差壓式流量計安裝方式對濕氣計量準(zhǔn)確度的影響
差壓式流量計是當(dāng)前應(yīng)用的較為廣泛的一種系列化流量計, 有著結(jié)構(gòu)簡單、應(yīng)用廣泛、便于維修以及標(biāo)準(zhǔn)件容易生產(chǎn)等優(yōu)點, 因此被廣泛應(yīng)用于石油石化行業(yè)。但是其安裝方式不同, 對計量準(zhǔn)確度會有不同的影響。該文簡要介紹了國內(nèi)外濕氣計量研究現(xiàn)狀, 重點分析了在濕氣計量條件下, 差壓式流量計安裝方式對流量計量準(zhǔn)確度的影響, 并通過在導(dǎo)壓管上安裝沉降器, 經(jīng)現(xiàn)場比對試驗和數(shù)據(jù)分析, 闡明了沉降器對差壓式流量計濕氣計量準(zhǔn)確度改善應(yīng)用的可行性。
氣田從單井開采到多井開采和集輸過程中, 均會涉及濕氣計量, 即使在計量前端都配備有分離器, 但由于工況條件 (壓力、溫度) 的變化, 經(jīng)分離后的氣體中還是不可避免地含有液體, 易在導(dǎo)壓管上、下游淅出液體, 在導(dǎo)壓管或儀表腔室內(nèi)形成液柱, 產(chǎn)生一定的附加壓力, 將影響差壓式流量計的準(zhǔn)確度, 通過在導(dǎo)壓管加沉降器, 經(jīng)過再次氣液分離, 確保流量計計量準(zhǔn)確度得到有效改善。
1 國內(nèi)外濕氣計量研究現(xiàn)狀
美國雪佛龍公司對濕氣計量的試驗研究結(jié)果表明: (1) 用孔板流量計測量氣體流量, 當(dāng)氣體中夾帶少量液體時, 流量測量不確定度偏高, 測量的濕氣流量隨β的增加而減少, 在比為0.7時, 測得的流量偏差為-1.7%; (2) 當(dāng)少量液體時, 在比為0.5時表明孔板性能較好, 但是將夾帶在孔板上游脫出, 以獲得***佳的計量性能; (3) 用舊的孔板流量計測量濕氣, 流量計量值將降低3%[1]。中石油計量測試研究所對濕氣計量研究結(jié)果表明:在特定現(xiàn)場條件下對用于濕氣測量的一臺孔板流量計進(jìn)行了現(xiàn)場系統(tǒng)測試, 測試結(jié)果表明, 濕氣測量存在約3%的正偏差[2]。
圖1 流量計在導(dǎo)壓管上端安裝誤差理論分析圖 下載原圖
圖2 流量計算機與流量核查儀現(xiàn)場安裝示意圖 下載原圖
2 流量計安裝引起的濕氣計量誤差理論分析
川西氣田差壓式流量計安裝方式有三種:種是在導(dǎo)壓管上端安裝, 常用于流量計算機和SGQ化一體化差壓式流量計;第二種是在導(dǎo)壓管下端安裝, 常見于流量比對用的核查儀;第三種是流量計與導(dǎo)壓管直接安裝, 如QJT01一體化差壓式流量計。
流量計在導(dǎo)壓管上端安裝誤差理論分析圖如圖1所示。
根據(jù)液體力學(xué)原理, 可得出以下公式:
根據(jù)公式 (3) 可以得出濕氣條件下, 差壓式流量計在導(dǎo)壓管上端安裝時, 差壓、流量運行的幾種情況:
圖3 流量核查儀與流量計算機流量比對情況 下載原圖
圖4 聯(lián)4高壓2014年11月流量比對情況 下載原圖
圖5 安裝沉降器, 一、二級計量系統(tǒng)流量比對情況 下載原圖
(1) 當(dāng)
時, 濕氣條件下測得的差壓比干氣條件下測量的差壓值偏高, 流量比干氣條件下測得的流量偏大。
(2) 當(dāng)
時, 濕氣條件下測得的差壓比干氣條件下測量的差壓值偏低, 流量比干氣條件下測得的流量偏小。
(3) 當(dāng)
, 濕氣條件下測得的流量與干氣條件下測量的流量相同。
同理, 可以推出濕氣條件下, 差壓式流量計在引壓管下端安裝時, 差壓、流量運行的幾種情況:
(1) 當(dāng)
時, 濕氣條件下測得的差壓比干氣條件下測量的差壓值偏高, 流量比干氣條件下測得的流量偏大。
(2) 當(dāng)
時, 濕氣條件下測得的差壓比干氣條件下測量的差壓值偏低, 流量比干氣條件下測得的流量偏小。
(3) 當(dāng)
時, 濕氣條件下測得的流量與干氣條件下測量的流量相同。
當(dāng)流量計與導(dǎo)壓管直接安裝, 流量計不受導(dǎo)壓管、儀表腔室液柱的影響, 但易受測量管內(nèi)液體的波動, 在引壓管處形成脈動流, 影響計量準(zhǔn)確度。
3 沉降器現(xiàn)場試驗
3.1 沉降器對干氣計量的影響
大邑配氣站氣質(zhì)干凈, 不含液, 通過在進(jìn)氣管線流量計算機加沉降器后計量與出氣管線流量計算機進(jìn)行比對 (大邑配氣站只有一條進(jìn)氣管線和一條出氣管線) , 通過65 min的流量比對, 進(jìn)氣管線流量計算機與出氣管線流量計算機的流量誤差-3 m, 流量相對誤差為-0.0 6%, 說明在干氣條件下, 加沉降器不會影響流量計計量準(zhǔn)確度。
3.2 未加沉降器的流量比對
聯(lián)4高壓氣質(zhì)中含有一定的凝析油, 在聯(lián)4井站高壓裝置計量系統(tǒng)排污閥接口并聯(lián)連接SGQ流量核查儀, 經(jīng)過6 d的流量比對, 流量核查儀比流量計算機偏低2.88%;可見, 濕氣計量不適合作流量比對, 且核查儀在導(dǎo)壓管下端安裝, 一般流量偏低。
3.3 沉降器現(xiàn)場應(yīng)效果
3.3.1 流量計在導(dǎo)壓管上端安裝
選擇氣質(zhì)含液的聯(lián)4井站, 取壓裝置采用孔板閥, 差壓式流量計在引壓管上端安裝, 流量核查儀與沉降器的安裝如圖2所示。
流量計算機每隔8 h進(jìn)行一次導(dǎo)壓管排液, 沉降器每天排一次液, 流量計算機與流量核查儀比對數(shù)據(jù)如圖3所示。
從圖3中可以看出, 流量計算機每次排液后, 差壓及流量相對誤差***小, 隨著時間的增加, 含液氣體在導(dǎo)壓管內(nèi)淅出液體, 形成附加壓力, 造成差壓虛高, 從而引起流量偏高;同時, 可以看出, 含液氣體對靜壓影響可以忽略不計, 可見, 濕氣計量對所測的差壓及流量的準(zhǔn)確度影響極大。
聯(lián)4高壓流量計算機、流量核查儀的交接量與新場配氣站聯(lián)4高壓接收量的流量誤差如圖4所示。
從圖4以看出, 聯(lián)4高壓流量計算機與聯(lián)4高壓接收量之間流量波動較大, ***大日輸差在6%左右, 通過加沉降器, 聯(lián)4高壓流量核查儀與聯(lián)4高壓接收量之間輸差較平穩(wěn), 保持在2%左右, 說明通過安裝沉降器, 對濕氣計量準(zhǔn)確度有明顯改善。
3.3.2 流量計與導(dǎo)壓管水平安裝
在新26井一級分離后計量裝置導(dǎo)壓管上加沉降器后與流量核查儀相連, 一、二級計量均采用QJT01流量計, 流量、溫度變化趨勢如圖5所示。
從圖5中可以看出, 積液初期流量相對誤差較小, 隨著沉降器積液的增多, 沉降在沉降器內(nèi)的液體易對差壓信號產(chǎn)生脈動干擾, 流量相對誤差變化幅度加大, 因此, 沉降器要按時排液, 一般沉降器每日排1~2次液, 可避免沉積在沉降器內(nèi)的液體對流量的擾動;由于QJT01取壓口向下, 水平安裝不會在導(dǎo)壓管及儀表腔室內(nèi)形成液柱, 因此, 流量計水平安裝對濕氣計量有一定改善。
4 濕氣計量的改善措施
(1) 加密計量系統(tǒng)排液周期, 對含液較少的氣體有明顯改善, 對含液較多的氣體計量改善不明顯。
(2) 在導(dǎo)壓管上加裝沉降器后計量, 對計量準(zhǔn)確度改善明顯, 但必須加強對沉降器排液, 避免沉降器液體沉積較多時, 會對氣流形成脈動干擾。
(3) 改善氣質(zhì)條件:①對氣量較小的交接計量點加裝分離器和自動疏水閥;②對集氣量大的交接計量點加裝脫水裝置, 目前采氣廠主要采用三甘醇脫水和分子篩脫水等工藝技術(shù)。