差壓式流量計安裝方式對濕氣計量準確度的影響
差壓式流量計是當前應用的較為廣泛的一種系列化流量計, 有著結構簡單、應用廣泛、便于維修以及標準件容易生產等優點, 因此被廣泛應用于石油石化行業。但是其安裝方式不同, 對計量準確度會有不同的影響。該文簡要介紹了國內外濕氣計量研究現狀, 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確度的影響, 并通過在導壓管上安裝沉降器, 經現場比對試驗和數據分析, 闡明了沉降器對差壓式流量計濕氣計量準確度改善應用的可行性。
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, 經分離后的氣體中還是不可避免地含有液體, 易在導壓管上、下游淅出液體, 在導壓管或儀表腔室內形成液柱, 產生一定的附加壓力, 將影響差壓式流量計的準確度, 通過在導壓管加沉降器, 經過再次氣液分離, 確保流量計計量準確度得到有效改善。
1 國內外濕氣計量研究現狀
美國雪佛龍公司對濕氣計量的試驗研究結果表明: (1) 用孔板流量計測量氣體流量, 當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果表明:在特定現場條件下對用于濕氣測量的一臺孔板流量計進行了現場系統測試, 測試結果表明, 濕氣測量存在約3%的正偏差[2]。
圖1 流量計在導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壓管直接安裝, 如QJT01一體化差壓式流量計。
流量計在導壓管上端安裝誤差理論分析圖如圖1所示。
根據液體力學原理, 可得出以下公式:
根據公式 (3) 可以得出濕氣條件下, 差壓式流量計在導壓管上端安裝時, 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、二級計量系統流量比對情況 下載原圖
(1) 當
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
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
, 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
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
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
時, 濕氣條件下測得的流量與干氣條件下測量的流量相同。
當流量計與導壓管直接安裝, 流量計不受導壓管、儀表腔室液柱的影響, 但易受測量管內液體的波動, 在引壓管處形成脈動流, 影響計量準確度。
3 沉降器現場試驗
3.1 沉降器對干氣計量的影響
大邑配氣站氣質干凈, 不含液, 通過在進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行比對 (大邑配氣站只有一條進氣管線和一條出氣管線) , 通過65 min的流量比對, 進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確度。
3.2 未加沉降器的流量比對
聯4高壓氣質中含有一定的凝析油, 在聯4井站高壓裝置計量系統排污閥接口并聯連接SGQ流量核查儀, 經過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, 且核查儀在導壓管下端安裝, 一般流量偏低。
3.3 沉降器現場應效果
3.3.1 流量計在導壓管上端安裝
選擇氣質含液的聯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進行一次導壓管排液, 沉降器每天排一次液, 流量計算機與流量核查儀比對數據如圖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, 含液氣體在導壓管內淅出液體, 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確度影響極大。
聯4高壓流量計算機、流量核查儀的交接量與新場配氣站聯4高壓接收量的流量誤差如圖4所示。
從圖4以看出, 聯4高壓流量計算機與聯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4高壓流量核查儀與聯4高壓接收量之間輸差較平穩, 保持在2%左右, 說明通過安裝沉降器, 對濕氣計量準確度有明顯改善。
3.3.2 流量計與導壓管水平安裝
在新26井一級分離后計量裝置導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, 沉降在沉降器內的液體易對差壓信號產生脈動干擾, 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, 水平安裝不會在導壓管及儀表腔室內形成液柱, 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) 在導壓管上加裝沉降器后計量, 對計量準確度改善明顯, 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。