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高含硫天然氣孔板流量計量準確度影響因素及控制措施

作者: 來源: 發布時間:2018-07-20 11:52:39

 摘 要:天然氣流量計量是天然氣工業生產中十分重要的環節,從氣井井口到用戶是一個密閉的系統,計量的準確與否,不僅影響各工藝過程,也將對天然氣的產、供、銷等各個環節產生重要的影響。因此高含硫天然氣的計量一直是生產單位十分關注的一個問題,流量計量技術及儀表得以大力發展。本文著重介紹高含硫環境下孔板流量計準確度的影響因素及措施。

 
         標準孔板具有測量精度高,安裝方便,使用范圍廣、造價低等特點,與三閥組或五閥組、差壓變送器配套,可廣泛應用于各種復雜介質的流量測量。針對所存在的問題,分析影響測量準確度的主要因素,為提高標準孔板流量計的測量準確度,提出以下幾點具體措施。
 
1 影響測量準確度的因素
         在實際計量工作中,影響高含硫天然氣流量測量準確度除了有實際流動狀態、節流裝置偏離標準、流量積算方法不當、計量管理等四種因素外,還有以下幾種因素。
 
1.1 整流器附硫對計量的影響
         氣流通過節流裝置的流動必須是保持亞音速穩定的或僅隨時間緩慢變化的單相牛頓流體。在氣流流經孔板前,其流束必須與管道軸線平行,不得有旋轉流,特別不適用于脈動流的流量測量。但是在高含硫氣井現場使用中,實際流動狀態達不到這種理想的實驗室的參比條件要求,由于氣井含硫、產水、整流器的空隙發生堵塞等干擾因素,會使計量管道中出現脈動流或渦流。從試驗中發現,在孔板上游40D的直管段產生渦流,會使流量值示值低10%。
 
1.2 標準孔板節流裝置附硫的影響
         在對孔板閥拆洗的過程中發現高級孔板閥的閥腔內、導板和孔板上附著大量的單質硫等雜質,這些雜質造成孔板閥的孔板無法正常的提取,給高級孔板閥的定期清洗工作造成不便,還會對孔板的銳利度產生不良影響,使得計量不準確。
 
         孔板流量計的流出系數C是在上游直管段充分長的實驗室的參比條件下,即孔板節流裝置在滿足規定的技術指標下進行校準標定的,應做到幾何尺寸相似和流體力學相似,才具有其計量的特性曲線。當孔板入口直角尖銳度和測量管內壁粗糙度受硫磺等固體顆粒影響達不到標準要求時,都會引起氣流流態的畸變而使流出系數C值改變,從而影響流量計準確度。據文獻可知,對于小孔徑孔板,入口邊緣只要有輕微的磨圓就會引起流量測量值5%的負偏差,嚴重磨蝕和中等沾污的孔板也會引起12%的負偏差。而在高含硫環境下,孔板沾污較多,偏差度遠大于12%。
 
1.3 引壓系統堵塞對計量的影響
         氣質中含有大量的硫磺顆粒,頻繁發生儀表引壓管路堵塞問題。儀表引壓管發生堵塞后,儀表檢測到的差壓就不準,嚴重時,差壓會長時間小于儀表下限或高于儀表上限。雖然加裝加熱裝置,可以在很大程度上減輕堵塞,但是仍沒有徹底解決根本問題,仍會存在計量數據波動,計量不準的現象,尤其是在天氣較冷的秋冬季節。
 
1.4 取壓閥組損壞對計量的影響
         由于計量儀表頻繁發生堵塞,為了保證計量的準確性,就必須對儀表進行解堵,頻繁開關引壓管針閥和五閥組或三閥組的針閥,導致針閥發生內漏或者閥桿處外漏。同時高含硫天然氣環境中引壓管針閥和五閥組或三閥組的針閥存在腐蝕的現象,所以導致差壓的取值偏低,對計量的影響程度隨損壞和腐蝕程度的不同而不同。
 
1.5 流量變送器膜片受損對計量的影響
         由于雜質不光附著在引壓管上,還會附著在計量儀表的膜片上,光通過三閥組或五閥組的放空口解堵沒有什么效果,需要從流量變送器表頭兩側的放空口進行放空解堵。由于大部分解堵是通過利用高壓酸氣沖擊堵塞物,所以頻繁的解堵極易造成流量變送器的膜片變形或損壞,導致計量不準,存在4%的偏差。
 
2 提高高含硫孔板計量準確度的措施
         為了提高高含硫孔板計量準確度,可采取以下措施。
2.1 采用可換孔板裝置
         可換孔板節流裝置是一種新型節流裝置,節流元件精確地安裝在固定的座體內(座體通過法蘭與管道連接),在不拆動管道或不停止流體輸送的情況下,可方便地提升孔板,進行檢查、清洗或更換,從而保證了計量準確度。采用液壓升降的裝置,孔板提升輕便,特別適用于大口徑孔板。這種節流裝置還配有清洗室和清洗機構,為解決污垢介質,特別是單井天然氣的準確計量提供了有效手段。
 
2.2 采取硫溶劑加注措施
         工業實際運用表明,防治硫沉積zui有效的方法是注入硫溶劑。硫溶劑是將元素硫與輸送管道內壁的接觸面減到zui低,使元素硫保持氣態隨氣流一起運動,從而阻止元素硫的沉積。
 
         目前,國內外解決硫沉積的方法主要有化學除硫法和物理除硫法,常用的溶硫劑主要有DMBS(含催化劑)、胺類、CS、輕汽油及柴油等。為適應實際生產,溶劑本身還應具有如下特點:與井內產出流體不發生反應,不傷害地層;與沉積硫通過化學方式溶解時,沒有不可逆反應的發生;具有防腐蝕的能力;合適的粘度,低的蒸氣壓、不燃燒、非毒性;要求與水有一定的密度差,以便與采出水相分離,并具有抗乳化作用;溶劑能循環再生,再生損失少,同時要求回收其中溶解的硫磺方法要簡單。
 
2.3 采取隔離分離裝置
         在高含硫氣田生產過程中,由于硫沉積的存在,因此極易造成引壓系統堵塞,從而使流量計量數據頻繁波動,計量系統出現較大的偏差。針對這種情況zui有效的方式就是在引壓系統采用隔離或者分離裝置,將氣體中存在的固態硫以及其它物資與天然氣分開。定期清理隔離分離裝置中沉積的雜質,減輕硫沉積對流量計引壓系統的影響,保證引壓系統的正常運行,提高計量系統的準確度。
 
2.4 建立健全各項規章制度
         加強計量管理,建立健全各項規章制度,嚴格執行計量法規,是確??装辶髁坑嫓y量天然氣流量準確度的關鍵。按照GB/T18603—2001《天然氣計量系統技術要求》標準,統一孔板流量計測量系統按照不同規模規定的測量系統配置二次測量儀表,從設計開始,經施工、驗收、投產、操作和維護等都按統一的技術要求執行,使天然氣流量測量、流量積算方法、定期維護保養,校對都在嚴格的技術要求控制中,抓好全面質量管理,才能確保流量測量的準確度。嚴格按照流量計算值的檢驗標準程序,對各種不同的流量積算方法計算出的流量值進行嚴格的檢驗。對標準孔板流量計測量系統進行流量測量不確定度評估,其測量系統總的流量測量不確定度應低于zui大允許誤差。完善計量管理制度,制訂一項切合實際需要的孔板流量計操作使用和管理規程。其內容包括,建立健全各級計量管理責任制度、標準計量器具周期送檢和維護制度、工作儀表檢驗、調校和維修制度、計量設備和計量儀表的資料檔案管理制度等。加強計量技術人員培訓,提高計量人員的技術管理水平
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