[摘  要]原油流量積算是油田重要的計量工作之一。為了規(guī)范油田原油流量的積算方法，確保數(shù)據(jù)的公正、準(zhǔn)確、統(tǒng)一，同時提高工作效率，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的信息共享，開發(fā)了原油流量積算系統(tǒng)。該系統(tǒng)根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)(CB／T1885—1998)的要求，通過計算機對原油化驗和流量計讀數(shù)原始數(shù)據(jù)的處理，自動進行流量計流量計算、流量結(jié)算、圖表顯示、報表打印和相關(guān)的信息管理。 1  開發(fā)背景    原油計量和交接是油田生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)。目前，原油計量雖然有統(tǒng)一的國家標(biāo)準(zhǔn)(GB／T1885—1998)，但在將流量計的讀數(shù)流量換算成標(biāo)準(zhǔn)溫度、標(biāo)準(zhǔn)壓力下流量時，需查找《原油標(biāo)準(zhǔn)密度表》、《原油體積修正系數(shù)表》、《原油20cC密度到15℃密度換算表》等多張表，非常麻煩，且易出錯，同時，有些計量站為計算方便，在查表計算時作一些簡化。上述原因造成了同樣一組數(shù)據(jù)，不同的人、不同的單位可能算出不同的標(biāo)準(zhǔn)流量，給生產(chǎn)管理和原油交接帶來了很大的困難。因此，有必要開發(fā)一套軟件將有關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)存人計算機，實現(xiàn)換算過程自動化、標(biāo)準(zhǔn)化，減少人工的計算量，避免人為的計算誤差，保證一個原始數(shù)據(jù)只有一個換算結(jié)果。 2  系統(tǒng)的主要設(shè)計思路 2.1  系統(tǒng)運行環(huán)境    (1)硬件環(huán)境：CPU的頻率>300MHz，內(nèi)存量>64M。    (2)操作系統(tǒng)：Win98／WinME／Win2000／NT／XP。    (3)軟件要求：系統(tǒng)需安裝Visual Basic6．0和Office2000，必須安裝Excel組件。 2.2  功能設(shè)計  根據(jù)油田原油流量積算的實際，設(shè)計系統(tǒng)的功能 如下(見圖1)。 (1)流量計流量計算：根據(jù)流量計讀數(shù)、壓力、視密度、化驗所得原油含水，實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)密度、溫度體積系數(shù)、壓力修正系數(shù)、空氣修正系數(shù)的自動查詢和計算，計算中小數(shù)點后最后一位的確定采用“四舍六人五單進”的原則，計算純油量、扣水量。 (2)流量結(jié)算(班、日、月、年、自定義)：對一個班次、一天、一月、一年或者某一指定時間段的生產(chǎn)參數(shù)進行累計、結(jié)算。

   (3)圖表顯示(日、月、年、自定義)：將日、月、年或某一定事件段內(nèi)的油產(chǎn)量、扣水量的變化情況以圖表的形式顯示出來，同時可將該圖表保存成位圖進行編輯。    (4)報表打印(日報表)：將每日的生產(chǎn)參數(shù)以報表的形式打印出來。    (5)信息管理(用戶、流量計)：將管理者、流量計的有關(guān)信息存人計算機，以便管理、查詢。 2.3  系統(tǒng)管理設(shè)計 系統(tǒng)的用戶分為兩大類： (1)系統(tǒng)管理員 (2)普通用戶 其中，只有系統(tǒng)管理員才能進行系統(tǒng)信息管理，即用戶信息(包括用戶名稱、密碼、證號、用戶權(quán)限、所在部門)和流量計信息的管理(包括流量計名稱、自編號、出廠編號、初始讀數(shù)、準(zhǔn)確度、型號、檢定日期、檢定單位、有效期)。普通用戶只能進行流量計算功能。 2.4  系統(tǒng)的計算過程設(shè)計 根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)(GB／T1885—1998)所規(guī)定的計算步驟，設(shè)計系統(tǒng)的計算流程如圖2所示。

3  系統(tǒng)開發(fā)的主要內(nèi)容和關(guān)鍵技術(shù) 3.1  數(shù)據(jù)壓縮、解壓縮算法的研究       《原油標(biāo)準(zhǔn)密度表》、  《原油體積修正系數(shù)表》、《原油20~C密度到15℃密度換算表》等國家標(biāo)準(zhǔn)涉及的參數(shù)范圍很寬，溫度從15.75℃到116.75℃，視密度從750.0kg／m3到1070.0kg／立方米，數(shù)據(jù)達50多萬條。如果簡單地進行存儲，將占用近3M的空間，既浪費了存儲空間，又大大降低了換算系數(shù)的查詢速度，影響軟件的使用。因此，必須進行數(shù)據(jù)壓縮的算法研究，減少數(shù)據(jù)存儲量，加快數(shù)據(jù)的查詢速度。 目前，數(shù)據(jù)壓縮已有許多算法，但主要是針對圖像壓縮、音頻壓縮，這些算法并不適用本項目中的參數(shù)壓縮。通過研究發(fā)現(xiàn)這些換算系數(shù)是逐漸變化的，具有一定的規(guī)律，根據(jù)這一特點，我們開發(fā)了Huffman算法，將數(shù)據(jù)存儲量壓縮到84k，實現(xiàn)了查詢一條數(shù)據(jù)僅需10ms，解決了數(shù)據(jù)存儲量大、查詢速度慢的問題。   3.2  動態(tài)鏈接庫的建立    根據(jù)Huffman算法，對《原油標(biāo)準(zhǔn)密度表》 《原油體積修正系數(shù)表》、《原油20℃密度到15℃密度換算表》等國家標(biāo)準(zhǔn)涉及的換算系數(shù)進行編碼，然后輸入計算機。將壓縮的數(shù)據(jù)做成動態(tài)鏈接庫，當(dāng)計算需要這些系數(shù)時，通過函數(shù)調(diào)用即可。 3.3  查表中插值算法的優(yōu)選    在國家標(biāo)準(zhǔn)中，每一組數(shù)據(jù)之間的間隔是溫度相差0.05~(2、視密度相差1.0kg／立方米。而實際中所測的值一般不在網(wǎng)格點上，需要進行插值。在現(xiàn)場，工人為了計算方便，往往在查表時就近找點，沒進行插值運算，給計量結(jié)果帶來了誤差。插值的方法很多，有樣條插值、線性插值等，為了便于同手工計算的結(jié)果對比，本系統(tǒng)選用雙線性插值。 3.4數(shù)據(jù)庫建立 選用ACCESS2000，將有關(guān)流量計、管理者的信息，以及溫度、視密度、含水、壓力等生產(chǎn)參數(shù)輸入數(shù)據(jù)庫。 該項目的創(chuàng)新點在于，與具體問題相結(jié)合開發(fā)了獨特數(shù)據(jù)壓縮算法——SL算法，將插值算法、計算機技術(shù)與油田生產(chǎn)實際緊密地結(jié)合起來，將龐大的換算系數(shù)做成數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)了復(fù)雜的原油流量計算的電算化、標(biāo)準(zhǔn)化，大大地減輕了人工勞動，減小了人工計算誤差。到目前為止，還未見到相似的軟件在國內(nèi)應(yīng)用，可以說達到了國內(nèi)先進水平。同時，由于目前國內(nèi)原油交接采用質(zhì)量計量為標(biāo)準(zhǔn)，國際原油交接采用API度為標(biāo)準(zhǔn)，因此與國際相應(yīng)軟件無法比較。 4  系統(tǒng)的可靠性驗證 該系統(tǒng)軟件的可靠性由兩部分組成，一部分是換算系數(shù)查詢的可靠性，另一部分是軟件自身的可靠性。前者是基礎(chǔ)，是關(guān)鍵，只有查表結(jié)果正確，才能保證后續(xù)汁算結(jié)果的正確。在動態(tài)鏈接庫建成后，覆蓋各種可能的工況，隨機地構(gòu)造200組數(shù)據(jù)進行換算系數(shù)查詢，并將查詢結(jié)果與國家標(biāo)準(zhǔn)進行比較，查詢結(jié)果全部正確。說明數(shù)據(jù)壓縮算法正確，所輸壓縮后的換算系數(shù)編碼無誤，動態(tài)鏈接庫正確、可靠。 軟件自身的可靠性主要由現(xiàn)場使用來檢驗。為了驗證YJ—04型原油流量積算系統(tǒng)計算結(jié)果的可靠性，現(xiàn)場隨機抽取某原油外銷計量站1#流量計2003年11月中15天的數(shù)據(jù)進行驗算比對(班次數(shù)據(jù)共45組)，并對以班次(8h為一個班次)為計量時長的計算結(jié)果和以天為計量時長的計算結(jié)果分別進行了對比分析。 4.1  數(shù)據(jù)驗證 (1)以班次為計算時長的計算結(jié)果 軟件計算結(jié)果與計量崗人工計算結(jié)果相比較只有七個點的差值較大，在重新查表核算中我們發(fā)現(xiàn)，這七個數(shù)對應(yīng)的七組原始數(shù)據(jù)中，第三、第四組數(shù)據(jù)為原油含水抄錯，其余五組數(shù)據(jù)均為標(biāo)準(zhǔn)密度表查錯所致。 誤差值分布在0附近，很集中，誤差值小于0.02％的數(shù)據(jù)點達86.7％。 從圖3中可以看出，重新核算后，誤差穩(wěn)定情況明顯比核算前好。

(2)以天為計量時長的計算結(jié)果 對上述計算結(jié)果以天為計算時長進行統(tǒng)計分析， 其中： 相對誤差二10000X(軟件計算結(jié)果—原油交接 口計算結(jié)果)／軟件計算結(jié)果核算后相對誤差：10000X(重新核算結(jié)果—原油交接口計算結(jié)果)／重新查表計算后的結(jié)果 從圖4可以看出，核算之前的最大相對誤差為0.1174％，核算之后的最大相對誤差為p0.184％。從以上分析可以看出，軟件計算結(jié)果與核算結(jié)果能夠很好地吻合。

4.2  誤差原因分析 盡管積算系統(tǒng)計算精度較高，但軟件計算結(jié)果與核算結(jié)果還有微小的差別，其原因主要為以下兩方面： (1)計算時長不同：軟件采用一個班次算兩次， 即每4h的參數(shù)計算純油量，然后將此計算結(jié)果相加得到一個班次的純油量。而計量崗計算、核算均采用一個班次(8h)內(nèi)的平均參數(shù)計算純油量。 (2)人工計算過程中，每算一個中間值修約不一致，而積算系統(tǒng)采用統(tǒng)一的修約規(guī)則，因此兩者之間帶來微小誤差。 5  結(jié)論 (1)積算系統(tǒng)計算結(jié)果與重新核算后的結(jié)果誤差較小，累計誤差小于0.004％，達到交接計量技術(shù)要求。 (2)人工實際計算結(jié)果出錯率高，較大誤差達16％。積算系統(tǒng)計算結(jié)果優(yōu)于人工實際計算結(jié)果。 (3)積算系統(tǒng)具有年月日和各班次累計計算結(jié)果，具有較好的數(shù)據(jù)分析和趨勢圖功能，便于查詢有關(guān)數(shù)據(jù)。  (4)該積算系統(tǒng)可用于原油交接站點原油產(chǎn)量計算，也可用于管理部門對計量站點的產(chǎn)量核查。具有操作簡便、性能穩(wěn)定、功能齊全、數(shù)據(jù)可靠性高等優(yōu)點。