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    孔板流量計在氣田生產中使用情況與計量問題分析

    發表時間:2018-07-05   點擊次數:824 技術支撑:1560-1403-222
    本文背景:

    某氣田氣質特别,高含硫化氫和二氧化碳,硫化氫均匀體積分數1s. 16%,二氧化碳平均體積分數8. 64%,對含酸性氣體的天然氣流量準確計量很大‘。天然氣流量計量是企業生產和經營管理中的一項重要的技術基礎工作,準確計量不但能公平的進行貿易結算,并且能指導改進生產工藝,提高產品質量,降低產品生產资本。某氣田集輸系統选拔保濕混輸工藝,選用標準孔板流量計進行計量z一5。在氣田投產初期,存在計量不穩定及偏差較大的問題。筆者從高級孔板閥選材、流量計計算機選擇和連接部件設計三方面介紹了孔板流量計在某氣田的應用,后通過軟件和硬件剖析了流量計量誤差產生的理由,提出了正確設置流量計算參數、定期清洗孔板閥、五閥組、引壓管路等改進步伐。實踐證明,這些步调可以灵验解決某氣田流量誤差問題。
    該氣田是為止中國規模大、豐度高的特大型整裝海相氣田之一。氣田的氣質特别,屬高含硫化氫和二氧化碳,硫化氫含量15.16%,二氧化碳含量8.64%。氣田在天然氣外輸計量中選用的流量計量儀表选取的是高級孔板流量計。孔板流量計在測量氣體方面有很大的優勢,是一種性能好,使用方便的測量裝置。廣泛的應用于工業中,在測量氣體、蒸汽以及液體的流量方面有很大的造詣,這種儀器結構穩定簡單、維修起來便利,职能十分穩定。這是產品的簡單特點,接下來我們介紹產品的特點。

    *先,
    孔板流量計 是一種方便的裝置,結構簡單便当復制,簡單而十分坚固,性能穩定可靠,不必擔心中途會出現什么差池和問題,并且,孔板流量計的壽命長,價格低贱,性價比格外高。

    其次,孔板流量計的應用之廣泛超乎人的想象,可以測量天然氣、空氣、氮氣、氧氣等氣體,很多工業中使用孔板流量計來測量,可見其性,并且這種裝置容易投入使用,并不需要十分復雜的校準能簡的投入使用。孔板流量計在測量時需要與差壓變送器配套使用。
    本文說明孔板流量計在普光氣田的利用情況,并針對存在的計量問題進行了解析。


      1. 計量原理及特點
    計量原理
    標準孔板流量計的計量真理為:基于流體流動的節流原理,以能量守衡和流動連續性方程為基礎,利用流體流經標準孔板時在其前、后產生壓差,通過測量壓差的巨细可能間接地明白流量的大小。在標準狀態下天然氣流量的實用計算公式為:
    孔板流量計公式
    式中,、為標準狀態下天然氣體積流量,m; /s;  A,為秒計量系數,視采取計量單位而定,此處A=311 794 x 10 -6;  C為流出系數;E為速度系數;d為孔板直徑,mm;  F}為相對密度系數;。為可膨脹系數;F:為超壓縮因子;F:為流動溫度系數;P,為孔板上游側取壓孔氣流**靜壓,Pa;0P為氣流流經孔板時產生的壓差,Pao
    1.2結構及特點
    標準孔板流量計結構如圖一所示,包括節流元件「標準孔板及其取壓裝置」、傳輸壓差信號的引壓管路、閥門以及差壓計等部分。標準孔板是壓差測量時的一次元件,人們使用它在管道內使流體產生壓差,通過引壓管路把孔板前、后產生的壓差傳送給差壓變送器,輸人到二次儀表,從而顯示出管道內流體的靜壓、壓差、瞬時流量、累計流量等計量參數。
    孔板流量計

    標準孔板流量計 有以下特點:①高級孔板閥結構簡單,應用技術成熟,便当掌握;②適應性強,可實現在線更換、清洗和檢查孔板;③性能穩定可靠,利用壽命長;④孔板為標準節流元件,不需要標定。存在的缺點主要有:①量程小;②壓力損失較大;③受影響身分多,不確定度大;④對前、后直管段要求高。

      2 標準孔板流量計在某氣田的應用
    某氣田集氣站外輸計量和集氣總站外輸總計量選用的流量計量儀表均為高級孔板閥流量計,由高級孔板閥、流量計算機及過程連接部件三部分組成。因为某氣田介質為高含硫化氫天然氣,且集輸工藝选择保濕混輸工藝,天然氣中含水和單質硫,于常規天然氣計量,標準孔板流量計在普光氣田的應用中有其本身的特點。
    2. 1高級孔板閥的選材
    某氣田酸氣外輸采取的是丹尼爾高級孔板閥,以法蘭取壓標準孔板作為流量檢測元件。閥體由上、下2部门組成,中間滑閥連通或切斷,設有密封脂注人機構,下閥腔與孔板上游連通。當孔板閥工作時,滑閥關閉,下閥腔壓力與上游管內壓力相等,上閥腔壓力與大氣壓力相等,在上、下閥腔之間產生較大的壓力差,此壓力差作用在滑閥下方,從而增強其密封性。孔板閥底部設有排污閥,用于定期吹掃袪除閥內污物。上閥腔設置有放氣孔,可排出上閥腔內介質。孔板閥可實現在線換、清洗和檢查孔板,其操作也靈活便利。
    為保證在某含硫化氫工況下高級孔板閥的性能滿足要求,并確保其使用壽命和安详生產,高級孔板閥上、下腔間的密封件选择全硬密封結構,閥板和閥座拔取316L材質,標準孔板片采用In-conel 625材質,可灵验防范硫化物應力開裂和氫致開裂。
    2. 2流量計算機選擇
    對于高含硫化氫氣田來說,一個重要的原則便是減少動靜密封點,從而降低显露風險。某氣田地面集輸系統選用的流量計算機為艾默生的FLOBOSS103流量計算機,集成壓差、靜壓雙變量變送器、RTD溫度變送器和流量計算功能于一體。FLOBOSS103檢測孔板兩側壓差及管道靜壓,并通過Pt100熱電阻搜集流體溫度,不妨的顯示這些測量值,同時也可通過標準的MODBUS RTU協議和RS485通信接口將參數值傳給站控SCADA系統。可以接收上位機控制系統下載的氣體組分信息,可由MODSCAN犯軟件通過串口通讯向FLOBOSS103內寫人氣體組分信息,可通過配置軟件ROCLINK 800人工輸人組分信息。
    雙變量變送器「DVS」选择老练可靠的羅斯蒙特電容元件技術測量壓差。同時运用壓阻和硅傳感器技術檢測靜壓,測量的過程值精確、穩定和可重復性好。其專用理器利用存儲在存儲器中的特点化數據對原始傳感器信號進行線性化和改正。讀數存儲于FLOBOSS103的內部模擬輸人點中,通過中斷的方式向變送器的處理器發送數據。RTD溫度變送器选取鉑電阻Pt100來搜聚現場流體溫度,測量范圍為一40一240℃,準確度等級為1 0. 2℃。
    2. 3過程連接部件
    過程連接部件主要是指2個1 /4NPT的取壓閥、五閥組以及引壓管路。雙變量變送器(DVS)底部采用NPT內螺紋連接孔板上的引壓管。上、下游管線通常連接到孔板的高、低壓側。由于連接部件均為長期接觸高含硫化氫天然氣的部件,且天然氣為濕氣,故不同于一般的天然氣計量場合。普光氣田現場的取壓閥、五閥組和引壓管均采用哈氏合金材質,且連接部件的孔徑較大,如引壓管路內徑為12 mm,以防止沉積的單質硫等雜質堵塞引壓管路。

    3 誤差分析
    某氣田實際生產中,天然氣外輸計量拔取的標準孔板流量計存在計量不穩定、讀數偏差較大等問題,各集氣站場的天然氣外輸計量總和與集氣總站分線外輸總計量存在輸差問題。針對這一實際情況,從軟件和硬件二方面展開解析。
    3. 1軟件問題產生的計量數據誤差
    采取標準孔板流量計測量天然氣流量,其流量值與天然氣組分、壓差、壓力、溫度等參數有關。流量測量系統若未能嚴格按計量標準要求配置相應的測量儀表,流量計算時氣體壓力、溫度和天然氣組分的變化未能得到全部補償,會造成流量計準確度下落,造成測量誤差。檢查某氣田現場利用的流量計算機計算軟件,其合适國家標準,測量系統合座滿足標準孔板流量計計量標準,其測量誤差基本可以疏漏不計,是以在采取的計量標準方面,某氣田現場运用標準孔板流量計符合要求,不是產生誤差的原由。
    標準孔板測量是通過節流取壓差,引壓管高壓側為靜壓,軟件根據靜壓、壓差、溫度、氣體組分、孔板孔徑、管徑等參數計算流量計值。在軟件中能够對這些參數進行設置,若个中有一個參數不準確,會引起流量不準確。現場通過流量計配置軟件檢查各流量計參數的配置情況,設置值與現場實際情況合适。同時,根據現場收集到的溫度、壓力、壓差及軟件中配置的管徑、孔徑等參數,然后根據國內計量標準AGA8氣體壓縮因子計算方式計算出的流量與流量計測量值特殊靠近,若以上有任何參數設置不正確,會造成氣體計量不準確4-5。隨著高含硫氣田的開發,氣體中硫化氫含量不斷增加,变成氣體計量誤差不斷增大,通過及時氣體組分數據,基本保證了氣體流量計量的準確性。
    3. 2硬件問題產生的計量數據誤差
    現場生產實踐证明,標準孔板流量計會因為標準孔板、五閥組、引壓管路等硬件出現異常,導致流量計量不準確,下面分別進行剖析。
    3. 2. 1標準孔板
    對孔板進行考究后發現,某氣田生產現場85%以上的標準孔板受到了区别水平的刮傷、變形,觀察上、下游直管段,管道內壁沉積了大批的單質硫,導板周圍出現腐蝕、碳化,且有雜質附著。
    某氣田現場作業多,關井之后重新開井的過程迅速,形成孔板受天然氣的強力沖蝕或機械磨損而產生劃傷、變形,孔板的光潔度下落,人口的尖銳水平變圓,使其圓弧半徑不能滿足標準要求,使得計量數據比實際流量偏低;高級孔板閥和直管段內部附著單質硫之后,氣體不能酿成穩定的牛頓流體,变成計量誤差;孔板在天然氣沖擊過程中,区别水平的產生了偏幸,同時導板周圍出現的腐蝕、碳化、雜質沉没等身分,會嚴重影響流量計量的準確性。通過嚴格執行操作規程,遵守操作步驟平穩操作,確定開井方式;同時定期清洗孔板閥、計量直管段等方式不妨灵验解決上述問題。普光氣田集氣站氣體流量計量不準確,誤差很大,通過拆卸高級孔板閥和直管段,發現內部有許多單質硫沉積。清洗高級孔板閥和直管段后,氣體流量恢復。
    3.2.2五閥組
    在生產過程中,须要對孔板流量計進行排污。通過對五閥組進行解體檢查,發現內部存在單質硫等雜質,形成五閥組中的均衡閥關不嚴,形成內漏,影響孔板流量計的上、下游取壓,導致壓差信號變小,儀表計量偏低。此類問題可通過清洗或換新的五閥組得以解決。
    3.2.3儀表引壓管路
    某天然氣會析出單質硫,單質硫在引壓管路中沉積、固化,會引起引壓管路堵塞,不能取壓,孔板流量計不能及時得到正確的靜壓和壓差,從而形成計量偏差。前期在某氣田現場生產過程中出現流量計示值不變化的情況。對此,采取在孔板流量計引壓管線、五閥組等部位安裝電伴熱裝置的辦法,減少單質硫在引壓管路中的析出、沉積,防止引壓管路堵塞。同時定期對引壓管路進行放空、清洗,確保引壓管路不堵塞。

      4 結束語
    因为某氣田氣質的特殊性,前期生產過程中多的關注在選材和防腐方面,對变成計量偏差的成分估計不够,導致計量偏差較大;后期采用設定正確的計算參數,定期清洗孔板閥、五閥組、引壓管線等程序后,圓滿解決了計量偏差問題。總體而言,類似某氣田的工況运用標準孔板流量計需注意以下問題:①設定正確的流量計算參數,及時校正氣體組分參數;②定期對標準孔板進行檢查、清洗,發現問題后及時更換;③定期對五閥組及其引壓管路進行排污驗漏檢查,冬季氣溫下降易發生凍堵和硫沉積,需添加排污次數。若發現五閥組及引壓管路堵塞,應及時清洗或換,保證其正常運行。



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