固定式雙向體積管清洗效果影響因素研究

陳佳羽，呂思禹，毛睿琪

（中國石油長慶油田分公司第三輸油處，寧夏銀川 750006）

體積管是用于原油動態計量流量計檢定的一種標準計量裝置。通過將體積管工藝管線與流量計出口導通，引入熱油，推動體積管內球形置換器觸發標準段的兩個檢測開關，計算流量計脈沖數，與檢測開關間標準段容積參數形成對比，從而確定流量計的計量誤差，提供修正依據。由此可見，體積管標準段容積對流量計的檢定結果產生著重要的影響，因此，按照規范要求，相應資質機構應每三年對體積管進行一次定檢。

標準段內的容積取決于體積管檢定前管內的干凈程度，如若管內雜質清洗不徹底，達不到良好清洗效果，其標準段檢定結果也會偏離實際，最終用于流量計的檢定時，便會導致流量計的計量誤差，最終的結算油量也將失真，對交接雙方都將造成一定負面影響，甚至引發計量糾紛。因此，為實現原油交接雙方計量結算的公平公正，保證體積管能夠準確檢定，檢定前對于體積管的清洗至關重要。

長慶油田某原油儲備庫每年原油外輸800 余萬噸，對計量交接的準確度有著較高的要求。2022 年，該儲備庫開展了固定式雙向體積管第五次清洗及檢定工作，并取得了良好效果。為實現體積管定檢的最佳清洗效果，降低計量損耗，有必要通過本次實踐分析影響因素及規律，將今后體積管清洗的效果最大化，確保該儲備庫計量的長久公正性。

1 清洗工藝簡介

本文實例體積管為開封儀表有限公司制，型號LJG-26，標準條件下（20 ℃、101.325 kPa）雙程標準容積值為8 m3，最大流通排量1 000 m3，2010 年投運，已定檢4 次。經過多年運行沉積，體積管內壁附著油垢、水垢、蠟質、油泥等污物，根據JJG 209—2010《體積管檢定規程》[1-2]要求，清洗后體積管內水質應“清潔，無氣泡、雜質等”。因此，為做到清洗徹底，該儲備庫對比三種清洗法，即堿洗法、酸洗法、機械清洗法，優選工作量小、清洗效果好的酸洗法，并采用結合高溫水的方式，對體積管循環清洗（圖1）。

圖1 固定式雙向體積管清洗工藝簡圖

1.1 初步清洗

（1）開啟流量計標定出口及體積管進出口閥門，將熱油導入體積管內進行預熱，預熱約1 h 后，關閉流量計與體積管連接閥門，開啟體積管排污閥門及排氣閥門，將體積管內存油逐步排放至污油箱，并將污油通過污油泵打入緩沖罐，完成排油工作。

（2）清洗池進水注滿，同時，為加大排污速率，在體積管下部及上部各搭建一條臨時管線通往污油箱，啟動清洗泵，利用清水推動球形置換器在管內將剩余污油由排污管線推出，來回循環數次，直至排污管段出口水質較為清澈，完成第一輪清洗工作。在此期間，密切關注緩沖罐液位及體積管部件緊密性，避免原油滲漏。

1.2 深度清洗

（1）將清水池內加入清洗劑，利用清洗泵打循環。循環過程中，每2 h 對清洗池水面浮油進行回收，當油量過多時，繼續通過搭建排污管線排入污油箱回收。本輪清洗持續5～7 d，直至清洗池無明顯浮油，完成第二輪清洗工作。

（2）利用蒸汽車向清洗池注入蒸汽加熱，保持水溫在50～70 ℃融蠟溫度之上，開啟新一輪打壓循環，循環間隙不定期安排人員開啟發球筒蓋對死角油污進行擦拭，并在收球筒上方放空口搭建排污管線排出死角油污蠟質，循環持續3～7 d，直至水質達標，清除管內頑固蠟質及油垢，完成全部清洗工作。

2 清洗效果影響因素分析

由于體積管清洗效果直接對最終檢定標準容積值產生影響，清洗越徹底，則容積值越趨于真實結果，未清洗徹底將導致體積管流通能力降低，標定結果也將無法作為參考。本節內容將結合實際對清洗效果影響因素進行逐一深入分析研究，提供經驗與建議。

2.1 結污情況

體積管長年運行或靜置，大部分時間為滿管，極容易形成污物沉積。在管內，污物主要為蠟，還包含一些焦油、瀝青組成的油垢以及水垢泥沙等。其中該儲備庫原油為凈化原油，含水較少，水垢泥沙可不必考慮，管內壁積蠟及難以清除的油泥將是清洗的關鍵目標，積蠟、油泥的產生主要與油品物性、溫度有關，以下為詳細分析。

（1）物性影響（表1）：該商儲庫接收原油主要成分為烴，還存在一些氮、氧、硫化合物，含蠟量11.67%～15.46%，平均析蠟點35.4 ℃，平均含水率約0.1%。由此可見，體積管內原油隨著流動或靜置，在物性影響下，勢必會出現含蠟、油泥等雜質的混合物附著在內壁，為確保積蠟量盡可能的小，減少清洗能耗，建議平時使用含蠟量少的JY 油區原油進行體積管的通油、運行和流量計的檢定。

表1 來油物性參數表

（2）溫度影響：管內原油運行溫度在32～37 ℃，靜置或運行大部分時間溫度低于析蠟點，且由于環境溫度尤其是冬季低溫的影響，管內外溫差較大，結蠟較為嚴重，且呈現管底厚、其他部位薄的不均勻現象。建議冬季加大體積管操作間供暖熱度，保持室內溫度維持在較高范圍，同時體積管檢定前保證足夠的預熱；或加裝底部電伴熱，不僅能夠解決結蠟問題，也可以解決清洗過程中對清水加熱的困難。

2.2 清洗介質

目前體積管清洗流行有幾種方法，其中機械清洗勞動強度大、工作周期長、不易開展，堿洗法經多文獻研究并不能很好地去除蠟質油垢，故而選擇較為流行的酸洗法進行清洗。此外，清洗介質必須為純凈水，以避免水中含有的礦物質或大顆粒雜質對清洗及標定產生不利影響，接下來對清洗劑及清洗加熱兩項重要影響因素進行分析。

（1）清洗劑影響：本次體積管清洗采用某強力油污清洗劑結合家用洗滌劑進行循環清洗，清洗全程可見池內明顯泡沫和洗出油污。經過現場驗證，能達到預期效果，但經分析，清洗過程需要注意，清洗全程應保持高頻率放空排氣，避免過量氣體降低清洗效率，其次清洗劑選用前應詳細分析物性，需為弱酸性清洗劑，具備滲透、分散、乳化、剝離作用，同時具備較好安全性，不傷害設備及人員。

（2）介質加熱影響（表2）：體積管清洗必須使用50～70 ℃的高溫水，以溶解和破壞原油黏稠部分及蠟質，但不能高于70 ℃，否則將破壞體積管內壁涂層。據了解，前兩次清洗溫度均為40 ℃左右，能夠達到一定清洗效果。本次清洗開展溫度試驗，發現隨著加熱溫度的升高，清出雜質及蠟塊量逐漸增多，水質逐漸清澈，供熱溫度在60 ℃為最佳。

表2 熱洗效果對照表

2.3 設備器具

本文所引例的體積管主要由收發球筒、檢測開關、標準容積段、四通換向閥、球形置換器以及管體所組成，其清洗設備裝置主要為清洗泵及清水池。在清洗過程中，設備器具的預先檢查和試運行是很重要的，以確保清洗全程能夠順利高效進行。接下來就體積管相關設備器具因素對清洗效果的影響作詳細分析。

（1）關鍵部件影響：四通換向閥是體積管清洗時控制原油流向和確保流程暢通的設備，由于自身質量或長年運行問題，四通換向閥受原油沖刷將可能有漏失的風險。因此，在選型采購時，應確保其嚴格遵循制造標準；在日常使用過程中，建議定期開展第三方維護保養，每次運行后進行放油，避免介質腐蝕設備，導致清洗檢定受到影響。此外，球形置換器的好壞對于體積管的清洗也起著關鍵作用。一般來說，球形置換器充水后應保持2%～4%的過盈量，以確保能將管內壁油污推出，本次清洗球形置換器檢測合格，但因運行多年，且只有一個，建議進行采購，以能夠保證“一備一用”。

（2）其他部件影響：標準容積段是清洗的核心管段，其管體內應保持耐磨、光滑的特性，日常運行要把好來油質量關口，避免沙石進入管內造成對管體及其余部件的破壞，以影響清洗；檢測開關是球形置換器在推動油流流動時觸發并獲取標準量的重要部件，要定期檢查其靈敏度及可靠性，確保好用，判斷清洗行程；收發球筒是球形置換器正反行程的終點，可最大程度減少管段及設備的震顫，清洗過程中應定期進行排氣以及開蓋檢查球形置換器是否歸位，避免球形置換器卡堵在管體受到損害。

2.4 操作運行

清洗全程，人員的調度安排及現場操作、運行時的維護保障，也是能否高質量完成清洗任務中重要的一環，如若操作運行不當將可能導致驗收不通過的嚴重后果。根據本次清洗，反思現場存在的問題和不足的地方，分析如下：

（1）人員操作影響：根據現場經驗，在開展清洗前，應對全體人員進行工藝流程和設備操作的培訓，確?，F場操作規范。清洗現場至少值守三人，一人負責清洗泵及四通換向閥的調節，一人觀察污油箱及緩沖罐的液位，一人協調及指揮，全程要做好計量數據觀測統計，及時對四通換向閥進行換向，推進高效清洗。此外，現場應提前做好安全措施及安全檢查，嚴格控制高溫水溫度，及時放氣以及避免清洗劑飛濺。

（2）運行維護影響：經現場實踐，發現清洗泵短時間發燙發熱不上量，分析多年未運行維保且灌泵不足導致。對于清洗泵，建議應定期定時進行運行維保，清洗過濾網；對于球形置換器，應在進入體積管前涂抹黃油以保持一定的潤滑力；對于各類儀器儀表，應與庫內其他儀表一同開展定檢，確保計量精準；對于起重機，應做好年檢，定期開展測試，避免現場運行卡頓不受力，導致筒蓋無法打開。

3 實例效果論證

經認真研究分析體積管清洗效果各項因素，并不斷優化清洗方案，應用于實際，該儲備庫順利通過國家石油天然氣大流量計量站專業檢定人員驗收，并歷經10 h，圓滿完成了體積管標定工作。較上回標定容積值7 998.484 3 L 相比，本次標定由于前期清洗得當，并嚴格對標開展標定工作，標準體積V20達8 000 L 以上，按年輸1 000×104m3來算，相當于約每年至少為交油庫方平衡純油量：

式中：Ma-純油量，t；Vi-液量，m3；Cti-體積溫度修正系數；Cpi-體積壓力修正系數；ρ20-標準密度，g/cm3；Fa-空氣浮力修正系數；Cw-含水系數。

4 結語

固定式雙向體積管的清洗工作是大型外貿原油交接過程非常重要的一環，對交接雙方計量結算的結果有著潛移默化的影響。因此，做好了體積管的清洗和標定，就是把住了原油交接的“秤砣”。消除計量誤差一直是計量交接工作的核心目標，為達到絕對的公平公正，確保雙方利益不受損，體積管的研究還需要持續深入及加強。