)的需要。
3.4、誤差分析：
根據(jù)該方法對(duì)鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)電磁流量計(jì)效果進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí), 不溶物膨松系數(shù)計(jì)算誤差主要受下列因素影響。
(1) 注人液體溶液質(zhì)量濃度化驗(yàn)誤差。受鹽廠清罐等因素影響, 當(dāng)日供應(yīng)的淡鹵水濃度可能會(huì)出現(xiàn)上午高, 下午低的情況, 而每天淡水供應(yīng)化驗(yàn)的濃度只有上午一個(gè)參數(shù), 所以對(duì)計(jì)算結(jié)果有一定影響。該誤差可通過(guò)增加濃度化驗(yàn)次數(shù)得到有效解決。
(2) 由注人液體中硫酸鈉、硫酸鈣等含量的不確定引起的誤差, 但這些礦物在溶液中含量非常少, 在一個(gè)造腔階段內(nèi)其影響可忽略。
(3) 流量計(jì)計(jì)量誤差?，F(xiàn)場(chǎng)選用的是準(zhǔn)確度等級(jí)為0.5級(jí)的流量計(jì)。檢測(cè)報(bào)告顯示, 流量計(jì)實(shí)際相對(duì)示值誤差較大, 這可能導(dǎo)致計(jì)算的不溶物膨松系數(shù)偏離正常范圍。以T7井為例, 如表2所示, 注入端流量計(jì)FT1在30m3/h時(shí), 相對(duì)示值誤差達(dá)6%, 在90 m3/h時(shí), 相對(duì)示值誤差為3%, 明顯大于排出端流量計(jì)FT2在對(duì)應(yīng)檢測(cè)點(diǎn)的相對(duì)示值誤差。同時(shí), 生產(chǎn)數(shù)據(jù)顯示, T7井在該造腔階段, FT1示值在3080 m3/h范圍, 這直接導(dǎo)致了計(jì)算的注入鹽量偏大, 而溶鹽量偏小, ***終使不落物膨松系數(shù)偏低。考慮到注人液體溶液質(zhì)量濃度化驗(yàn)誤差對(duì)于所有同期造腔井的不溶物膨松系數(shù)影響結(jié)果相近, 而除T7井外, 其他井不溶物膨松系數(shù)都在正常范圍內(nèi), 所以流量計(jì)FT1實(shí)際測(cè)量誤差大是導(dǎo)致T7井不溶物膨松系數(shù)偏小的主要原因。表2 T7井電磁流量計(jì)檢測(cè)結(jié)果流量計(jì)壓力/MPa溫度/丈介質(zhì)投產(chǎn)年份標(biāo)準(zhǔn)流量/ (m3/h) 實(shí)測(cè)流量/ (m3/h) 相對(duì)示值誤差/%30. 3432.306FT16.225淡鹵水200690.0492. 923180. 84182. 410.830.1231.083FI20.329鹵水201490.3290.850.6從表2中可以看出, 隨流速的增大, 相對(duì)示值誤差逐漸減小。這可能是由于測(cè)量的流體內(nèi)部雜質(zhì)在管道內(nèi)易形成沉淀, 雖然采用了聚四氟乙烯作為襯里材料保護(hù)電極, 但是在低速流狀態(tài)下, 這些沉淀附著于內(nèi)襯的表面使測(cè)量結(jié)果發(fā)生偏差, 所以電磁流量計(jì)實(shí)際測(cè)量誤差必將隨著時(shí)間的推移而逐漸增大。為提高電磁流量計(jì)在鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)造腔過(guò)程中的測(cè)量精度, 可采用以下方法。
(1) 調(diào)整工藝, 在可控范圍內(nèi)提髙流速, 減少雜質(zhì)沉淀, 提高測(cè)量精度。
(2) 定期清理流量計(jì)。
(3) 對(duì)于檢測(cè)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的誤差值超過(guò)***大允許誤差的流量計(jì), 儀表系數(shù)偏離原出廠標(biāo)定的儀表系數(shù)時(shí), 可根據(jù)檢測(cè)機(jī)構(gòu)的檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行儀表系數(shù)校準(zhǔn)。
4、結(jié)束語(yǔ)：
綜上所述, 電磁流量計(jì)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性能夠滿足鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)造腔的需要。但是, 電磁流量計(jì)在鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)使用中, 受待測(cè)液體不純的影響, 實(shí)際的測(cè)量誤差隨時(shí)間的推移而逐漸增大, 特別是在低流速的情況下, 相對(duì)示值誤差明顯較大。造腔設(shè)計(jì)者可根據(jù)特定地區(qū)巖鹽中不溶物膨松系數(shù)在一定范圍內(nèi)這一特征, 進(jìn)行生產(chǎn)分析, 評(píng)價(jià)流量計(jì)計(jì)量在使用中的可靠性。對(duì)于不溶物膨松系數(shù)不在特定范圍內(nèi)的井, 排除濃度檢驗(yàn)影響后, 可通過(guò)提高流速, 定期清理流量計(jì), 儀表系數(shù)校準(zhǔn)等方式提高測(cè)量的數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性, 以便于合理安排造腔計(jì)劃, 指導(dǎo)造腔施工。