原油流量积算系统的研究开发

[摘  要]原油流量积算是油田重要的计量工作之一。为了规范油田原油流量的积算方法，确保数据的公正、准确、统一，同时提高工作效率，实现数据的信息共享，开发了原油流量积算系统。该系统根据国家标准(CB／T1885—1998)的要求，通过计算机对原油化验和流量计读数原始数据的处理，自动进行流量计流量计算、流量结算、图表显示、报表打印和相关的信息管理。 1  开发背景    原油计量和交接是油田生产的重要环节。目前，原油计量虽然有统一的国家标准(GB／T1885—1998)，但在将流量计的读数流量换算成标准温度、标准压力下流量时，需查找《原油标准密度表》、《原油体积修正系数表》、《原油20cC密度到15℃密度换算表》等多张表，非常麻烦，且易出错，同时，有些计量站为计算方便，在查表计算时作一些简化。上述原因造成了同样一组数据，不同的人、不同的单位可能算出不同的标准流量，给生产管理和原油交接带来了很大的困难。因此，有必要开发一套软件将有关的国家标准存人计算机，实现换算过程自动化、标准化，减少人工的计算量，避免人为的计算误差，保证一个原始数据只有一个换算结果。 2  系统的主要设计思路 2.1  系统运行环境    (1)硬件环境：CPU的频率>300MHz，内存量>64M。    (2)操作系统：Win98／WinME／Win2000／NT／XP。    (3)软件要求：系统需安装Visual Basic6．0和Office2000，必须安装Excel组件。 2.2  功能设计  根据油田原油流量积算的实际，设计系统的功能 如下(见图1)。 (1)流量计流量计算：根据流量计读数、压力、视密度、化验所得原油含水，实现标准密度、温度体积系数、压力修正系数、空气修正系数的自动查询和计算，计算中小数点后最后一位的确定采用“四舍六人五单进”的原则，计算纯油量、扣水量。 (2)流量结算(班、日、月、年、自定义)：对一个班次、一天、一月、一年或者某一指定时间段的生产参数进行累计、结算。

   (3)图表显示(日、月、年、自定义)：将日、月、年或某一定事件段内的油产量、扣水量的变化情况以图表的形式显示出来，同时可将该图表保存成位图进行编辑。    (4)报表打印(日报表)：将每日的生产参数以报表的形式打印出来。    (5)信息管理(用户、流量计)：将管理者、流量计的有关信息存人计算机，以便管理、查询。 2.3  系统管理设计 系统的用户分为两大类： (1)系统管理员 (2)普通用户 其中，只有系统管理员才能进行系统信息管理，即用户信息(包括用户名称、密码、证号、用户权限、所在部门)和流量计信息的管理(包括流量计名称、自编号、出厂编号、初始读数、准确度、型号、检定日期、检定单位、有效期)。普通用户只能进行流量计算功能。 2.4  系统的计算过程设计 根据国家标准(GB／T1885—1998)所规定的计算步骤，设计系统的计算流程如图2所示。

3  系统开发的主要内容和关键技术 3.1  数据压缩、解压缩算法的研究       《原油标准密度表》、  《原油体积修正系数表》、《原油20~C密度到15℃密度换算表》等国家标准涉及的参数范围很宽，温度从15.75℃到116.75℃，视密度从750.0kg／m3到1070.0kg／立方米，数据达50多万条。如果简单地进行存储，将占用近3M的空间，既浪费了存储空间，又大大降低了换算系数的查询速度，影响软件的使用。因此，必须进行数据压缩的算法研究，减少数据存储量，加快数据的查询速度。 目前，数据压缩已有许多算法，但主要是针对图像压缩、音频压缩，这些算法并不适用本项目中的参数压缩。通过研究发现这些换算系数是逐渐变化的，具有一定的规律，根据这一特点，我们开发了Huffman算法，将数据存储量压缩到84k，实现了查询一条数据仅需10ms，解决了数据存储量大、查询速度慢的问题。   3.2  动态链接库的建立    根据Huffman算法，对《原油标准密度表》 《原油体积修正系数表》、《原油20℃密度到15℃密度换算表》等国家标准涉及的换算系数进行编码，然后输入计算机。将压缩的数据做成动态链接库，当计算需要这些系数时，通过函数调用即可。 3.3  查表中插值算法的优选    在国家标准中，每一组数据之间的间隔是温度相差0.05~(2、视密度相差1.0kg／立方米。而实际中所测的值一般不在网格点上，需要进行插值。在现场，工人为了计算方便，往往在查表时就近找点，没进行插值运算，给计量结果带来了误差。插值的方法很多，有样条插值、线性插值等，为了便于同手工计算的结果对比，本系统选用双线性插值。 3.4数据库建立 选用ACCESS2000，将有关流量计、管理者的信息，以及温度、视密度、含水、压力等生产参数输入数据库。 该项目的创新点在于，与具体问题相结合开发了独特数据压缩算法——SL算法，将插值算法、计算机技术与油田生产实际紧密地结合起来，将庞大的换算系数做成数据库，实现了复杂的原油流量计算的电算化、标准化，大大地减轻了人工劳动，减小了人工计算误差。到目前为止，还未见到相似的软件在国内应用，可以说达到了国内先进水平。同时，由于目前国内原油交接采用质量计量为标准，国际原油交接采用API度为标准，因此与国际相应软件无法比较。 4  系统的可靠性验证 该系统软件的可靠性由两部分组成，一部分是换算系数查询的可靠性，另一部分是软件自身的可靠性。前者是基础，是关键，只有查表结果正确，才能保证后续汁算结果的正确。在动态链接库建成后，覆盖各种可能的工况，随机地构造200组数据进行换算系数查询，并将查询结果与国家标准进行比较，查询结果全部正确。说明数据压缩算法正确，所输压缩后的换算系数编码无误，动态链接库正确、可靠。 软件自身的可靠性主要由现场使用来检验。为了验证YJ—04型原油流量积算系统计算结果的可靠性，现场随机抽取某原油外销计量站1#流量计2003年11月中15天的数据进行验算比对(班次数据共45组)，并对以班次(8h为一个班次)为计量时长的计算结果和以天为计量时长的计算结果分别进行了对比分析。 4.1  数据验证 (1)以班次为计算时长的计算结果 软件计算结果与计量岗人工计算结果相比较只有七个点的差值较大，在重新查表核算中我们发现，这七个数对应的七组原始数据中，第三、第四组数据为原油含水抄错，其余五组数据均为标准密度表查错所致。 误差值分布在0附近，很集中，误差值小于0.02％的数据点达86.7％。 从图3中可以看出，重新核算后，误差稳定情况明显比核算前好。

(2)以天为计量时长的计算结果 对上述计算结果以天为计算时长进行统计分析， 其中： 相对误差二10000X(软件计算结果—原油交接 口计算结果)／软件计算结果核算后相对误差：10000X(重新核算结果—原油交接口计算结果)／重新查表计算后的结果 从图4可以看出，核算之前的最大相对误差为0.1174％，核算之后的最大相对误差为p0.184％。从以上分析可以看出，软件计算结果与核算结果能够很好地吻合。

4.2  误差原因分析 尽管积算系统计算精度较高，但软件计算结果与核算结果还有微小的差别，其原因主要为以下两方面： (1)计算时长不同：软件采用一个班次算两次， 即每4h的参数计算纯油量，然后将此计算结果相加得到一个班次的纯油量。而计量岗计算、核算均采用一个班次(8h)内的平均参数计算纯油量。 (2)人工计算过程中，每算一个中间值修约不一致，而积算系统采用统一的修约规则，因此两者之间带来微小误差。 5  结论 (1)积算系统计算结果与重新核算后的结果误差较小，累计误差小于0.004％，达到交接计量技术要求。 (2)人工实际计算结果出错率高，较大误差达16％。积算系统计算结果优于人工实际计算结果。 (3)积算系统具有年月日和各班次累计计算结果，具有较好的数据分析和趋势图功能，便于查询有关数据。  (4)该积算系统可用于原油交接站点原油产量计算，也可用于管理部门对计量站点的产量核查。具有操作简便、性能稳定、功能齐全、数据可靠性高等优点。