油田在用蒸汽渦街流量計計量性能及適用性分析
點(diǎn)擊次數：1621 發(fā)布時(shí)間：2021-01-06 11:24:50
摘要：天然氣貿易交接用流量計的計量性能和現場(chǎng)管理情況的檢查和抽檢需采用音速?lài)娮鞖怏w流量標準裝置對不同類(lèi)型、不同廠(chǎng)家的天然氣流量計進(jìn)行離線(xiàn)檢定。通過(guò)對油田二級單位的天然氣流量計多個(gè)周期的檢定數據、歷年檢定數據、專(zhuān)項抽檢檢定數據以及日常實(shí)驗數據進(jìn)行分析，從而找出對檢定數據的影響因素、目前油田天然氣流量計量在貿易交接環(huán)節以及日常使用中出現的問(wèn)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(xiāo)售的各個(gè)環(huán)節，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果的準確與否直接影響著(zhù)現場(chǎng)計量的準確性。為加強天然氣貿易交接計量管理，確保天然氣貿易交接計量數據準確、可靠，更好地維護油田利益，流量檢定站在2017年天然氣貿易交接計量專(zhuān)項稽查的基礎上，開(kāi)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(jiǎn)稱(chēng)勝利油田）的天然氣主要來(lái)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)合站或接轉站進(jìn)行氣液分離、脫水等環(huán)節操作后與經(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(guò)降壓、分離、凈化達到符合管輸條件后向外輸送。從生產(chǎn)流程來(lái)看，油田天然氣生產(chǎn)計量分為井口計量、聯(lián)合站/接轉站計量、油田內部天然氣交接計量、油田天然氣外銷(xiāo)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)節如圖1所示。
2 數據分析
2017年對油田范圍20個(gè)單位天然氣貿易交接計量用流量計的計量性能和現場(chǎng)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(diǎn)對500臺天然氣貿易交接用流量計進(jìn)行3個(gè)周期的檢定數據追蹤，并隨機抽取100臺進(jìn)行了離線(xiàn)檢定，進(jìn)行數據核查對比，即采用音速?lài)娮鞖怏w流量標準裝置對不同類(lèi)型、不同廠(chǎng)家的天然氣流量計進(jìn)行離線(xiàn)檢定，同時(shí)對近年來(lái)油田二級單位的天然氣流量計多個(gè)周期的檢定數據進(jìn)行分析，分析歷年檢定數據、專(zhuān)項抽檢檢定數據以及日常實(shí)驗數據。項目組選取了500臺流量計進(jìn)行了數據跟蹤分析，數據見(jiàn)表1。
從表1可以看出，油田常用的流量計在檢定時(shí)誤差超差率在60%～80%之間，大都需要調整。
3 流量計抽檢情況
3.1 不同類(lèi)型流量計抽檢情況
在2017年的工作基礎上,對2018年送檢的氣體流量計進(jìn)行了抽查，并按不同類(lèi)型進(jìn)行了統計（表2）。
3.2 不同廠(chǎng)家流量計抽查對比情況
主要分析了油田內常用廠(chǎng)家產(chǎn)品的檢定合格率，各廠(chǎng)家流量計檢定合格率對比見(jiàn)表3。從表3中可以看出：氣體流量計周期內誤差超差概率偏大，總體達60%。
3.3 核查時(shí)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(shí)間進(jìn)行了統計，其不合格率統計見(jiàn)表4。從表4中可以看出，5個(gè)月之后流量計的使用誤差出現較大偏差，檢定不合格率明顯增加。
4 流量計規范使用情況
分析了500臺流量計的儀表流量范圍與現場(chǎng)實(shí)際運行流量的匹配，發(fā)現有65臺流量計存在問(wèn)題，占比13%；22臺流量計未按規范要求安裝使用，占比達7.2%。流量計安裝規范要求見(jiàn)表5。
綜合以上數據分析，蒸汽渦街流量計誤差較大的原因主要有以下幾個(gè)方面：
1）現場(chǎng)流量計口徑與流量范圍選擇不合適，存在超量程運行的現象。
2）流量計產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，廠(chǎng)家多，部分流量計無(wú)法保證在一個(gè)計量檢定周期內計量性能的穩定。
3）流量計不能?chē)栏癜凑找幏兑蟀惭b。
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、壓力值直接參與標況流量的修正計算，其計量的準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)行監督評價(jià)。流量計的選型不當將會(huì )影響測量的精度以及使用壽命, 特別是當流量計的口徑、規格、測量范圍選擇不當時(shí), 會(huì )造成“大馬拉小車(chē)或小馬拉大車(chē)”的現象, 將嚴重影響計量的準確性。
不同的流量計特點(diǎn)、使用性能等各不相同（表6）。通常情況下，流量取流量計最大流量的70%~80%左右，最大流量不能超過(guò)限制流量的120%，持續的時(shí)間必須低于30 min，如果最大流量超出流量限制，那么計量準確性大幅下降。
大部分流量計儀表或多或少會(huì )受進(jìn)口流動(dòng)狀況的影響，因而必須保證良好流動(dòng)狀況。輸送管道上安裝的定排量泵、往復式壓縮機、振動(dòng)閥或調節器都是常見(jiàn)的脈動(dòng)源，上游管道布置和阻流件會(huì )引起流動(dòng)擾動(dòng)，另外管道直徑上和方向上的急劇改變等不良布置，都會(huì ) 產(chǎn)生脈動(dòng)。
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?jì)x表配備規范》的要求。要結合現場(chǎng)工況充分分析后對流量計選型作出評價(jià)。
2）強化現場(chǎng)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送法定或授權檢定機構進(jìn)行檢定，確保計量器具檢定、計量器具現場(chǎng)管理、計量數據管理規范到位，確保計量管理依法合規，計量信息準確可靠。
3）加強流量計維護保養。建議定期對流量計進(jìn)行維護或清洗，并選擇合適的儀表進(jìn)行核對，如果出現較大波動(dòng)時(shí)，要及時(shí)進(jìn)行檢定。
4）進(jìn)一步加強天然氣計量?jì)x表的檢定，確保計量?jì)x表的準確可靠。一是要把天然氣計量?jì)x表的檢定納入全年計量器具檢定計劃大表；二是實(shí)行計量器具周檢公報的方式，技術(shù)監督網(wǎng)根據檢測機構提高的數據及時(shí)公布各個(gè)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督考核力度，對于天然氣計量?jì)x表不能及時(shí)檢定的，使用單位應及時(shí)向該采油廠(chǎng)的技術(shù)監督管理部門(mén)匯報。
6 結束語(yǔ)
綜上所述，天然氣流量計計量過(guò)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、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(dòng)方向、上下游管道的長(cháng)度、管道的內外徑、管道固定情況、排污以及過(guò)濾設備安裝以及維護空間的大小等。
4）環(huán)境條件：周邊的溫度、濕度、有無(wú)電磁干擾、有無(wú)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(shí)際應用中不僅要保證流量計本身的準確性，還要充分考慮其經(jīng)濟性。
天然氣計量涉及到天然氣生產(chǎn)、輸送和銷(xiāo)售的各個(gè)環(huán)節，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果的準確與否直接影響著(zhù)現場(chǎng)計量的準確性。為加強天然氣貿易交接計量管理，確保天然氣貿易交接計量數據準確、可靠，更好地維護油田利益，流量檢定站在2017年天然氣貿易交接計量專(zhuān)項稽查的基礎上，開(kāi)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(jiǎn)稱(chēng)勝利油田）的天然氣主要來(lái)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)合站或接轉站進(jìn)行氣液分離、脫水等環(huán)節操作后與經(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(guò)降壓、分離、凈化達到符合管輸條件后向外輸送。從生產(chǎn)流程來(lái)看，油田天然氣生產(chǎn)計量分為井口計量、聯(lián)合站/接轉站計量、油田內部天然氣交接計量、油田天然氣外銷(xiāo)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)節如圖1所示。
2 數據分析
2017年對油田范圍20個(gè)單位天然氣貿易交接計量用流量計的計量性能和現場(chǎng)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(diǎn)對500臺天然氣貿易交接用流量計進(jìn)行3個(gè)周期的檢定數據追蹤，并隨機抽取100臺進(jìn)行了離線(xiàn)檢定，進(jìn)行數據核查對比，即采用音速?lài)娮鞖怏w流量標準裝置對不同類(lèi)型、不同廠(chǎng)家的天然氣流量計進(jìn)行離線(xiàn)檢定，同時(shí)對近年來(lái)油田二級單位的天然氣流量計多個(gè)周期的檢定數據進(jìn)行分析，分析歷年檢定數據、專(zhuān)項抽檢檢定數據以及日常實(shí)驗數據。項目組選取了500臺流量計進(jìn)行了數據跟蹤分析，數據見(jiàn)表1。
從表1可以看出，油田常用的流量計在檢定時(shí)誤差超差率在60%～80%之間，大都需要調整。
3 流量計抽檢情況
3.1 不同類(lèi)型流量計抽檢情況
在2017年的工作基礎上,對2018年送檢的氣體流量計進(jìn)行了抽查，并按不同類(lèi)型進(jìn)行了統計（表2）。
3.2 不同廠(chǎng)家流量計抽查對比情況
主要分析了油田內常用廠(chǎng)家產(chǎn)品的檢定合格率，各廠(chǎng)家流量計檢定合格率對比見(jiàn)表3。從表3中可以看出：氣體流量計周期內誤差超差概率偏大，總體達60%。
3.3 核查時(shí)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(shí)間進(jìn)行了統計，其不合格率統計見(jiàn)表4。從表4中可以看出，5個(gè)月之后流量計的使用誤差出現較大偏差，檢定不合格率明顯增加。
4 流量計規范使用情況
分析了500臺流量計的儀表流量范圍與現場(chǎng)實(shí)際運行流量的匹配，發(fā)現有65臺流量計存在問(wèn)題，占比13%；22臺流量計未按規范要求安裝使用，占比達7.2%。流量計安裝規范要求見(jiàn)表5。
綜合以上數據分析，蒸汽渦街流量計誤差較大的原因主要有以下幾個(gè)方面：
1）現場(chǎng)流量計口徑與流量范圍選擇不合適，存在超量程運行的現象。
2）流量計產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，廠(chǎng)家多，部分流量計無(wú)法保證在一個(gè)計量檢定周期內計量性能的穩定。
3）流量計不能?chē)栏癜凑找幏兑蟀惭b。
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、壓力值直接參與標況流量的修正計算，其計量的準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)行監督評價(jià)。流量計的選型不當將會(huì )影響測量的精度以及使用壽命, 特別是當流量計的口徑、規格、測量范圍選擇不當時(shí), 會(huì )造成“大馬拉小車(chē)或小馬拉大車(chē)”的現象, 將嚴重影響計量的準確性。
不同的流量計特點(diǎn)、使用性能等各不相同（表6）。通常情況下，流量取流量計最大流量的70%~80%左右，最大流量不能超過(guò)限制流量的120%，持續的時(shí)間必須低于30 min，如果最大流量超出流量限制，那么計量準確性大幅下降。
大部分流量計儀表或多或少會(huì )受進(jìn)口流動(dòng)狀況的影響，因而必須保證良好流動(dòng)狀況。輸送管道上安裝的定排量泵、往復式壓縮機、振動(dòng)閥或調節器都是常見(jiàn)的脈動(dòng)源，上游管道布置和阻流件會(huì )引起流動(dòng)擾動(dòng)，另外管道直徑上和方向上的急劇改變等不良布置，都會(huì ) 產(chǎn)生脈動(dòng)。
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?jì)x表配備規范》的要求。要結合現場(chǎng)工況充分分析后對流量計選型作出評價(jià)。
2）強化現場(chǎng)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送法定或授權檢定機構進(jìn)行檢定，確保計量器具檢定、計量器具現場(chǎng)管理、計量數據管理規范到位，確保計量管理依法合規，計量信息準確可靠。
3）加強流量計維護保養。建議定期對流量計進(jìn)行維護或清洗，并選擇合適的儀表進(jìn)行核對，如果出現較大波動(dòng)時(shí)，要及時(shí)進(jìn)行檢定。
4）進(jìn)一步加強天然氣計量?jì)x表的檢定，確保計量?jì)x表的準確可靠。一是要把天然氣計量?jì)x表的檢定納入全年計量器具檢定計劃大表；二是實(shí)行計量器具周檢公報的方式，技術(shù)監督網(wǎng)根據檢測機構提高的數據及時(shí)公布各個(gè)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督考核力度，對于天然氣計量?jì)x表不能及時(shí)檢定的，使用單位應及時(shí)向該采油廠(chǎng)的技術(shù)監督管理部門(mén)匯報。
6 結束語(yǔ)
綜上所述，天然氣流量計計量過(guò)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、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(dòng)方向、上下游管道的長(cháng)度、管道的內外徑、管道固定情況、排污以及過(guò)濾設備安裝以及維護空間的大小等。
4）環(huán)境條件：周邊的溫度、濕度、有無(wú)電磁干擾、有無(wú)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(shí)際應用中不僅要保證流量計本身的準確性，還要充分考慮其經(jīng)濟性。