原油储罐非接触式测量方法

2017-11-21陈博刘婷任神河

环球市场信息导报 2017年43期

◎陈博刘婷任神河

原油储罐非接触式测量方法

◎陈博刘婷任神河

石油是工业血液，是不可再生的重要资源，刚开采出来的原油中含有较多的水分及泥沙等物质，需要放在储油罐中静置，由于多相介质密度不同，在重力作用下使其分层，最终抽取纯油部分，因此如何测量各介质层的相应高度是原油储罐实时计量的关键。本文介绍了现阶段国内外主流的非接触式测量方法，对其优缺点进行了分析，对今后的发展前景做出了展望。

石油被称为为黑色黄金，是当今世界最为重要的资源之一，是工业快速发展的重要保障。石油作为不可再生资源，其分布及储量充满了不确定性，中国作为世界上最大的发展中国家，石油储量也是较为丰富的，但是受地质影响各个油田的产量和油质也有较大差异，例如陕西省陕北地区的油田，由于压力原因，在开采时往往需要注水增压，因此开采出来的原油中含有的水分及泥沙较多，通常开采出来的原油无法直接提炼，需要静置在储油罐中利用密度不同的原理在重力作用下形成包括空气层、油层、乳化层、水层、泥沙层等多相介质层，计算出各个介质层高度后准确将油层抽取。在过去几十年里主要通过人工标尺发来测定油层高度，但储油罐体积庞大，人工测量起来费时费力，随时科技的发展，各种自动测量系统应运而生，可分为接触式和非接触式两种。接触式主要是利用传感探头直接与储油罐介质相接触，利用在不同介质层反馈回来的信息强度不同来确定介质高度，但由于原油中杂质较多，传感探头很容易被杂质包裹从而影响测量精度，因此目前发展的趋势更偏向于非接触式测量。非接触式测量通常指传感探头不与所测介质直接接触，从而避免了传感探头被油污包裹住导致精测失真的情况发生，目前主流的非接触式测量主要包括超声波或雷达测量、电磁波测量以及光纤测量法。

超声波或雷达测量法

超声波测量法和雷达测量法测量原理相似，都是计算时间差的方式来测量液位高度，以超声波为例，通常将超声波发射端与接收端都安置在储油罐上方位置，发射端发出超声波信号，打到储油罐内液体表面后返回，通过计算发射及接受超声波的时差来计算储油罐内液位高度。

超声波测量法优点和缺点都较为突出。安装和测量方法简单、成本低、稳定性好是其优点；缺点是超声波易受外界条件干扰导致精度较低，而且超声波测量法只能测得油罐内的表面高度，无法测定各个介质层的相应高度，因此不具备较大的应用前景。

电磁波测量法

电磁波测量法主要利用电磁波在不同介质中衰减强度的不同来判定介质种类，将大量的电磁传感器在聚乙烯四氟管的保护下采用阵列式的布局安置在油罐内，每个电磁传感器固定在相应高度，超声波发射端水平安置，其发出的超声波打在储油罐壁后返回被接受，通过对比接收信号的衰减强度来判断该电磁传感器所处位置，其测量原理图如图1所示。

从理论上讲，无论罐体体积多大，该测量方法都适用，且电磁传感器间距越小，系统测量的精度就越高。其优点包括可以实现储油罐内多相介质的的高度测量、精度高、适应强。缺点主要包括安装和维护较为复杂，测量成本较高。

图1 电磁波测量原理图

光纤测量法

光纤液位测量法或者激光液位测量法，其测量原理与超声波较为类似，同样是通过计算发射及返回信号时间差来测的液位高度，只不过信号由原来的超声波信号变为光信号，与超声波相比，激光的稳定性更好，测量精度也较高，但其成本也相应较高，且同样只能实现单一表面液体高度的测量，但光纤传感器可发展的空间还很大，可利用光信号在不同介质中衰减强度的差异实现多相介质的测量，只是受目前制作工艺及成本条件限制还未有成熟的产品问世。