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提高单井湿气计量精度的建议,流量计选择,安装工艺

时间:2018/05/27来源:未知

摘要:油井湿气流量变化幅度大, 气质特性较为复杂, 给单井产气计量的、计量仪表的使用和维护带来较大困难的情况, 本文从湿气的气质特性、常用类型天然气计量仪表的特点出发, 在单井湿气计量仪表的选型和安装工艺改进等方面提出了建议。
  单井湿气计量通常是多口井共用一个计量装置, 采取两相分离间歇式计量, 然后折算出全天的天然气产量。单井湿气计量具有量程比要求高, 天然气介质物性复杂 (含水、含蜡、含盐等) 等特点, 因此, 选用合适的计量仪表和安装工艺是保证计量准确性的关键。
提高单井湿气计量精度的建议,流量计选择,安装工艺

1 流量计选择

随着天然气计量技术的发展, 近年来, 若干新型或改进型天然气计量仪表不断出现。虽然它们在某些计量场合也取得了较好的计量效果, 然而, 由于单井湿气计量条件的特殊性, 对计量仪表的性能和使用上有一定的要求。

1.1 孔板流量计

天然气通过孔板流量计节流件时前后产生压差, 流体流量越大, 产生的压差越大, 孔板流量计压差值来换算流量的大小。孔板流量计的量程比为1∶3~1∶5, 精度为0.5%~1%, 工作温度一般为-50℃~+550℃, 具有结构简单、安装方便、无可动部件、性能可靠等优点, 但是量程比较小、压损较大、前后直管段要求长, 占地面积大, 且高精度的孔板流量计价格较高, 多用于较大口径管道的计量。

1.2 气体涡轮流量计

气体涡轮流量计利用气体推动流量计转子转动, 通过计算转子转动次数来计量气体流量。涡轮流量计是将涡轮传感器产生的与天然气流量成正比的脉动信号转换成流量值, 即将传感器单位时间输出脉冲数和输出脉冲总数转换成瞬时流量和总流量。气体涡轮流量计的量程比为1∶15~1∶50, 精度1%~1.5%, 要求介质温度为-20℃~+70℃, 要求水平安装, 仪表上游侧的直管段长度至少为5D, 其下游侧的直管段长度至少为2D。当被测介质中含有的杂质微粒>50μm时, 必须安装过滤器, 短时间过载不超过120%额定***大流量时仪表无损坏, 但过载时间不能超过30分钟。气体涡轮流量计具有良好的稳定性, 维护量小, 功耗低, 始动流量较小, 重复性好, 抗振性能较强等优点, 但是抗脉动性能差, 抗污物能力差。

1.3 涡街流量计

涡街流量计基于卡门涡街原理, 利用流体振荡原理来测量流量。该流量计为在流体管道内插入一根非线型的柱状物, 气体的流动使柱状物的下游产生两列不对称的交替漩涡, 漩涡的频率与气体流速成正比, 进而计算出天然气的流量。涡街流量计量程可达1∶50, 精度为1%, 被测介质温度宜在350℃以下, 介质流速一般应不小于4m/s, 具有测量准确度较高, 不存在零点漂移问题, 压损小, 量程比宽, 感测元件结构简单, 无转动件, 便于安装及维护等优点。缺点是强烈振动场的环境下, 可靠性较低, 低流速下, 振动旋涡频率过低容易造成频率信号丢失, 不适宜测量非洁净天然气等可能对频率信号检测器造成严重污染的流体。

1.4 旋进漩涡流量计

气体沿轴向进入流量计入口, 螺旋锥体使流体旋转, 形成漩涡流, 经文丘利管旋进、节流、加速后, 在中心轴线处形成高速旋转涡核, 到达扩散器后, 因压力的变化产生回流, 使涡核转折偏离轴线, 形成锥旋线进动, 其螺旋漩涡进动频率与流速即流量成正比, 从而计算出流量。常用的旋进漩涡流量计量程比为1∶20, 新型多探头旋进漩涡流量计量程比可达到1∶40以上, 精度为1%~1.5%, 要求介质温度-20℃~+70℃, 可在垂直、水平或任意倾斜位置上安装。具有结构简单, 安装维护方便, 耐用并可测高湿和杂质较多的气体, 但是气体经过起旋器造成一定的压损, 因而对压损要求较严的场合不亦使用。另外采用旋进漩涡流量计计量时, 测量的气体流速不能太低, 否则起旋器不能正常工作, 容易形成测量盲区。

提高单井湿气计量精度的建议,流量计选择,安装工艺

1.5 气体超声波流量计

气体超声波流量计采用声速差法测量天然气的流量, 通过测量超声波沿气流顺向及逆向传播的声速差, 测量管道内稳态或脉动气流的流速和流量。气体超声波流量计量程比高达1∶20~1∶100, 精度为0.5%~1%, 要求介质温度为-25℃~+80℃, 能实现双向流量计量, 可测量脉动流, 无可动部件, 不受压力、温度、相对分子质量、气体组分变化的影响, 不需要安装过滤器。适用于对精度要求较高的煤层气计量、油气田集输站、天然气净化、分离等处理站、CNG计量站、城市燃气各门站监控计量、长输管线、贸易交接比对等应用场合, 也能满足单井湿气的计量, 但是价格相对其他流量计较高。

2 安装工艺改进

由于天然气流经弯头和阀门后会发生扰动, 多数流量计对前后直管段有要求。以常用的旋进漩涡流量计安装为例, 要上游侧的直管段长度至少为3D, 其下游侧的直管段长度至少为2D, 如果上游侧有阀门其上游侧的直管段长度至少为5D, 以避免气流扰动对计量精度的影响。流量计前需加装过滤缸, 以减少杂质对流量计的影响, 保证计量的准确度。过滤缸需要定时检查和清理, 过滤缸前后段应装压力表, 通过监测两端的压力差确定过滤缸堵塞情况, 以便及时更换或清洗滤芯。

因为单井湿气流量变化范围较大, 在多口井共用一个计量间的情况下, 可能出现气量低的井达不到流量计准确计量的***小值, 而气量高的井超出流量计准确计量的***大值的情况, 而且单井产气量是动态变化的且幅度较大, 即使计量间的气体流量计在安装时能够满足所有井的要求, 但是随着生产也会导致气量与仪表量程的不匹配。针对这一问题, 计量间可以采用双气体流量计并联安装的方式, 高产气量和低产气量的井使用相应的流量计进行计量。以系统压力0.7MPa为例, 计量间安装单台DN50旋进漩涡流量计 (工况下测量范围10~130m3/h) , 其测量范围为1920~25000 m3/h, 若并联安装DN25 (工况下测量范围2.5~30m3/h) 和DN80的旋进漩涡流量计 (工况下测量范围28-400m3/h) , 测量范围可达480~76800m 3/h, 测量范围大幅增加。

3 结论

1) 常用天然气流量计的精度都能满足单井湿气计量的要求, 对天然气纯净度要求可作为流量计选型的主要依据。

2) 旋进漩涡流量计对气体的纯净度要求较低, 可靠性较高, 适合单井湿气的计量。

3) 气体流量计的安装满足直管段的要求, 且前端应加装过滤缸, 以减少气流扰动和杂质对测量精度的影响。

4) 对于单井产气量变化范围较大的采气站, 单井计量间可采用双气体流量计并联安装以提高测量范围。


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