隨著降壓生產(chǎn)和低流量生產(chǎn)在崖城13—1氣田現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)施，南山終端天然氣計(jì)量系統(tǒng)需要優(yōu)化改造。在改造設(shè)計(jì)中，采用了孔板流量計(jì)和超聲波流量計(jì)結(jié)合使用，保證了南山終端天然氣計(jì)量在低流量生產(chǎn)下的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，去除了孑L板流量計(jì)在低流量下計(jì)量誤差的不確定性，同時(shí)也考慮到了后期油氣田滾動(dòng)開(kāi)發(fā)流量增大后的預(yù)留空間，降低了生產(chǎn)成本。

0.引言

海上氣田開(kāi)發(fā)后期，降壓生產(chǎn)和低流量生產(chǎn)是一種通用手段。崖城13—1氣田已經(jīng)開(kāi)發(fā)生產(chǎn)20年，已進(jìn)入后期開(kāi)發(fā)階段。在低流量工況下，由孔板流量計(jì)組成的計(jì)量系統(tǒng)的計(jì)量精度已不能達(dá)到原有設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

原計(jì)量系統(tǒng)已經(jīng)使用20多年，主要由3條并行的Daniel孑L板流量計(jì)和3臺(tái)Omni流量計(jì)算機(jī)組成，計(jì)量管管道口徑為DNl50、壓力等級(jí)為IOMPa，設(shè)計(jì)***大計(jì)量能力為8．5×104in3／h。由于低流量生產(chǎn)原因，供氣量將進(jìn)入一個(gè)小流量時(shí)期，流量將基本保持在1．77×103n13／h，在這種情況下，現(xiàn)場(chǎng)DNl50的孑L板流量計(jì)已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足計(jì)量精度要求。

為了使南山終端天然氣計(jì)量系統(tǒng)滿(mǎn)足新的計(jì)量要求，保證終端計(jì)量的持續(xù)性、穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)一個(gè)流量支路進(jìn)行升級(jí)改造。將路孔板流量計(jì)升級(jí)為超聲波流量計(jì)。由新的Daniel超聲波流量計(jì)和流量計(jì)算機(jī)Floboss$600+構(gòu)成一套新的計(jì)量系統(tǒng)。

1.原計(jì)量系統(tǒng)工藝流程

1．1原計(jì)量系統(tǒng)工藝流程

原南山終端天然氣計(jì)量系統(tǒng)主要構(gòu)成如下：

1)三條并行口徑DNl50差壓孔板閥、計(jì)量管、上游直管段、下游直管段、自動(dòng)馬達(dá)閥構(gòu)成的計(jì)量管線(xiàn)；

2)三套由差壓傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器及變送器構(gòu)成的取壓管線(xiàn)及傳感回路，三臺(tái)流量計(jì)算機(jī)與取壓傳感系統(tǒng)、監(jiān)控計(jì)算機(jī)相聯(lián)；

3)一臺(tái)監(jiān)控計(jì)算機(jī)同時(shí)與流量計(jì)算機(jī)、自動(dòng)馬達(dá)閥、在線(xiàn)累積取樣系統(tǒng)、在線(xiàn)氣相色譜天然氣組分分析儀、羅斯蒙特操作監(jiān)控系統(tǒng)相聯(lián)，一套在線(xiàn)累積取樣系統(tǒng)包括一用一備兩個(gè)取樣鋼瓶¨。21，如圖1所示。

1．2孔板流量計(jì)原理及不足

孔板流量計(jì)是通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)孔板和多參數(shù)變送器組合使用的差壓式流量計(jì)量裝置。流體在流經(jīng)管道內(nèi)的孔板時(shí)，流束在孑L板處形成局部收縮，從而使流速增加，靜壓力低，于是在孔板前后便形成了壓力降。流體流動(dòng)的流量越大，在孔板前后產(chǎn)生的壓差就越大。所以可以測(cè)量壓差，通過(guò)計(jì)算便可得出流體的流量。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，由于孔板流量計(jì)自身的局限性，會(huì)影響到計(jì)量的精度。

1)在安裝時(shí)，需要預(yù)留足夠長(zhǎng)的直管段。根據(jù)建造時(shí)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，采用了20D的計(jì)量管直管段長(zhǎng)度，而2003年經(jīng)過(guò)修訂的標(biāo)準(zhǔn)ISO 5167–2003要求差壓式計(jì)量管上游直管段要達(dá)到44D才能滿(mǎn)足計(jì)量準(zhǔn)確度的要求，上游直管段不足影響天然氣流態(tài)，給計(jì)量帶來(lái)偏差。

2)上下游直管段內(nèi)壁的污染物及磨損、孔板沾染污染物、變形及銳角的磨損、密封性能的下降、上游氣體流動(dòng)狀態(tài)的波動(dòng)，對(duì)差壓的準(zhǔn)確測(cè)量影響很大。

3)當(dāng)管道中流體流速低至流量計(jì)***小測(cè)量值時(shí)，孔板兩側(cè)的壓差會(huì)出現(xiàn)測(cè)量誤差較大甚至是測(cè)量不到的情況，嚴(yán)重影響了流量計(jì)在低流量下的測(cè)量精度。

2.計(jì)量系統(tǒng)優(yōu)化改造

為滿(mǎn)足下游用氣需要，確保計(jì)量系統(tǒng)在低流量下仍能保證較高的精度，需要對(duì)原有的孔板流量計(jì)量系統(tǒng)進(jìn)行改造。改造后的計(jì)量系統(tǒng)包括1條超聲波流量計(jì)量管和2條孔板流量計(jì)量管，既可以滿(mǎn)足下游用戶(hù)的低流量用氣需求，又可以充分利用原計(jì)量系統(tǒng)，降低改造費(fèi)用。

2．1超聲波流量計(jì)

超聲波流量計(jì)由超聲波換能器、電子線(xiàn)路及流量顯示和累積系統(tǒng)三部分組成。超聲波發(fā)射換能器將電能轉(zhuǎn)換為超聲波能量，并將其發(fā)射到被測(cè)流體中，接收器接收到的超聲波信號(hào)，經(jīng)電子線(xiàn)路放大并轉(zhuǎn)換為代表流量的電信號(hào)供給顯示和積算儀表進(jìn)行顯示和積算。這樣就實(shí)現(xiàn)了流量的檢測(cè)和顯示。

與孑L板流量計(jì)相比，超聲波流量計(jì)的精度要更高，并且其量程比較大，可達(dá)1：100。在較低的流量下，超聲波流量計(jì)仍能正常測(cè)量并保證較高的精度。

2．2改造方案本次優(yōu)化改造，考慮下游用戶(hù)的實(shí)際提氣需求和改造時(shí)的預(yù)算費(fèi)用，僅選取1條計(jì)量支路進(jìn)行改造，充分利用現(xiàn)有設(shè)備，節(jié)約大量成本。這樣既可滿(mǎn)足下游用戶(hù)低流量用氣，也可滿(mǎn)足其在用氣高峰時(shí)的計(jì)量；同時(shí)預(yù)留了后期改造空間，具體改造實(shí)施方案如下：

1)將現(xiàn)有的1套Omni流量計(jì)算機(jī)更換為1套Floboss$600流量計(jì)算機(jī)；流量計(jì)算機(jī)系統(tǒng)將采集現(xiàn)場(chǎng)該流量支路的溫度和壓力信號(hào)、超聲波流量計(jì)的流速以及來(lái)自上位機(jī)寫(xiě)入的天然氣組分?jǐn)?shù)據(jù)，執(zhí)行AGA8報(bào)告和IS06976標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算出天然氣的壓縮因子、熱值、標(biāo)準(zhǔn)密度、在線(xiàn)密度、工況流量、標(biāo)況流量、能量流量以及各種累積量，并生成報(bào)表；負(fù)責(zé)與DCS通信，把相關(guān)的數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳給DCS系統(tǒng)，如圖2所示。

2)在原有計(jì)量管路的基礎(chǔ)上，去掉1條計(jì)量支路中的孔板流量計(jì)、上下游直管段和溫度壓力變送器，只保留原計(jì)量支路的上下游閥門(mén)。新的計(jì)量支路由一臺(tái)管徑為DNl00的Daniel超聲波流量計(jì)、上游20D直管段和整流盤(pán)、下游大于5D直管段和溫度變送器、壓力變送器構(gòu)成并集成為計(jì)量串，計(jì)量串前后配上DNl50變DNl00的變徑短管，通過(guò)法蘭與上下游閥門(mén)連接，組成新的超聲波計(jì)量系統(tǒng)。

如圖3所示。

3)超聲波流量計(jì)參數(shù)設(shè)計(jì)如表1所示。

3.優(yōu)化改造前后比較

3．1 技術(shù)性能的比較‘61超聲波流量計(jì)與孔板流量計(jì)技術(shù)性能的比較

如表2所示。

4.結(jié)論

孔板流量計(jì)和超聲波流量計(jì)的結(jié)合使用，在氣田后期開(kāi)發(fā)降壓生產(chǎn)、低流量生產(chǎn)中有很好的適用性，具有良好的應(yīng)用前景。在南山終端天然氣計(jì)量系統(tǒng)優(yōu)化改造中，新增一臺(tái)超聲波流量計(jì)，解決了原孔板流量計(jì)低流量生產(chǎn)時(shí)計(jì)量準(zhǔn)確度達(dá)不到原有設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的問(wèn)題，也為后續(xù)油氣田滾動(dòng)開(kāi)發(fā)留有余地，起到降本增效作用。