油田在用蒸汽渦街流量計計量性能及適用性分析
點擊次數(shù)：1960 發(fā)布時間：2021-01-06 11:24:50
摘要：天然氣貿(mào)易交接用流量計的計量性能和現(xiàn)場管理情況的檢查和抽檢需采用音速噴嘴氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置對不同類型、不同廠家的天然氣流量計進(jìn)行離線檢定。通過對油田二級單位的天然氣流量計多個周期的檢定數(shù)據(jù)、歷年檢定數(shù)據(jù)、專項抽檢檢定數(shù)據(jù)以及日常實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從而找出對檢定數(shù)據(jù)的影響因素、目前油田天然氣流量計量在貿(mào)易交接環(huán)節(jié)以及日常使用中出現(xiàn)的問題，并提出使用建議和管理對策。
天然氣計量涉及到天然氣生產(chǎn)、輸送和銷售的各個環(huán)節(jié)，與油田工業(yè)生產(chǎn)以及日常生活密切相關(guān)。天然氣流量計檢定結(jié)果的準(zhǔn)確與否直接影響著現(xiàn)場計量的準(zhǔn)確性。為加強天然氣貿(mào)易交接計量管理，確保天然氣貿(mào)易交接計量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、可靠，更好地維護(hù)油田利益，流量檢定站在2017年天然氣貿(mào)易交接計量專項稽查的基礎(chǔ)上，開展了油田在用蒸汽渦街流量計計量性能及使用性綜合技術(shù)分析。
1 油田天然氣生產(chǎn)
中國石化勝利油田分公司（以下簡稱勝利油田）的天然氣主要來源是氣井氣和油井的伴生氣。油井采油作業(yè)中的伴生氣在聯(lián)合站或接轉(zhuǎn)站進(jìn)行氣液分離、脫水等環(huán)節(jié)操作后與經(jīng)集氣站匯集處理后的氣井氣進(jìn)入壓氣站，在壓氣站經(jīng)過降壓、分離、凈化達(dá)到符合管輸條件后向外輸送。從生產(chǎn)流程來看，油田天然氣生產(chǎn)計量分為井口計量、聯(lián)合站/接轉(zhuǎn)站計量、油田內(nèi)部天然氣交接計量、油田天然氣外銷計量。目前勝利油田天然氣計量采用的儀表主要有：旋進(jìn)旋渦流量計、孔板流量計、渦輪流量計、氣體腰輪流量計及渦街流量計。勝利油田天然氣生產(chǎn)、使用環(huán)節(jié)如圖1所示。
2 數(shù)據(jù)分析
2017年對油田范圍20個單位天然氣貿(mào)易交接計量用流量計的計量性能和現(xiàn)場管理情況進(jìn)行檢查,完成了142臺流量計信息采集工作。2018年重點對500臺天然氣貿(mào)易交接用流量計進(jìn)行3個周期的檢定數(shù)據(jù)追蹤，并隨機抽取100臺進(jìn)行了離線檢定，進(jìn)行數(shù)據(jù)核查對比，即采用音速噴嘴氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置對不同類型、不同廠家的天然氣流量計進(jìn)行離線檢定，同時對近年來油田二級單位的天然氣流量計多個周期的檢定數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，分析歷年檢定數(shù)據(jù)、專項抽檢檢定數(shù)據(jù)以及日常實驗數(shù)據(jù)。項目組選取了500臺流量計進(jìn)行了數(shù)據(jù)跟蹤分析，數(shù)據(jù)見表1。
從表1可以看出，油田常用的流量計在檢定時誤差超差率在60%～80%之間，大都需要調(diào)整。
3 流量計抽檢情況
3.1 不同類型流量計抽檢情況
在2017年的工作基礎(chǔ)上,對2018年送檢的氣體流量計進(jìn)行了抽查，并按不同類型進(jìn)行了統(tǒng)計（表2）。
3.2 不同廠家流量計抽查對比情況
主要分析了油田內(nèi)常用廠家產(chǎn)品的檢定合格率，各廠家流量計檢定合格率對比見表3。從表3中可以看出：氣體流量計周期內(nèi)誤差超差概率偏大，總體達(dá)60%。
3.3 核查時間對流量計誤差影響情況
2018年選取100臺氣體流量計按照其檢定后的使用時間進(jìn)行了統(tǒng)計，其不合格率統(tǒng)計見表4。從表4中可以看出，5個月之后流量計的使用誤差出現(xiàn)較大偏差，檢定不合格率明顯增加。
4 流量計規(guī)范使用情況
分析了500臺流量計的儀表流量范圍與現(xiàn)場實際運行流量的匹配，發(fā)現(xiàn)有65臺流量計存在問題，占比13%；22臺流量計未按規(guī)范要求安裝使用，占比達(dá)7.2%。流量計安裝規(guī)范要求見表5。
綜合以上數(shù)據(jù)分析，蒸汽渦街流量計誤差較大的原因主要有以下幾個方面：
1）現(xiàn)場流量計口徑與流量范圍選擇不合適，存在超量程運行的現(xiàn)象。
2）流量計產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，廠家多，部分流量計無法保證在一個計量檢定周期內(nèi)計量性能的穩(wěn)定。
3）流量計不能嚴(yán)格按照規(guī)范要求安裝。
4）智能儀表自帶溫度變送器和壓力變送器缺少檢定手段，但其測量的溫度、壓力值直接參與標(biāo)況流量的修正計算，其計量的準(zhǔn)確性直接影響儀表的計量性能。
5 使用建議和管理對策
1）對流量計選型進(jìn)行監(jiān)督評價。流量計的選型不當(dāng)將會影響測量的精度以及使用壽命, 特別是當(dāng)流量計的口徑、規(guī)格、測量范圍選擇不當(dāng)時, 會造成“大馬拉小車或小馬拉大車”的現(xiàn)象, 將嚴(yán)重影響計量的準(zhǔn)確性。
不同的流量計特點、使用性能等各不相同（表6）。通常情況下，流量取流量計*大流量的70%~80%左右，*大流量不能超過限制流量的120%，持續(xù)的時間必須低于30 min，如果*大流量超出流量限制，那么計量準(zhǔn)確性大幅下降。
大部分流量計儀表或多或少會受進(jìn)口流動狀況的影響，因而必須保證良好流動狀況。輸送管道上安裝的定排量泵、往復(fù)式壓縮機、振動閥或調(diào)節(jié)器都是常見的脈動源，上游管道布置和阻流件會引起流動擾動，另外管道直徑上和方向上的急劇改變等不良布置，都會 產(chǎn)生脈動。
新申請安裝的流量計，選型、配備、安裝要符合QSH1020 2510《天然氣計量儀表配備規(guī)范》的要求。要結(jié)合現(xiàn)場工況充分分析后對流量計選型作出評價。
2）強化現(xiàn)場管理。在用的流量計，要強化運維，加大期間核查力度，未經(jīng)檢定及超周期未檢的流量計應(yīng)送法定或授權(quán)檢定機構(gòu)進(jìn)行檢定，確保計量器具檢定、計量器具現(xiàn)場管理、計量數(shù)據(jù)管理規(guī)范到位，確保計量管理依法合規(guī)，計量信息準(zhǔn)確可靠。
3）加強流量計維護(hù)保養(yǎng)。建議定期對流量計進(jìn)行維護(hù)或清洗，并選擇合適的儀表進(jìn)行核對，如果出現(xiàn)較大波動時，要及時進(jìn)行檢定。
4）進(jìn)一步加強天然氣計量儀表的檢定，確保計量儀表的準(zhǔn)確可靠。一是要把天然氣計量儀表的檢定納入全年計量器具檢定計劃大表；二是實行計量器具周檢公報的方式，技術(shù)監(jiān)督網(wǎng)根據(jù)檢測機構(gòu)提高的數(shù)據(jù)及時公布各個單位的天然氣流量計周期檢定的信息；三是加大計量器具的周期檢定的監(jiān)督考核力度，對于天然氣計量儀表不能及時檢定的，使用單位應(yīng)及時向該采油廠的技術(shù)監(jiān)督管理部門匯報。
6 結(jié)束語
綜上所述，天然氣流量計計量過程中需要考慮的因素非常多，主要包括以下幾方面。
1）流量計的性能：精準(zhǔn)度、測量范圍、壓力要求、流量限值以及抗磨損性能等。
2）流體特性：溫度、壓力、黏度、比熱容、氣體壓縮系數(shù)、潤滑性以及是否具有腐蝕性。
3）安裝要求：流體管道的布置位置、布置方向、流體的流動方向、上下游管道的長度、管道的內(nèi)外徑、管道固定情況、排污以及過濾設(shè)備安裝以及維護(hù)空間的大小等。
4）環(huán)境條件：周邊的溫度、濕度、有無電磁干擾、有無易燃易爆物等。
天然氣流量計量誤差的影響因素具有不確定性，很難對其進(jìn)行定量分析，在實際應(yīng)用中不僅要保證流量計本身的準(zhǔn)確性，還要充分考慮其經(jīng)濟(jì)性。
天然氣計量涉及到天然氣生產(chǎn)、輸送和銷售的各個環(huán)節(jié)，與油田工業(yè)生產(chǎn)以及日常生活密切相關(guān)。天然氣流量計檢定結(jié)果的準(zhǔn)確與否直接影響著現(xiàn)場計量的準(zhǔn)確性。為加強天然氣貿(mào)易交接計量管理，確保天然氣貿(mào)易交接計量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、可靠，更好地維護(hù)油田利益，流量檢定站在2017年天然氣貿(mào)易交接計量專項稽查的基礎(chǔ)上，開展了油田在用蒸汽渦街流量計計量性能及使用性綜合技術(shù)分析。
1 油田天然氣生產(chǎn)
中國石化勝利油田分公司（以下簡稱勝利油田）的天然氣主要來源是氣井氣和油井的伴生氣。油井采油作業(yè)中的伴生氣在聯(lián)合站或接轉(zhuǎn)站進(jìn)行氣液分離、脫水等環(huán)節(jié)操作后與經(jīng)集氣站匯集處理后的氣井氣進(jìn)入壓氣站，在壓氣站經(jīng)過降壓、分離、凈化達(dá)到符合管輸條件后向外輸送。從生產(chǎn)流程來看，油田天然氣生產(chǎn)計量分為井口計量、聯(lián)合站/接轉(zhuǎn)站計量、油田內(nèi)部天然氣交接計量、油田天然氣外銷計量。目前勝利油田天然氣計量采用的儀表主要有：旋進(jìn)旋渦流量計、孔板流量計、渦輪流量計、氣體腰輪流量計及渦街流量計。勝利油田天然氣生產(chǎn)、使用環(huán)節(jié)如圖1所示。
2 數(shù)據(jù)分析
2017年對油田范圍20個單位天然氣貿(mào)易交接計量用流量計的計量性能和現(xiàn)場管理情況進(jìn)行檢查,完成了142臺流量計信息采集工作。2018年重點對500臺天然氣貿(mào)易交接用流量計進(jìn)行3個周期的檢定數(shù)據(jù)追蹤，并隨機抽取100臺進(jìn)行了離線檢定，進(jìn)行數(shù)據(jù)核查對比，即采用音速噴嘴氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置對不同類型、不同廠家的天然氣流量計進(jìn)行離線檢定，同時對近年來油田二級單位的天然氣流量計多個周期的檢定數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，分析歷年檢定數(shù)據(jù)、專項抽檢檢定數(shù)據(jù)以及日常實驗數(shù)據(jù)。項目組選取了500臺流量計進(jìn)行了數(shù)據(jù)跟蹤分析，數(shù)據(jù)見表1。
從表1可以看出，油田常用的流量計在檢定時誤差超差率在60%～80%之間，大都需要調(diào)整。
3 流量計抽檢情況
3.1 不同類型流量計抽檢情況
在2017年的工作基礎(chǔ)上,對2018年送檢的氣體流量計進(jìn)行了抽查，并按不同類型進(jìn)行了統(tǒng)計（表2）。
3.2 不同廠家流量計抽查對比情況
主要分析了油田內(nèi)常用廠家產(chǎn)品的檢定合格率，各廠家流量計檢定合格率對比見表3。從表3中可以看出：氣體流量計周期內(nèi)誤差超差概率偏大，總體達(dá)60%。
3.3 核查時間對流量計誤差影響情況
2018年選取100臺氣體流量計按照其檢定后的使用時間進(jìn)行了統(tǒng)計，其不合格率統(tǒng)計見表4。從表4中可以看出，5個月之后流量計的使用誤差出現(xiàn)較大偏差，檢定不合格率明顯增加。
4 流量計規(guī)范使用情況
分析了500臺流量計的儀表流量范圍與現(xiàn)場實際運行流量的匹配，發(fā)現(xiàn)有65臺流量計存在問題，占比13%；22臺流量計未按規(guī)范要求安裝使用，占比達(dá)7.2%。流量計安裝規(guī)范要求見表5。
綜合以上數(shù)據(jù)分析，蒸汽渦街流量計誤差較大的原因主要有以下幾個方面：
1）現(xiàn)場流量計口徑與流量范圍選擇不合適，存在超量程運行的現(xiàn)象。
2）流量計產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，廠家多，部分流量計無法保證在一個計量檢定周期內(nèi)計量性能的穩(wěn)定。
3）流量計不能嚴(yán)格按照規(guī)范要求安裝。
4）智能儀表自帶溫度變送器和壓力變送器缺少檢定手段，但其測量的溫度、壓力值直接參與標(biāo)況流量的修正計算，其計量的準(zhǔn)確性直接影響儀表的計量性能。
5 使用建議和管理對策
1）對流量計選型進(jìn)行監(jiān)督評價。流量計的選型不當(dāng)將會影響測量的精度以及使用壽命, 特別是當(dāng)流量計的口徑、規(guī)格、測量范圍選擇不當(dāng)時, 會造成“大馬拉小車或小馬拉大車”的現(xiàn)象, 將嚴(yán)重影響計量的準(zhǔn)確性。
不同的流量計特點、使用性能等各不相同（表6）。通常情況下，流量取流量計*大流量的70%~80%左右，*大流量不能超過限制流量的120%，持續(xù)的時間必須低于30 min，如果*大流量超出流量限制，那么計量準(zhǔn)確性大幅下降。
大部分流量計儀表或多或少會受進(jìn)口流動狀況的影響，因而必須保證良好流動狀況。輸送管道上安裝的定排量泵、往復(fù)式壓縮機、振動閥或調(diào)節(jié)器都是常見的脈動源，上游管道布置和阻流件會引起流動擾動，另外管道直徑上和方向上的急劇改變等不良布置，都會 產(chǎn)生脈動。
新申請安裝的流量計，選型、配備、安裝要符合QSH1020 2510《天然氣計量儀表配備規(guī)范》的要求。要結(jié)合現(xiàn)場工況充分分析后對流量計選型作出評價。
2）強化現(xiàn)場管理。在用的流量計，要強化運維，加大期間核查力度，未經(jīng)檢定及超周期未檢的流量計應(yīng)送法定或授權(quán)檢定機構(gòu)進(jìn)行檢定，確保計量器具檢定、計量器具現(xiàn)場管理、計量數(shù)據(jù)管理規(guī)范到位，確保計量管理依法合規(guī)，計量信息準(zhǔn)確可靠。
3）加強流量計維護(hù)保養(yǎng)。建議定期對流量計進(jìn)行維護(hù)或清洗，并選擇合適的儀表進(jìn)行核對，如果出現(xiàn)較大波動時，要及時進(jìn)行檢定。
4）進(jìn)一步加強天然氣計量儀表的檢定，確保計量儀表的準(zhǔn)確可靠。一是要把天然氣計量儀表的檢定納入全年計量器具檢定計劃大表；二是實行計量器具周檢公報的方式，技術(shù)監(jiān)督網(wǎng)根據(jù)檢測機構(gòu)提高的數(shù)據(jù)及時公布各個單位的天然氣流量計周期檢定的信息；三是加大計量器具的周期檢定的監(jiān)督考核力度，對于天然氣計量儀表不能及時檢定的，使用單位應(yīng)及時向該采油廠的技術(shù)監(jiān)督管理部門匯報。
6 結(jié)束語
綜上所述，天然氣流量計計量過程中需要考慮的因素非常多，主要包括以下幾方面。
1）流量計的性能：精準(zhǔn)度、測量范圍、壓力要求、流量限值以及抗磨損性能等。
2）流體特性：溫度、壓力、黏度、比熱容、氣體壓縮系數(shù)、潤滑性以及是否具有腐蝕性。
3）安裝要求：流體管道的布置位置、布置方向、流體的流動方向、上下游管道的長度、管道的內(nèi)外徑、管道固定情況、排污以及過濾設(shè)備安裝以及維護(hù)空間的大小等。
4）環(huán)境條件：周邊的溫度、濕度、有無電磁干擾、有無易燃易爆物等。
天然氣流量計量誤差的影響因素具有不確定性，很難對其進(jìn)行定量分析，在實際應(yīng)用中不僅要保證流量計本身的準(zhǔn)確性，還要充分考慮其經(jīng)濟(jì)性。