井下流量计示值误差测量结果的不确定度评定

1 前言

测量不确定度的评定方法在全球的广泛应用，乃是科技的交流和国际贸易的迫切需要，它使各国进行的测量及所得到的结果可以进行互相比较，取得共识。为了与国际接轨，原国家质量技术监督局出台了《测量不确定度评定与表示》计量技术规范（JJF1059—1999）等文件。

为了提高实验室的检测水平，更好的学习和理解测量不确定度评定的方法，结合实验室国家计量认证工作，建立合理的不确定度评定程序，对测量结果的不确定度有所探讨，这里检测实验中心以多相流实验室模拟井标准装置为标准对井下流量计示值测量结果的不确定进行分析，愿与测试领域的同行们展开讨论。

2 检定方法

图1 地面控制、采集系统流程图

根据《井下流量计及检定装置》JJG（石油）11-2000检定规程，该装置是作为流量传递标准，检定井下流量计的标准设备。地面控制、采集系统流程如图1所示，用被检流量计在各检定点与标准器比较，逐点采集被检流量计和标准器的示值，被检流量计与标准器示值之差为被检井下流量计的示值误差。示值误差关系如下：

（1）

式中：δ—示值误差；

qy——被测流量计在各点上的示值，m3/d；

qb——多相流实验室模拟井标准流量装置示值，m3/d。

3　检定条件

3.1　检定依据

JJG（石油）11-2000《井下流量计及检定装置》。

3.2　环境条件

各次检定水温的最大差别不应超过2℃。

3.3　检定标准

多相流实验室模拟井标准流量装置。

3.4　检定对象

被检井下流量计量程为（2～40）m3/d仪器编号E020。

4 数学模型

由公式（1）可知，井下流量计的示值数学模型为：

（2）

其中灵敏系数

可得：

式中：u（qb）——标准流量计不确定度；
u（δ）——示值误差标准不确定度。

5 不确定度的来源

（1）根据数学模型分析不确定来源，可以认为井下流量计示值不确定度由以下不确定度分量引入：
（2）标准流量计引入不确定度分量引入u（qb）；
（3）示值误差引入的不确定度分量u（δ）、重复性测量引入不确定度分量u（qi）
（4）为了保证不遗漏、不重复，我们也可以从设备、方法、人员、环境和被测对象进行全面验证：

①设备方面，标准器与井下流量计引入的不确定度分量为u（qb），已经考虑；

②测量是在规程规定的环境条件下进行的，温度、湿度等影响可忽略；

③人员操作和被检仪器的随机变化体现在检定测量的重复性中，也就是u（qi）已经考虑。

这样，井下流量计示值测量不确定度主要是由计量标准器引入的不确定度、重复性引入的不确定度构成。

6 确定不确定度分量及自由度

6.1 标准流量装置引入的不确定度分量u（qb）

由检定证书得知，标准流量装置的扩展不确定度为0.05%，此为极限误差，按正态分布考虑，包含因子k=3，按B类方法评定，标准不确定度为

其值可靠，自由度

6.2 测量重复性引入的不确定度分量u（qi）

检定过程中共取7个流量点数据，每个点记录三次，求出各点的平均值，得出示值误差见表1。

测量实验标准差：

重复测量的标准不确定度为：

A类标准不确定度为：

自由度v1=7-1=6

7 合成标准不确定度

上述各不确定度分量独立不相关，合成标准不确定度为

不确定分析见表2。

8 扩展不确定度的确定

有效自由度计算：

取置信概率p=95%，有效自由度veff=10
查t分布表，得kp=2.22

则扩展不确定度：

9 不确定度报告

本次井下流量计示值测量结果的扩展不确定：

根据检定规程规定，井下流量计准确度为5%，满量程为40m3/d，最大允许误差为2m3/d，经过流量计进行不确定度评定，其扩展不确定度为

小于最大误差1/3，故规程的有关规定和检定方法是科学、合理的，能满足检定井下流量计需要。

10　结束语

多相流实验室是为了满足油田三次采油注采剖面动态监测的需要而建立的，为注产剖面测井检测技术研究、仪器及检定等提供基础设施。为使量值可靠，从检定方法入手，建立数学模型，详细分析影响结果的不确定度来源，对井下流量计示值测量不确定评定，为测井仪器检定、科研实验提供了强有力的保证。