管道地下水流量計的測（cè）量（liàng）原理選型與在造腔站的（de）應用（yòng）

本文通過（guò）介紹管道地下水流量計的測量原理，造腔地麵工藝，確定管道地下水流量計在造腔站的適用性，造腔站（zhàn）內管道（dào）地下水流量計的選型與安裝，明確一該類流量計的使用（yòng）符合減小測（cè）量誤差及穩定性的要求，再根據日常生產（chǎn）中（zhōng）的注人液體、排出液體體（tǐ）積以及相應的濃（nóng）度，對溶鹽體積（jī）進行計算，結合階段造腔實際體積及不溶物含量，計算不溶物（wù）膨鬆係數（shù），評價流量計的可靠性（xìng）。
1、電磁流盤計測量原（yuán）理
管道地下水流量（liàng）計是利用法拉*電磁（cí）感應（yīng）定律測量，如圖1所示，用於測量電*與運動的流體構成（chéng）的回路中產生的電參數，並根據（jù）公式換算成（chéng）流體速度，再測量流通截（jié）麵液（yè）位高度（dù）得到流通麵積，兩者相乘得到所測流量。


式中:Q為被測介質體積流量，m3/s ; Ue為直流式管道地下水流（liú）量計用來測量流體橫越磁場時所感生的電動勢，V; B為磁感應強度，T; L為電*間距，即測量管內徑，m;。為液體平均流速，m/s ; k為修正係數。

2、造腔站管道地下水流量計選（xuǎn）型
管道地（dì）下水流量（liàng）計選型與（yǔ）安裝應根（gēn）據工藝條件來確定，主要包括被測介質電導率、溫度（dù）、壓力、介質流量範圍、工（gōng）藝管道的管徑、介質狀態，介質的腐（fǔ）蝕性，工藝管（guǎn）道材質等因素，保（bǎo）證測量的準確度（dù），並根據環境條件選擇（zé）防爆及防護（hù）等級。
2.1造腔地麵工藝（yì）
造腔（qiāng）地麵工藝分為注水（shuǐ）工藝和排鹵工（gōng）藝。注水過（guò）程中，淡水或淡鹵水通過（guò）離（lí）心泵增壓（yā）至匯管，然後通過各井管線流量計（jì）計量（liàng），進入鹽層。排鹵過程為，溶鹽產生的鹵水（shuǐ）依靠自身壓力（lì）通過管道計量後，*終進人匯管外輸。
2.2選型及安裝
造腔站管道地下水流量計測量介質（zhì）主要為鹵水（shuǐ）或者淡鹵（lǔ）水，電導性（xìng）較強，但具有較強（qiáng）的腐（fǔ）蝕性。采用的襯裏材料為聚四氟乙（yǐ）烯，電*材（cái）料選用哈氏合金(HC)，耐腐蝕性能好，能有效預防注人和排出液體含有顆（kē）粒雜質、飽和鹵（lǔ）水結晶（jīng）等問題。防護（hù）等級選用IP65用以完全（quán）防止外物侵人並防（fáng）噴射水進人。
在安裝位置方麵，各單井（jǐng）注水排鹵流量計在高低壓閥（fá）室（shì），與（yǔ）注（zhù）水泵機組隔離，接地良好。單井注水排鹵管道為DN150，流（liú）量計的前直管段長度為87cm，後直管段55cm，同時，在回鹵的低（dī）壓閥室，管（guǎn）道地下水流量計安裝在介質的（de）上流處（chù），符合管道地下水（shuǐ）流量計安（ān）裝（zhuāng）要求。
3、造腔站電磁流*計可靠性分析
根（gēn）據岩鹽中泥質不溶物膨鬆（sōng）係數在一定範圍這一特征，通過對金（jīn）壇儲（chǔ）氣庫的（de）造腔井生（shēng）產數據進行分析，計算腔體溶鹽（yán）量，結合（hé）聲呐測腔體積，計算不溶物膨（péng）鬆係數，檢驗管道地下水流量計計量（liàng）的可靠（kào）性。
3.1、鹽層物理化學性質
金壇鹽岩（yán）層段岩性主要為鹽岩、含泥鹽岩夾含鹽泥（ní）岩、鈣（gài）芒硝泥岩、雲質泥岩、泥岩、粉砂（shā）岩等。對於占鹽岩（yán）段so%以上的鹽岩層，主要礦石以石鹽為主，其次為鈣芒硝、石膏，局部出現無水芒硝，雜質主要為粘土礦（kuàng）物，其次為白雲岩、碳酸鹽岩等。石鹽的化學組成主要是NaCI，占74.9%一90.8%，其（qí）次是Nat S04、CaSO4，其他鹽類甚微。
3.2造腔運行中溶鹽量計算
由於日常造腔中，主要注人淡水或者淡鹵水，離子濃度非常低，且日常化驗中測量了（le）注（zhù）人液體的氯離子濃度（dù），其他離子未詳細測量，所以（yǐ）在進行溶解（jiě）鹽體積計算時，注（zhù）人液體隻考慮氯離子。
由於每次（cì）測腔都有（yǒu）等待和準備時間，所以腔內鹵（lǔ）水濃度會繼續升高，腔體體積擴大。故該階段（duàn）溶鹽體積應按照式(9)計算:


式中:V,為日溶鹽體積，m3; VA為日采鹽（yán）體（tǐ）積，m3 ;場餘為腔體（tǐ）擴大後未排出（chū）液體的溶鹽體積，m3 ; Vip1*a為腔體擴大後未排（pái）出液體體積，m3m剩赫為腔體擴大後未排出的液體中等效淡水溶（róng）劑質（zhì）量（liàng），kg；V排-為日排出液體（tǐ）體（tǐ）積，m3m瑰為（wéi）日注人液體體積，m3; C排為日排出液體氯化鈉（nà）質量體積濃（nóng）度，歲1; C排-為日注人液體氯（lǜ）化鈉（nà）質量體（tǐ）積濃（nóng）度，g/l；C注（zhù）為日排出液體密度（dù），kg/m3 ; p注為日（rì）注人液體密度，kg/m3，P氯化鈉為氯化鈉密（mì）度，kg/m3 ; p水為水的密度，kg/m3 ; V8為階段溶鹽體積，m3 ; C聲為聲呐測量時腔體（tǐ）內氯化鈉質量（liàng）體積濃度，g/1; P聲為聲呐測量時腔體內液體密度，kg/m3kg/M。
由於2016年前並未進行注（zhù）水濃度化驗，所（suǒ）以（yǐ）本文選擇了2016年至2017年進行造腔（qiāng）並在該時間段內（nèi）完成設定造腔階段的井進行統計分析，結果如表1所示。
3.3膨鬆係數
鹽岩礦床不論（lùn）品位多高，都普遍存在著水不溶物，主要分布在鹽岩層（céng）內及夾層中。由於（yú）金（jīn）壇鹽礦不溶物中的一大部分屬於泥（ní）岩，主要（yào）以粘（zhān）土礦物（wù）中以伊利石為主，其次為伊（yī）/蒙混層，無高嶺石，這些枯（kū）土礦物的強吸水性及吸水後*易膨鬆性，會減少腔體有效體積，所以實（shí）際溶解鹽的體積並不是腔體（tǐ）體積，它們之（zhī）間存在以下關係:
式中:Vf為階段腔（qiāng）體有效體積，m3 ; V.為階段溶解的（de）固體鹽體積（jī），m3;。為階段鹽岩中不溶物比例，小數（shù）;月為階段鹽岩中不溶物崩落以後的膨鬆係數，常數。
根據實驗，金壇儲氣庫不溶（róng）物膨鬆係數在1.5-3範圍。由於鹽穴造腔高度近150 m，含多個（gè）夾層（céng），夾層含粘土礦物含量不同，所以膨鬆係數不同，同時（shí）夾層的厚度不同，所以利用該方法模（mó）擬的腔（qiāng）體體積的評價應根據不同造（zào）腔階段來進行（háng）。表1列舉了2017年測腔（qiāng）井（jǐng）的階段造（zào）腔體積及該階段不溶物含量，並計算該（gāi）階段的不溶物膨鬆係數。
從表1可以看出，除竹井（jǐng）外，其他井不溶物膨鬆（sōng）係數均在（zài）1.5-3範圍，說（shuō）明造腔站內的管道地（dì）下水流量計的準確性和穩定性能夠滿足生產的需要。
3.4誤（wù）差分析
根據該方（fāng）法（fǎ）對鹽（yán）穴儲氣庫電磁流*計效果進行評價時，不（bú）溶物膨（péng）鬆係數（shù）計算誤差主要受下列因素影響。
(1) 注人液體溶液質量濃度化驗誤差。受（shòu）鹽廠清雄等因（yīn）素影響，當日供應的淡（dàn）鹵水濃度可能會（huì）出現上午高，下（xià）午（wǔ）低的情況，而每（měi）天淡水供應化驗的濃度隻有上午（wǔ）一個參數，所以對計算（suàn）結果有一定影響。該誤差可（kě）通過增加濃度化（huà）驗次數得到有效解決。
(2) 由（yóu）注人液體中硫酸鈉、硫（liú）酸鈣等含*的不確定引起的誤（wù）差（chà），但這些礦物在溶液中含（hán）量非常少.在一個造腔階段（duàn）內其（qí）影響可忽略。
(3) 流量計計量誤差。現場（chǎng）選用的是準確度等級為0.5級的流量計。檢測報告顯示，流量計（jì）實際相對示值誤差（chà）較大，這可能（néng）導致（zhì）計算的不溶物（wù）膨鬆係數偏離正常範圍。以77井為例，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，相對示值誤差為（wéi）3%,明顯大於排出端流量計F12在對應（yīng）檢測點的相對（duì）示值誤差。同時，生產數據顯示，T7井在該造腔階（jiē）段，Fri示值在（zài）30一80 m3/h範圍，這直接導致了計算的注人鹽量偏大，而溶鹽量偏小，*終使（shǐ）不溶物膨鬆係數偏低（dī）。考慮到注人液體溶液質量濃度化驗誤差對於所（suǒ）有同期造腔井的不溶物膨鬆係數影響結果相近，而除17井外，其（qí）他井不溶物膨鬆係數都（dōu）在正常範圍內，所以流量計Fri實際側量誤差大（dà）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（de）增大，相對示值誤差逐漸減小。這可能（néng）是由於測（cè）量的（de）流體（tǐ）內部雜質在管道內易（yì）形成沉澱，雖然采（cǎi）用了聚四氛乙烯作為襯（chèn）裏材料保護電*，但是（shì）在低速流狀態下，這些沉（chén）澱附著於內襯的表麵使測盆結果發生偏差，所以電磁流皿計實（shí）際測量誤差必將隨著時間的推移而逐漸增大。為提高管道地（dì）下水流量計在鹽穴儲氣庫造腔過程中的測量精度，可采用以下方法。
(1) 調（diào）整工藝，在可控範圍（wéi）內提高流速，減少雜（zá）質沉澱.提高測*精（jīng）度。
(2) 定期清（qīng）理流量計。
(3) 對於檢（jiǎn）測過程中發現（xiàn）的誤（wù）差值超過*大允許誤差的流A計，儀表係數偏離原出廠標定的儀表係（xì）數時，可根據檢測機構的（de）檢測結果進行儀表係數校準。
4、結束語
綜上（shàng）所述，管道地下水流量計的準確性和穩定性能夠滿足鹽穴儲氣庫造（zào）腔的需要。但是，管道地下水流量計在鹽（yán）穴儲氣庫使用（yòng）中，受待測液體不純的影響，實際的側（cè）量誤差**間的推移而逐漸增（zēng）大，特別是在低流速的情況下，相對（duì）示（shì）值（zhí）誤差明顯較大。造腔設計者可根據特定地（dì）區岩（yán）鹽中不溶物膨鬆係數在一定範圍內（nèi）這一特征，進行生產分析，評（píng）價流*計計量在使用中的可靠性。對於不溶物膨鬆係數不在特定範圍內的井，排除濃度檢驗影響後，可通過提高流速，定期清理流量計，儀表係數校準等方式提高測皿的數據的準確性，以便於合（hé）理安排（pái）造腔計劃.指導造腔施工。

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