氪氣管道流量計測量硫氣流量過(guò)程中堵塞原因分析及解決方法
點(diǎn)擊次數：1569 發(fā)布時(shí)間：2021-01-08 07:23:46
天然氣是一種高效、 清潔燃料和優(yōu)質(zhì)化工原料。我國是天然氣資源豐富的大國，天然氣遠景儲量達3.8*1013m3(38萬(wàn)億m3),目前已探明儲量就有1.6*1012m3(1.6萬(wàn)億m3)，未來(lái)中國工業(yè)的發(fā)展必將與天然氣能源發(fā)展密切相關(guān)，但是對于天然氣流量的測量相對來(lái)說(shuō)非常薄弱，與國際其它發(fā)達國家流量測量技術(shù)相比有很大的差距，天然氣流量計量已經(jīng)成為天然氣工業(yè)發(fā)展的重要制約因素,是天然氣使用中必須解決的一個(gè)重要問(wèn)題。流量計量既是天然氣供需雙方貿易結算的依據,又是生產(chǎn)部門(mén)用氣效率的極為重要的技術(shù)指標，流量計量是在企業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)管理中一項日常進(jìn)行的重要的技術(shù)基礎工作。天然氣的準確計量不但能公平的貿易結算,而且能改進(jìn)生產(chǎn)工藝,提高產(chǎn)品質(zhì)量,降低產(chǎn)品生產(chǎn)成本,確保安全生產(chǎn),提高經(jīng)濟效益和社會(huì )效益。
目前天然氣計量中存在的問(wèn)題及產(chǎn)生的原因
流量計量?jì)x表品種多,計算模型五花八門(mén),如標準氪氣管道流量計、渦街流量計、漩渦流量計、超聲流量計等,除了標準氪氣管道流量計外,缺乏必要的標準或規范支持。
氪氣管道流量計借助國際上長(cháng)期的試驗研究及實(shí)踐經(jīng)驗總結,早在20世紀30年代開(kāi)始實(shí)行儀表干校,從二獲得了廣泛應用.我國制定了天然氣行業(yè)標準<<天然氣流量的標準孔板計量方法>>(SY/6143-1996),規定標準孔板的結構形式、技術(shù)要求、節流裝置的取壓方式、使用方法以及流量計算及其不確定度方面的資料.為天然氣流量計量提供了標準依據。
本文針對于天然氣測量過(guò)程中普通在使用的作出分析，氪氣管道流量計的優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單結實(shí)；精度高；成本低；如果計算、制造加工和安裝符合ISO 5167，無(wú)須額外的標定和再檢定。
氪氣管道流量計的缺點(diǎn)：由于流量和差壓的平方根成比例關(guān)系，量程比限制為4:1及5:1。由于水錘的作用，孔板可能會(huì )變形。如果設計或安裝不當甚至會(huì )堵塞管道?？装宓闹苯沁吘壴陂L(cháng)期運行后可能會(huì )磨損，特別是用在潮濕骯臟的蒸汽上。這些會(huì )改變孔板的特性，并且會(huì )影響精度。因此，為了保證孔板的重復性和精度，必須對孔板進(jìn)行周期檢查和更換。
氪氣管道流量計系統的安裝長(cháng)度要求較高，為了保證精度，必須保證上下游至少有10倍和5倍管徑的直管段。
板流量計的應用氪氣管道流量計的典型應用：任何流量變化在4:1和5:1之間的流量計量。這包括鍋爐房出口和蒸汽分配至許多設備的場(chǎng)合，如部分設備運行，部分設備停止，但總的流量變化不大。
一、計量裝置堵塞的原因分析
對于高含硫氣田，在開(kāi)發(fā)過(guò)程中，由于溫度和壓力的改變，硫在含硫天然氣內的溶解度隨著(zhù)局部溫度和壓力的降低而下降，致使元素硫及固體的高級多硫化物析出，沉積在井筒及設備內壁，導致堵塞，嚴重影響氣井的正常生產(chǎn)。
硫沉積的形成與天然氣的流速和溫度、壓力、氣體組成有密切的關(guān)系。天然氣的流速越高，越能有效地使元素硫懸浮于氣體中帶出，從而減少了硫沉積的可能性。而根據高含硫氣田流體PVT物性研究發(fā)現，當壓力、溫度下降時(shí)，氣體含硫飽和度也在下降，說(shuō)明在生產(chǎn)過(guò)程中，隨著(zhù)壓力和溫度的降低，有單質(zhì)硫析出。
在氣井生產(chǎn)初期，氣井中的殘酸返排到地面集輸系統。殘酸中含有硫磺顆粒和其他雜質(zhì)且粘稠性高，其粘度隨著(zhù)溫度的增加而降低。固體物質(zhì)在地面集輸系統運移的過(guò)程中，附著(zhù)在溫度較低或壓力改變的管道、儀器儀表連接通道處，導致了管道有效通徑變小，通道被堵塞，取壓不準確而引起顯示數據與真實(shí)數據誤差較大，儀器儀表不能反映真實(shí)值，影響了站場(chǎng)產(chǎn)量調整和正常計量。
二、流量計堵塞的解決方法
計量裝置堵塞導致錯誤的流量數值，無(wú)論對人還是對設備而言，都具有相當大的危害，為了減少甚至杜絕這種危害，防止安全事故的發(fā)生，從以下幾個(gè)方面進(jìn)行解決：
2.1 節流裝置定期清洗法
在氣田投產(chǎn)初期，單井的高級孔板閥流量計節流裝置也會(huì )有堵塞現象，需經(jīng)常進(jìn)行清洗。在堵塞初期，堵塞的物質(zhì)多是氣井中的殘酸返排的雜質(zhì)和井筒、管線(xiàn)內的一些雜質(zhì)。隨著(zhù)氣井的生產(chǎn)，堵塞的物質(zhì)中，井筒、管線(xiàn)內的一些雜質(zhì)變少了，而氣井中的殘酸返排雜質(zhì)和硫黃顆粒增多，四個(gè)月以后，大部分堵塞物是硫黃顆粒和少量氣井中殘酸返排的雜質(zhì)。通過(guò)現場(chǎng)的檢查、清洗還發(fā)現，清洗過(guò)的高級孔板閥流量計節流裝置，大部分會(huì )在三個(gè)月后，會(huì )再次發(fā)生堵塞，堵塞物多是硫黃顆粒。因此建議制定相應的高級孔板閥流量計節流裝置定期清洗制度，周期以三個(gè)月為宜，以解決高級氪氣管道流量計節流裝置堵塞現象。
2.2 五閥組吹掃解堵法
對于五閥組存在堵塞的問(wèn)題， 現場(chǎng)都按照五閥組解堵安全技術(shù)操作規程進(jìn)行解堵，先準備消氣防器具、工用具，再檢查確認五閥組閥門(mén)開(kāi)關(guān)無(wú)誤，然后進(jìn)行操作；
（1）將氣相流量計五閥組平衡閥打開(kāi)；
（2）關(guān)閉氣相流量計導壓管線(xiàn)上的取壓針閥；
（3）加溫五閥組及流量計導壓管線(xiàn)；
（4）將氣相流量計放空管線(xiàn)導入堿桶；
（5）先緩慢打開(kāi)放空針閥，然后逐漸開(kāi)大針閥；
（6）將放空針閥關(guān)閉，打開(kāi)導壓管線(xiàn)上的取壓針閥；
（7）將平衡閥打開(kāi)；
（8）站控室人員觀(guān)察流量，若和該井配產(chǎn)相符則解堵操作完成；若不一致則按照上述步驟再次解堵。
以上是操作規程要求的步驟，在實(shí)際操作的過(guò)程中，發(fā)現第5步放空之后，只是將導壓管內的壓力放空了，并不能徹底的把導壓管里的堵塞物吹掃干凈，有時(shí)候過(guò)一、兩個(gè)小時(shí)后，會(huì )再次發(fā)生堵塞。研究后認為：放空之后，應緩慢打開(kāi)取壓針閥，對整個(gè)導壓管段進(jìn)行徹底吹掃，然后再進(jìn)行后續操作。此操作方法經(jīng)過(guò)現場(chǎng)使用后，吹掃效果較好，使五閥組堵塞后，堵塞間隔延長(cháng)到了一周以上。因此，建議在操作規程第五步之后，加入一條：緩慢打開(kāi)取壓針閥，對整個(gè)導壓管段進(jìn)行徹底吹掃。以提高解堵效果，減少解堵次數，降低操作人員勞動(dòng)強度。需要注意的一點(diǎn)是，在開(kāi)取壓針閥吹掃過(guò)程中，要緩慢打開(kāi)，切忌猛開(kāi)。
2.3 電伴熱帶防凍堵法
氣井生產(chǎn)時(shí)，五閥組由于存在堵塞現象，而溫度越低，越容易發(fā)生堵塞現象，需要時(shí)常進(jìn)行解堵操作，于是提高計量導壓管及五閥組管線(xiàn)內天然氣溫度成了解決堵塞的另一個(gè)手段。在五閥組及導壓管上加裝伴熱帶，提高設備溫度，避免堵塞。
安裝伴熱帶時(shí)，確保發(fā)熱段在需伴熱的部位并緊貼于被加熱體以提高熱效率，除了自控溫電熱帶外，其它規格電熱帶安裝時(shí)不允許交叉、重疊，以避免過(guò)熱，電熱帶安裝時(shí)遇到銳利的邊棱、銳角，應墊上鋁膠帶，以防破壞外絕緣層。在安裝電熱帶接線(xiàn)盒時(shí)，并聯(lián)帶應留有一定富裕量，以方便檢修，使管道、閥門(mén)等設備附件拆卸方便，又不損壞電熱帶，做好絕緣測試和接地連接，確保電阻在正常范圍。
每口井的五閥組及導壓管上加裝伴熱帶時(shí)，都與其它井分開(kāi)，單獨加裝，以便針對每口井的不同的情況，設置不同的溫度。在現場(chǎng)，電伴熱平時(shí)運行的溫度控制在60℃～65℃之間，若發(fā)生導壓管線(xiàn)及五閥組堵塞，應查看伴熱帶安裝方式是否規范，是否投用等，及時(shí)處置，可調節伴熱帶運行溫度到80℃，并結合其它解堵措施進(jìn)行解堵，如熱水加熱吹掃法等，解堵操作完成后及時(shí)恢復流程，將伴熱帶溫度調節到60℃～65℃之間。
加熱解堵法是高含硫氣田計量解堵中有效的解堵方法，將加熱解堵與吹掃解堵法相結合，能用效的提高解堵效果，延長(cháng)計量五閥組及導壓管堵塞間歇時(shí)間，生產(chǎn)中監測計量導壓管及五閥組內天然氣溫度，加裝電伴熱帶，及時(shí)調整伴熱帶運行溫度，能有效地減少堵塞的現象。
目前天然氣計量中存在的問(wèn)題及產(chǎn)生的原因
流量計量?jì)x表品種多,計算模型五花八門(mén),如標準氪氣管道流量計、渦街流量計、漩渦流量計、超聲流量計等,除了標準氪氣管道流量計外,缺乏必要的標準或規范支持。
氪氣管道流量計借助國際上長(cháng)期的試驗研究及實(shí)踐經(jīng)驗總結,早在20世紀30年代開(kāi)始實(shí)行儀表干校,從二獲得了廣泛應用.我國制定了天然氣行業(yè)標準<<天然氣流量的標準孔板計量方法>>(SY/6143-1996),規定標準孔板的結構形式、技術(shù)要求、節流裝置的取壓方式、使用方法以及流量計算及其不確定度方面的資料.為天然氣流量計量提供了標準依據。
本文針對于天然氣測量過(guò)程中普通在使用的作出分析，氪氣管道流量計的優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單結實(shí)；精度高；成本低；如果計算、制造加工和安裝符合ISO 5167，無(wú)須額外的標定和再檢定。
氪氣管道流量計的缺點(diǎn)：由于流量和差壓的平方根成比例關(guān)系，量程比限制為4:1及5:1。由于水錘的作用，孔板可能會(huì )變形。如果設計或安裝不當甚至會(huì )堵塞管道?？装宓闹苯沁吘壴陂L(cháng)期運行后可能會(huì )磨損，特別是用在潮濕骯臟的蒸汽上。這些會(huì )改變孔板的特性，并且會(huì )影響精度。因此，為了保證孔板的重復性和精度，必須對孔板進(jìn)行周期檢查和更換。
氪氣管道流量計系統的安裝長(cháng)度要求較高，為了保證精度，必須保證上下游至少有10倍和5倍管徑的直管段。
板流量計的應用氪氣管道流量計的典型應用：任何流量變化在4:1和5:1之間的流量計量。這包括鍋爐房出口和蒸汽分配至許多設備的場(chǎng)合，如部分設備運行，部分設備停止，但總的流量變化不大。
一、計量裝置堵塞的原因分析
對于高含硫氣田，在開(kāi)發(fā)過(guò)程中，由于溫度和壓力的改變，硫在含硫天然氣內的溶解度隨著(zhù)局部溫度和壓力的降低而下降，致使元素硫及固體的高級多硫化物析出，沉積在井筒及設備內壁，導致堵塞，嚴重影響氣井的正常生產(chǎn)。
硫沉積的形成與天然氣的流速和溫度、壓力、氣體組成有密切的關(guān)系。天然氣的流速越高，越能有效地使元素硫懸浮于氣體中帶出，從而減少了硫沉積的可能性。而根據高含硫氣田流體PVT物性研究發(fā)現，當壓力、溫度下降時(shí)，氣體含硫飽和度也在下降，說(shuō)明在生產(chǎn)過(guò)程中，隨著(zhù)壓力和溫度的降低，有單質(zhì)硫析出。
在氣井生產(chǎn)初期，氣井中的殘酸返排到地面集輸系統。殘酸中含有硫磺顆粒和其他雜質(zhì)且粘稠性高，其粘度隨著(zhù)溫度的增加而降低。固體物質(zhì)在地面集輸系統運移的過(guò)程中，附著(zhù)在溫度較低或壓力改變的管道、儀器儀表連接通道處，導致了管道有效通徑變小，通道被堵塞，取壓不準確而引起顯示數據與真實(shí)數據誤差較大，儀器儀表不能反映真實(shí)值，影響了站場(chǎng)產(chǎn)量調整和正常計量。
二、流量計堵塞的解決方法
計量裝置堵塞導致錯誤的流量數值，無(wú)論對人還是對設備而言，都具有相當大的危害，為了減少甚至杜絕這種危害，防止安全事故的發(fā)生，從以下幾個(gè)方面進(jìn)行解決：
2.1 節流裝置定期清洗法
在氣田投產(chǎn)初期，單井的高級孔板閥流量計節流裝置也會(huì )有堵塞現象，需經(jīng)常進(jìn)行清洗。在堵塞初期，堵塞的物質(zhì)多是氣井中的殘酸返排的雜質(zhì)和井筒、管線(xiàn)內的一些雜質(zhì)。隨著(zhù)氣井的生產(chǎn)，堵塞的物質(zhì)中，井筒、管線(xiàn)內的一些雜質(zhì)變少了，而氣井中的殘酸返排雜質(zhì)和硫黃顆粒增多，四個(gè)月以后，大部分堵塞物是硫黃顆粒和少量氣井中殘酸返排的雜質(zhì)。通過(guò)現場(chǎng)的檢查、清洗還發(fā)現，清洗過(guò)的高級孔板閥流量計節流裝置，大部分會(huì )在三個(gè)月后，會(huì )再次發(fā)生堵塞，堵塞物多是硫黃顆粒。因此建議制定相應的高級孔板閥流量計節流裝置定期清洗制度，周期以三個(gè)月為宜，以解決高級氪氣管道流量計節流裝置堵塞現象。
2.2 五閥組吹掃解堵法
對于五閥組存在堵塞的問(wèn)題， 現場(chǎng)都按照五閥組解堵安全技術(shù)操作規程進(jìn)行解堵，先準備消氣防器具、工用具，再檢查確認五閥組閥門(mén)開(kāi)關(guān)無(wú)誤，然后進(jìn)行操作；
（1）將氣相流量計五閥組平衡閥打開(kāi)；
（2）關(guān)閉氣相流量計導壓管線(xiàn)上的取壓針閥；
（3）加溫五閥組及流量計導壓管線(xiàn)；
（4）將氣相流量計放空管線(xiàn)導入堿桶；
（5）先緩慢打開(kāi)放空針閥，然后逐漸開(kāi)大針閥；
（6）將放空針閥關(guān)閉，打開(kāi)導壓管線(xiàn)上的取壓針閥；
（7）將平衡閥打開(kāi)；
（8）站控室人員觀(guān)察流量，若和該井配產(chǎn)相符則解堵操作完成；若不一致則按照上述步驟再次解堵。
以上是操作規程要求的步驟，在實(shí)際操作的過(guò)程中，發(fā)現第5步放空之后，只是將導壓管內的壓力放空了，并不能徹底的把導壓管里的堵塞物吹掃干凈，有時(shí)候過(guò)一、兩個(gè)小時(shí)后，會(huì )再次發(fā)生堵塞。研究后認為：放空之后，應緩慢打開(kāi)取壓針閥，對整個(gè)導壓管段進(jìn)行徹底吹掃，然后再進(jìn)行后續操作。此操作方法經(jīng)過(guò)現場(chǎng)使用后，吹掃效果較好，使五閥組堵塞后，堵塞間隔延長(cháng)到了一周以上。因此，建議在操作規程第五步之后，加入一條：緩慢打開(kāi)取壓針閥，對整個(gè)導壓管段進(jìn)行徹底吹掃。以提高解堵效果，減少解堵次數，降低操作人員勞動(dòng)強度。需要注意的一點(diǎn)是，在開(kāi)取壓針閥吹掃過(guò)程中，要緩慢打開(kāi)，切忌猛開(kāi)。
2.3 電伴熱帶防凍堵法
氣井生產(chǎn)時(shí)，五閥組由于存在堵塞現象，而溫度越低，越容易發(fā)生堵塞現象，需要時(shí)常進(jìn)行解堵操作，于是提高計量導壓管及五閥組管線(xiàn)內天然氣溫度成了解決堵塞的另一個(gè)手段。在五閥組及導壓管上加裝伴熱帶，提高設備溫度，避免堵塞。
安裝伴熱帶時(shí)，確保發(fā)熱段在需伴熱的部位并緊貼于被加熱體以提高熱效率，除了自控溫電熱帶外，其它規格電熱帶安裝時(shí)不允許交叉、重疊，以避免過(guò)熱，電熱帶安裝時(shí)遇到銳利的邊棱、銳角，應墊上鋁膠帶，以防破壞外絕緣層。在安裝電熱帶接線(xiàn)盒時(shí)，并聯(lián)帶應留有一定富裕量，以方便檢修，使管道、閥門(mén)等設備附件拆卸方便，又不損壞電熱帶，做好絕緣測試和接地連接，確保電阻在正常范圍。
每口井的五閥組及導壓管上加裝伴熱帶時(shí)，都與其它井分開(kāi)，單獨加裝，以便針對每口井的不同的情況，設置不同的溫度。在現場(chǎng)，電伴熱平時(shí)運行的溫度控制在60℃～65℃之間，若發(fā)生導壓管線(xiàn)及五閥組堵塞，應查看伴熱帶安裝方式是否規范，是否投用等，及時(shí)處置，可調節伴熱帶運行溫度到80℃，并結合其它解堵措施進(jìn)行解堵，如熱水加熱吹掃法等，解堵操作完成后及時(shí)恢復流程，將伴熱帶溫度調節到60℃～65℃之間。
加熱解堵法是高含硫氣田計量解堵中有效的解堵方法，將加熱解堵與吹掃解堵法相結合，能用效的提高解堵效果，延長(cháng)計量五閥組及導壓管堵塞間歇時(shí)間，生產(chǎn)中監測計量導壓管及五閥組內天然氣溫度，加裝電伴熱帶，及時(shí)調整伴熱帶運行溫度，能有效地減少堵塞的現象。
上一篇：溢氣型渦輪燃氣流量計在油田中應用