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油田在用蒸汽渦街流量計(jì)計(jì)量性能及適用性分析
點(diǎn)擊次數(shù)：2785 發(fā)布時間：2021-01-06 11:24:50
摘要：天然氣貿(mào)易交接用流量計(jì)的計(jì)量性能和現(xiàn)場管理情況的檢查和抽檢需采用音速噴嘴氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置對不同類型、不同廠家的天然氣流量計(jì)進(jìn)行離線檢定。通過對油田二級單位的天然氣流量計(jì)多個周期的檢定數(shù)據(jù)、歷年檢定數(shù)據(jù)、專項(xiàng)抽檢檢定數(shù)據(jù)以及日常實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從而找出對檢定數(shù)據(jù)的影響因素、目前油田天然氣流量計(jì)量在貿(mào)易交接環(huán)節(jié)以及日常使用中出現(xiàn)的問題，并提出使用建議和管理對策。
天然氣計(jì)量涉及到天然氣生產(chǎn)、輸送和銷售的各個環(huán)節(jié)，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(jì)檢定結(jié)果的準(zhǔn)確與否直接影響著現(xiàn)場計(jì)量的準(zhǔn)確性。為加強(qiáng)天然氣貿(mào)易交接計(jì)量管理，確保天然氣貿(mào)易交接計(jì)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、可靠，更好地維護(hù)油田利益，流量檢定站在2017年天然氣貿(mào)易交接計(jì)量專項(xiàng)稽查的基礎(chǔ)上，開展了油田在用蒸汽渦街流量計(jì)計(jì)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（以下簡稱勝利油田）的天然氣主要來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(zhuǎn)站進(jìn)行氣液分離、脫水等環(huán)節(jié)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)過降壓、分離、凈化達(dá)到符合管輸條件后向外輸送。從生產(chǎn)流程來看，油田天然氣生產(chǎn)計(jì)量分為井口計(jì)量、聯(lián)合站/接轉(zhuǎn)站計(jì)量、油田內(nèi)部天然氣交接計(jì)量、油田天然氣外銷計(jì)量。目前勝利油田天然氣計(jì)量采用的儀表主要有：旋進(jìn)旋渦流量計(jì)、孔板流量計(jì)、渦輪流量計(jì)、氣體腰輪流量計(jì)及渦街流量計(jì)。勝利油田天然氣生產(chǎn)、使用環(huán)節(jié)如圖1所示。
2 數(shù)據(jù)分析
2017年對油田范圍20個單位天然氣貿(mào)易交接計(jì)量用流量計(jì)的計(jì)量性能和現(xiàn)場管理情況進(jìn)行檢查,完成了142臺流量計(jì)信息采集工作。2018年重點(diǎn)對500臺天然氣貿(mào)易交接用流量計(jì)進(jìn)行3個周期的檢定數(shù)據(jù)追蹤，并隨機(jī)抽取100臺進(jìn)行了離線檢定，進(jìn)行數(shù)據(jù)核查對比，即采用音速噴嘴氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置對不同類型、不同廠家的天然氣流量計(jì)進(jìn)行離線檢定，同時對近年來油田二級單位的天然氣流量計(jì)多個周期的檢定數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，分析歷年檢定數(shù)據(jù)、專項(xiàng)抽檢檢定數(shù)據(jù)以及日常實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。項(xiàng)目組選取了500臺流量計(jì)進(jìn)行了數(shù)據(jù)跟蹤分析，數(shù)據(jù)見表1。
從表1可以看出，油田常用的流量計(jì)在檢定時誤差超差率在60%～80%之間，大都需要調(diào)整。
3 流量計(jì)抽檢情況
3.1 不同類型流量計(jì)抽檢情況
在2017年的工作基礎(chǔ)上,對2018年送檢的氣體流量計(jì)進(jìn)行了抽查，并按不同類型進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)（表2）。
3.2 不同廠家流量計(jì)抽查對比情況
主要分析了油田內(nèi)常用廠家產(chǎn)品的檢定合格率，各廠家流量計(jì)檢定合格率對比見表3。從表3中可以看出：氣體流量計(jì)周期內(nèi)誤差超差概率偏大，總體達(dá)60%。
3.3 核查時間對流量計(jì)誤差影響情況
2018年選取100臺氣體流量計(jì)按照其檢定后的使用時間進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，其不合格率統(tǒng)計(jì)見表4。從表4中可以看出，5個月之后流量計(jì)的使用誤差出現(xiàn)較大偏差，檢定不合格率明顯增加。
4 流量計(jì)規(guī)范使用情況
分析了500臺流量計(jì)的儀表流量范圍與現(xiàn)場實(shí)際運(yùn)行流量的匹配，發(fā)現(xiàn)有65臺流量計(jì)存在問題，占比13%；22臺流量計(jì)未按規(guī)范要求安裝使用，占比達(dá)7.2%。流量計(jì)安裝規(guī)范要求見表5。
綜合以上數(shù)據(jù)分析，蒸汽渦街流量計(jì)誤差較大的原因主要有以下幾個方面：
1）現(xiàn)場流量計(jì)口徑與流量范圍選擇不合適，存在超量程運(yùn)行的現(xiàn)象。
2）流量計(jì)產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，廠家多，部分流量計(jì)無法保證在一個計(jì)量檢定周期內(nèi)計(jì)量性能的穩(wěn)定。
3）流量計(jì)不能嚴(yán)格按照規(guī)范要求安裝。
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(biāo)況流量的修正計(jì)算，其計(jì)量的準(zhǔn)確性直接影響儀表的計(jì)量性能。
5 使用建議和管理對策
1）對流量計(jì)選型進(jìn)行監(jiān)督評價。流量計(jì)的選型不當(dāng)將會影響測量的精度以及使用壽命, 特別是當(dāng)流量計(jì)的口徑、規(guī)格、測量范圍選擇不當(dāng)時, 會造成“大馬拉小車或小馬拉大車”的現(xiàn)象, 將嚴(yán)重影響計(jì)量的準(zhǔn)確性。
不同的流量計(jì)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(jì)*大流量的70%~80%左右，*大流量不能超過限制流量的120%，持續(xù)的時間必須低于30 min，如果*大流量超出流量限制，那么計(jì)量準(zhǔn)確性大幅下降。
大部分流量計(jì)儀表或多或少會受進(jìn)口流動狀況的影響，因而必須保證良好流動狀況。輸送管道上安裝的定排量泵、往復(fù)式壓縮機(jī)、振動閥或調(diào)節(jié)器都是常見的脈動源，上游管道布置和阻流件會引起流動擾動，另外管道直徑上和方向上的急劇改變等不良布置，都會 產(chǎn)生脈動。
新申請安裝的流量計(jì)，選型、配備、安裝要符合QSH1020 2510《天然氣計(jì)量儀表配備規(guī)范》的要求。要結(jié)合現(xiàn)場工況充分分析后對流量計(jì)選型作出評價。
2）強(qiáng)化現(xiàn)場管理。在用的流量計(jì)，要強(qiáng)化運(yùn)維，加大期間核查力度，未經(jīng)檢定及超周期未檢的流量計(jì)應(yīng)送法定或授權(quán)檢定機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢定，確保計(jì)量器具檢定、計(jì)量器具現(xiàn)場管理、計(jì)量數(shù)據(jù)管理規(guī)范到位，確保計(jì)量管理依法合規(guī)，計(jì)量信息準(zhǔn)確可靠。
3）加強(qiáng)流量計(jì)維護(hù)保養(yǎng)。建議定期對流量計(jì)進(jìn)行維護(hù)或清洗，并選擇合適的儀表進(jìn)行核對，如果出現(xiàn)較大波動時，要及時進(jìn)行檢定。
4）進(jìn)一步加強(qiáng)天然氣計(jì)量儀表的檢定，確保計(jì)量儀表的準(zhǔn)確可靠。一是要把天然氣計(jì)量儀表的檢定納入全年計(jì)量器具檢定計(jì)劃大表；二是實(shí)行計(jì)量器具周檢公報(bào)的方式，技術(shù)監(jiān)督網(wǎng)根據(jù)檢測機(jī)構(gòu)提高的數(shù)據(jù)及時公布各個單位的天然氣流量計(jì)周期檢定的信息；三是加大計(jì)量器具的周期檢定的監(jiān)督考核力度，對于天然氣計(jì)量儀表不能及時檢定的，使用單位應(yīng)及時向該采油廠的技術(shù)監(jiān)督管理部門匯報(bào)。
6 結(jié)束語
綜上所述，天然氣流量計(jì)計(jì)量過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(jì)的性能：精準(zhǔn)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(shù)、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、流體的流動方向、上下游管道的長度、管道的內(nèi)外徑、管道固定情況、排污以及過濾設(shè)備安裝以及維護(hù)空間的大小等。
4）環(huán)境條件：周邊的溫度、濕度、有無電磁干擾、有無易燃易爆物等。
天然氣流量計(jì)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(yīng)用中不僅要保證流量計(jì)本身的準(zhǔn)確性，還要充分考慮其經(jīng)濟(jì)性。
天然氣計(jì)量涉及到天然氣生產(chǎn)、輸送和銷售的各個環(huán)節(jié)，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(jì)檢定結(jié)果的準(zhǔn)確與否直接影響著現(xiàn)場計(jì)量的準(zhǔn)確性。為加強(qiáng)天然氣貿(mào)易交接計(jì)量管理，確保天然氣貿(mào)易交接計(jì)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、可靠，更好地維護(hù)油田利益，流量檢定站在2017年天然氣貿(mào)易交接計(jì)量專項(xiàng)稽查的基礎(chǔ)上，開展了油田在用蒸汽渦街流量計(jì)計(jì)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（以下簡稱勝利油田）的天然氣主要來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(zhuǎn)站進(jìn)行氣液分離、脫水等環(huán)節(jié)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)過降壓、分離、凈化達(dá)到符合管輸條件后向外輸送。從生產(chǎn)流程來看，油田天然氣生產(chǎn)計(jì)量分為井口計(jì)量、聯(lián)合站/接轉(zhuǎn)站計(jì)量、油田內(nèi)部天然氣交接計(jì)量、油田天然氣外銷計(jì)量。目前勝利油田天然氣計(jì)量采用的儀表主要有：旋進(jìn)旋渦流量計(jì)、孔板流量計(jì)、渦輪流量計(jì)、氣體腰輪流量計(jì)及渦街流量計(jì)。勝利油田天然氣生產(chǎn)、使用環(huán)節(jié)如圖1所示。
2 數(shù)據(jù)分析
2017年對油田范圍20個單位天然氣貿(mào)易交接計(jì)量用流量計(jì)的計(jì)量性能和現(xiàn)場管理情況進(jìn)行檢查,完成了142臺流量計(jì)信息采集工作。2018年重點(diǎn)對500臺天然氣貿(mào)易交接用流量計(jì)進(jìn)行3個周期的檢定數(shù)據(jù)追蹤，并隨機(jī)抽取100臺進(jìn)行了離線檢定，進(jìn)行數(shù)據(jù)核查對比，即采用音速噴嘴氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置對不同類型、不同廠家的天然氣流量計(jì)進(jìn)行離線檢定，同時對近年來油田二級單位的天然氣流量計(jì)多個周期的檢定數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，分析歷年檢定數(shù)據(jù)、專項(xiàng)抽檢檢定數(shù)據(jù)以及日常實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。項(xiàng)目組選取了500臺流量計(jì)進(jìn)行了數(shù)據(jù)跟蹤分析，數(shù)據(jù)見表1。
從表1可以看出，油田常用的流量計(jì)在檢定時誤差超差率在60%～80%之間，大都需要調(diào)整。
3 流量計(jì)抽檢情況
3.1 不同類型流量計(jì)抽檢情況
在2017年的工作基礎(chǔ)上,對2018年送檢的氣體流量計(jì)進(jìn)行了抽查，并按不同類型進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)（表2）。
3.2 不同廠家流量計(jì)抽查對比情況
主要分析了油田內(nèi)常用廠家產(chǎn)品的檢定合格率，各廠家流量計(jì)檢定合格率對比見表3。從表3中可以看出：氣體流量計(jì)周期內(nèi)誤差超差概率偏大，總體達(dá)60%。
3.3 核查時間對流量計(jì)誤差影響情況
2018年選取100臺氣體流量計(jì)按照其檢定后的使用時間進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，其不合格率統(tǒng)計(jì)見表4。從表4中可以看出，5個月之后流量計(jì)的使用誤差出現(xiàn)較大偏差，檢定不合格率明顯增加。
4 流量計(jì)規(guī)范使用情況
分析了500臺流量計(jì)的儀表流量范圍與現(xiàn)場實(shí)際運(yùn)行流量的匹配，發(fā)現(xiàn)有65臺流量計(jì)存在問題，占比13%；22臺流量計(jì)未按規(guī)范要求安裝使用，占比達(dá)7.2%。流量計(jì)安裝規(guī)范要求見表5。
綜合以上數(shù)據(jù)分析，蒸汽渦街流量計(jì)誤差較大的原因主要有以下幾個方面：
1）現(xiàn)場流量計(jì)口徑與流量范圍選擇不合適，存在超量程運(yùn)行的現(xiàn)象。
2）流量計(jì)產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，廠家多，部分流量計(jì)無法保證在一個計(jì)量檢定周期內(nèi)計(jì)量性能的穩(wěn)定。
3）流量計(jì)不能嚴(yán)格按照規(guī)范要求安裝。
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(biāo)況流量的修正計(jì)算，其計(jì)量的準(zhǔn)確性直接影響儀表的計(jì)量性能。
5 使用建議和管理對策
1）對流量計(jì)選型進(jìn)行監(jiān)督評價。流量計(jì)的選型不當(dāng)將會影響測量的精度以及使用壽命, 特別是當(dāng)流量計(jì)的口徑、規(guī)格、測量范圍選擇不當(dāng)時, 會造成“大馬拉小車或小馬拉大車”的現(xiàn)象, 將嚴(yán)重影響計(jì)量的準(zhǔn)確性。
不同的流量計(jì)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(jì)*大流量的70%~80%左右，*大流量不能超過限制流量的120%，持續(xù)的時間必須低于30 min，如果*大流量超出流量限制，那么計(jì)量準(zhǔn)確性大幅下降。
大部分流量計(jì)儀表或多或少會受進(jìn)口流動狀況的影響，因而必須保證良好流動狀況。輸送管道上安裝的定排量泵、往復(fù)式壓縮機(jī)、振動閥或調(diào)節(jié)器都是常見的脈動源，上游管道布置和阻流件會引起流動擾動，另外管道直徑上和方向上的急劇改變等不良布置，都會 產(chǎn)生脈動。
新申請安裝的流量計(jì)，選型、配備、安裝要符合QSH1020 2510《天然氣計(jì)量儀表配備規(guī)范》的要求。要結(jié)合現(xiàn)場工況充分分析后對流量計(jì)選型作出評價。
2）強(qiáng)化現(xiàn)場管理。在用的流量計(jì)，要強(qiáng)化運(yùn)維，加大期間核查力度，未經(jīng)檢定及超周期未檢的流量計(jì)應(yīng)送法定或授權(quán)檢定機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢定，確保計(jì)量器具檢定、計(jì)量器具現(xiàn)場管理、計(jì)量數(shù)據(jù)管理規(guī)范到位，確保計(jì)量管理依法合規(guī)，計(jì)量信息準(zhǔn)確可靠。
3）加強(qiáng)流量計(jì)維護(hù)保養(yǎng)。建議定期對流量計(jì)進(jìn)行維護(hù)或清洗，并選擇合適的儀表進(jìn)行核對，如果出現(xiàn)較大波動時，要及時進(jìn)行檢定。
4）進(jìn)一步加強(qiáng)天然氣計(jì)量儀表的檢定，確保計(jì)量儀表的準(zhǔn)確可靠。一是要把天然氣計(jì)量儀表的檢定納入全年計(jì)量器具檢定計(jì)劃大表；二是實(shí)行計(jì)量器具周檢公報(bào)的方式，技術(shù)監(jiān)督網(wǎng)根據(jù)檢測機(jī)構(gòu)提高的數(shù)據(jù)及時公布各個單位的天然氣流量計(jì)周期檢定的信息；三是加大計(jì)量器具的周期檢定的監(jiān)督考核力度，對于天然氣計(jì)量儀表不能及時檢定的，使用單位應(yīng)及時向該采油廠的技術(shù)監(jiān)督管理部門匯報(bào)。
6 結(jié)束語
綜上所述，天然氣流量計(jì)計(jì)量過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(jì)的性能：精準(zhǔn)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(shù)、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、流體的流動方向、上下游管道的長度、管道的內(nèi)外徑、管道固定情況、排污以及過濾設(shè)備安裝以及維護(hù)空間的大小等。
4）環(huán)境條件：周邊的溫度、濕度、有無電磁干擾、有無易燃易爆物等。
天然氣流量計(jì)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(yīng)用中不僅要保證流量計(jì)本身的準(zhǔn)確性，還要充分考慮其經(jīng)濟(jì)性。