質量流量計在海洋石油平臺化學藥劑系統中的應用前景展望

本文重點闡述了質量流量計在海洋石油平臺的化學藥劑系統中應用的優勢。簡要介紹了質量流量計的工作原理。詳細分析了目前造成化學藥劑過量注入的主要原因以及后果，從經濟性可靠性等方面論證了在化學藥劑系統中應用質量流量計的解決方案。

流量計是海洋石油平臺過程控制系統中的重要組成部分。只有在儀表選型的過程中根據不同的工況選擇適合的流量計才能達到良好的測量效果。對于海洋石油平臺的化學藥劑注入系統，其被測流體成分復雜，流量小，粘度高，為其選擇合適的流量測量儀表是設計工作的一個難點。以往人們對化學藥劑的計量應用***為廣泛的是轉子流量計，但是其相對較低的測量精度以及固有缺陷往往會導致化學藥劑的過量注入。在當前低油價的環境下，對于成本的控制是極為重要的，長期大規模的化學藥劑過注入會帶來不必要的生產成本，所以我們迫切地需要對化學藥劑的注入量進行更加的測控。目前小型化的質量流量計在這一方面有著諸多優勢，它的應用能夠改善化學藥劑過量注入的情況，從而降低成本提高經濟效益。

1 研究背景

化學藥劑系統是海洋石油平臺整個工藝流程的重要組成。其作用是利用多種藥劑的化學特性使相應工藝流程的處理效率得以提高，也對平臺的設備管道起到保護的作用。例如破乳劑、防腐劑、防蠟劑、防阻劑、防海生物化學藥劑等都是平臺生產過程中所長用的化學藥劑。

值得注意的是在平臺設計以及平臺生產運營的過程中人們往往忽視了對于化學藥劑的計量，以往平臺化學藥劑的這部分開支并不被重視，但是在當前低油價的情況下，高度的化學注入系統將會為我們極大的節約生產成本從而提高經濟效益。以某平臺為例，全年平均化學藥劑用量如下表所示。

據評估在整個平臺全年的生產運營成本中約有 6%-10% 被用于化學藥劑以及成產流程中水合物的防治。所以對于生產而言這筆開支是不容忽視的。由于對藥劑注入量的測量精度差，會導致過量注入和注入不足的現象。過量注入會導致不必要的開支，使生產成本上升，據估計以目前常用的低精度計量方式許多平臺的藥劑過注入量約高于際需求量的20%甚至更高。由于藥劑過量注入所導致的生產成本上升如下圖 1 所示。

目前轉子流量計是化學藥劑系統中***長用的流量測量儀表。轉子流量子的優點是其結構簡單可靠，便于現場安裝，對于流量計前后直管段沒有要求，而且量程大耐化學腐蝕，壓損小，適合微小流量測量。但是轉子流量計的工作原理決定了其測量精度相對較低，這也是導致目前化學藥劑系統普遍存在過量注入的一個直接原因，所以要從根本上解決這一問題就需要為化學藥劑系統配置更同時具有更高性價比的流量測量儀表，而小流量質量流量計恰恰可以滿足這一需求。

2 質量流量計的工作原理

1835 年一位名叫科里奧利的法國數學家在研究中發現在旋轉體系中作直線運動的物體會受到一個力的作用，這個力就是科里奧利力，它使得位于旋轉體上的可運動物體獲得了一個垂直于其運動方向的加速度。其原理如下圖所示。

假設流體質量為 ，在管道中以速度 勻速運動，管道圍繞 軸勻速轉動角速度為 ，那么該指點所受加速度可分解為兩個加速度分量，分別是法向加速度 ，切向加速度 （即科里奧利加速度）。產生該加速度所需要的力的值為 ，對于流體而言這個力來自于管道的內壁，這個力的反作用力即為流體對于管道產生的科里奧利力 。