天然氣流量計在長慶油田的應用案例

    流量是工業生產過程中非常重要的參數，在油氣田開發過程中，流量計量貫穿于生產全過程，任何一個環節都離不開流量計量。流量計量又是企業經濟核算的重要依據，流量計量準確可靠是保證企業取得*效益和保證生產正常、進行的重要手段。但是，流量測量是一項極其復雜的技術，其測量精度受多方面因素影響，如介質物性、安裝條件、操作條件、流動特性及環境變化等。因此，必須建立統一的檢定流量測量儀表準確度的方法，確保流量儀表滿足生產工藝要求，保證貿易平等。

    長慶油田天然氣流量測量采用孔板流量計、智能旋進流量計、渦輪流量計、超聲波流量計等，其中內部計量以孔板流量計為主，外輸貿易計量基本采用多聲道氣體超聲流量計。長慶油田公司天然氣計量站負責氣田流量計的檢定工作，對孔板流量計的檢定一直沿用幾何檢定（驗）法；智能旋進流量計多采用實驗室流量檢定裝置離線檢定，使用空氣和低壓天然氣作介質，負壓檢定；超聲、渦輪流量計則采用離線送檢形式檢定。隨著實流檢定技術的不斷發展，長慶油田逐步建立起完善的天然氣實流檢定系統，顯著提高了整個計量系統的可靠性和可信度。

    2004年長慶油田引進了移動式在線實流檢定裝置，2008年又建成了固定式在線實流校準系統，使長慶油田天然氣計量系統實現了在線實流檢定、校準。

    1 移動式在線實流檢定裝置的應用

    1.1 應用背景

    隨著長慶氣田生產規模的不斷擴大，生產過程中流量檢測儀表的數量不斷增加，由于氣田站場分散，因此需要一種移動式檢定裝置。目前大量應用的孔板流量計由于易受安裝管路不規范、實際氣體流動特性、引壓管路不當、孔板污損等多方面的影響，測量的精度低，因此需要用移動式在線實流檢定裝置加以更新。

    1.2 標準表選型

    氣體渦輪流量計具有測量精度高、性能穩定、影響因素少、量程比寬等特點；多聲道氣體超聲波流量計具有準確度高、適用的流量范圍大、無磨損、無移動部件、無壓力損失、維護量小等特點。因此選用0.5級高精度氣體超聲波流量計作為現場比對表，選用0.2級氣體渦輪流量計作為標準表。

    1.3 檢定流程及特點（見圖1）

圖1 檢定流程

    檢定方式為雙標準表串聯法，兩個標準表應為不同工作原理的儀表。設計一路DN250mm進氣管路，安裝氣體超聲波流量計；設計兩路出氣管路，根據長慶氣田在用天然氣流量計量儀表的情況，一路為DN300mm，另一路為DN100mm，并各安裝氣體渦輪流量計作為標準表，表后安裝電動調節閥。該檢定方式的特點為：

    （1）將原設計匯管T型連接改為彎頭連接。    

    （2）在表*倍直徑處安裝板式流動調整器；超聲波流量計前設20倍直徑長的直管段，渦輪流量計前設15倍直徑長的直管段。

    （3）出氣管路表后安裝流量調節閥，進氣管路表后設在線式全組分分析儀。

    （4）橇裝集成，整車標定（科羅拉多工程實驗室有限公司CEESI出具實流檢定的測試文件）。

    1.4 技術指標

    總不確定度：制造完成對整套裝置不做任何修正時≤0.6%，經標定修正后≤0.5%。

    工況流量范圍：50～5000m3/h。

    設計壓力：6.3MPa；工作壓力：4.0～6.0MPa。

    整套裝置壓損：不大于工作壓力的4%。

    檢測儀表準確度：超聲波流量計≤0.5級，渦輪流量計≤0.2級，溫度變送器為±0.1℃，壓力變送器≤0.075級，壓縮因子計算精度≤0.3級。

    防爆等級：dIIBT4。

    1.5 檢定裝置的基本配置（見圖2）

圖2 檢定裝置整體示意

    整套裝置主要包括：標準表及計量直管段部分、色譜分析系統、流量計算機、數據采集處理系統、流量調節控制系統、橇座及工藝連接管件、配套儀表及變送器、控制室、底盤車及防護箱等。

    整套裝置一次設計完成，檢定裝置整體組裝成橇，并與底盤車牢固固定。現場作業時整套裝置，除工藝連接管件外，無需作任何相對移動（放置在底盤車上），只需和現場標定預留口進行流程連接。

    整套裝置（含底盤車）的規格尺寸為：12.192m（長）×2.4m（寬）×3.887m（高）。

    牽引車采用美國AMERITRAIL公司生產的底盤，總質量23t。牽引車是用來運輸拖車及背負標定裝置的，選用北方奔馳生產ND4180D291BJ型重型汽車，該車zui大牽引質量為31t，兩車合計總質量為28t。

    2 固定式在線實流校準系統的應用

    2.1 工程建設概況

    由于氣田內已建的外貿計量標定預留口不符合移動式在線實流檢定裝置工藝連接的要求，因此2005年對計量口進行了相應改造，但有部分外貿計量口不滿足改造的條件。為了對氣田內無法改造標定口的流量計實施離線實流檢定及流量核查，在*采氣廠的*凈化廠配氣總站建立固定核查裝置，實現貿易流量計的在線實流檢定及流量核查。

    2.2 固定檢定設計流程（見圖3）

圖3 固定檢定流程

    固定檢定區內并聯設計規格為DN300、DN250、DN200、DN150mm的檢表口，其中DN300mm的管路上安裝固定核查超聲流量計。正常供氣條件下，能實現*凈化廠的所有外輸貿易計量的超聲波流量計與DN300mm核查流量計的串聯連接，從而可實現被檢流量計的流量核查。DN250、DN200、DN150mm的其他被檢流量計可安裝在檢表口上，從而與移動式在線實流檢定裝置串聯，由此可對其中任一規格的流量計進行實流檢定。

    2.3 固定式檢定裝置的基本配置

    固定式在線實流校準系統主要包括：DN250、DN200、DN150mm三條不同規格的被檢表測試管路、DN300mm的核查管路、接線箱。核查表采用DN300mm的超聲波流量計。

    3 現場檢定程序（見圖4）

圖4 移動式在線實流檢定裝置檢定程序

    被檢流量計的精度測試是在同*量點以主標準渦輪流量計的示值為標準與被檢流量計進行比較。檢定過程中每調一個流量點，應待壓力、溫度、流量穩定后方可進行檢定。每個流量點采集5個累積流量值，每個檢定點取值3min，在此期間同時采集標準表、核查表、被檢表的流量值及被檢表原計量系統的流量計量數據。測試過程中應記錄瞬時流量值、流體溫度、壓力、氣體組分、時間、大氣壓等參數。

    被校流量計相對誤差的計算，不應超過被檢表精度等級的百分數，其公式如下：

    員 （1）

    式中  Eq——流量計瞬時流量相對示值誤差；

    qi——第i個檢定點被校流量計瞬時流量值；

    qsi——第i個檢定點標準裝置瞬時流量值。

      （2）

    式中  EQ——流量計平均累積流量相對示值誤差；

    Qi——第i個檢定點被校流量計測得的平均累積流量；

    Qsi——第i個檢定點標準裝置測得的平均累積流量。

    被檢流量計儀表系數MF是在被檢流量計超過其準確度等級要求時，用于修正計量結果，使其精度提高的修正系數。

      （3）

    4 在役檢定裝置的狀況

    目前使用的移動式在線實流檢定裝置為長慶油田天然氣zui高計量標準儀器，裝置的檢定是在上*的美國科羅拉多工程實驗站進行的，系統不確定度為0.5％。按照國家計量檢定規程規定檢定周期為1年，目前我國具備檢定條件的僅有正在建設的西氣東輸南京計量中心。