桥白气田天然气计量存在的问题及对策

桥白气田天然气计量存在的问题及对策

史新华 王永伟 闫克磊 武乡林 彭经武

中原油田分公司地面工程抢维修中心、濮东采油厂 457001

摘  要：本文分析了桥白凝析气田在天然气计量方面的现状和问题，并切合实际应用分析了问题原因，并就解决当前桥白气田天然气计量问题的途径给出了技术和管理建议。

关键词：桥白气田  天然气  流量计量   影响因素  

一、桥白气田天然气计量的现状

桥口、白庙气田位于山东省东明县，属于复杂断块低渗凝析油气藏，自2001年投入规模开发，产出天然气甲烷含量为82.0～94.5%。天然气作为一种高效、清洁燃料和优质化工原料，对发展国民经济和改善人们生活质量发挥着越来越大的作用。天然气流量计量是天然气生产和销售过程中的关键环节，如何提高天然气流量计量的准确度，是天然气生产管理者面临的一项重要任务，因为它一方面直接关系着生产单位与用户的经济利益；另一方面，做好天然气流量计量，也是气井开发所必须取准的一项重要数据资料，它将为整个气田的开发提供可靠的依据。目前桥白气田天然气生产计量器具超过80%采用的是标准孔板节流装置和双波纹管差压计，设备仪器普遍老化严重，现场操作人员业务素质参差不齐，达不到计量管理标准的要求，计量仪表在实际应用环境中，控制条件大多达不到标准要求，天然气流量计量误差偏大，有不少需要改进和提高的地方。

目前桥口白庙气田天然气流量计量的主要设备有：标准孔板节流装置配双波纹管差压计、依托于标准孔板节流装置的智能差压式流量计和智能型旋进旋涡流量计。标准孔板流量计量方法自气田开发以来一直采用，智能流量计是近几年被较多采用的新型流量计量仪表，以智能型旋进/旋进旋涡流量计为主。其中孔板节流装置经历了法兰环室取压装置、简易阀式节流装置、高级阀式节流装置三个发展阶段。

孔板流量计的测量范围一般为3.5：1，测量天然气的系统不确定度在２％以内，其最大特点是孔板的几何尺寸决定了流量计的精度，不需定期检定，操作简便，但安装条件对计量精度的影响很大。

旋进旋涡流量计无可动部件，测量范围宽，一般为10：1－15：1，而且精确度高，可达±０.５％，计量成本低，操作简便。

二、 目前天然气生产计量中存在的问题及产生的原因

孔板流量计是国际上使用得较早的天然气计量仪表，20世纪60年代开始广泛应用。我国制定了天然气行业标准《天然气流量的标准孔板计量方法》(SY/6143-2004)（该标准2010年已废止，部分内容已更新为《天然气计量系统技术要求》（GB/T18603-2014）和《用气体涡轮流量计测量天然气流量》（GB/T 21391-2008），由于气田建设较早，此文仍引用原标准），规定标准孔板的结构形式、技术要求、节流装置的取压方式、使用方法以及计算其测量不确定度方面的规范，为天然气流量计量提供了标准依据。

目前桥口、白庙气田生产现场天然气流量计量主要采用的是标准孔板节流装置和双波纹管差压计，由于标准孔板流量计量方法是一种间接的、综合参数的流量测量仪表，影响因素复杂。大量的现场情况和实践经验表明，出现计量问题的主要原因是计量装置设计、制造、安装、使用和工况条件偏离了标准规定的定置条件，其主要表现在以下方面：

1、没有严格按照计量标准设计、制造和安装。选择测量管内径不合适，孔板上下游直管段长度不完全符合标准要求（上游10D、下游4D，D为测量管直径），管内径实际值误差较大，管内壁光洁度达不到标准要求，但在实际计算过程中未对粗糙度加以修正；孔板加工不符合行业标准要求；孔板安装不符合标准要求；从节流装置到差压计的导压管内径及安装也没有达到标准的要求。上述不符合规定的条件，都可能影响计量结果的准确性，根据计量器具的固有特性，这种影响大多是负面的。

2、没有严格执行管理规程中维修和定期检查清洗的要求。没有定期检查清洗计量装置，孔板取压装置严重污染，孔板迎流面污垢堆积，使计量结果偏低，附加误差无法估算；管道内积液，使差压计画线波动很大，影响计算准确性。

    3、计量检测器具使用和维护不当，造成测量参数的附加误差。这种误差主要来自两个方面，第一，使用的双波纹管差压计没有按时校准，双波纹管差压计在工作过程中，由于人为操作因素、所测介质含有腐蚀性气体、或介质内含有液体进入波纹管高低压室，此外由于差压受到过载冲击等原因都会造成差压计的测量误差。第二，值班人员在操作过程中未严格按照操作规程操作，主要是更换卡片、钟表上发条，记录笔加墨水等过程中动作不规范改变了记录笔杆的位置，而又没有进行静压和差压记录笔的回零检查，造成记录值和实际值偏差过大。

    4、计量管或输气管道内液体的影响。桥白气田属于凝析气田，气体中含有较多的轻烃成分和水，分离器内液体的冲击作用对差压计的影响非常大，使差压计的记录波动范围很大，计算时对差压取平均值，致使计算误差偏大；凝析油和水分经分离器后分离不彻底进入输气管道，实际工作中不能及时开展清管工作，造成外输气计量的差压计波动过大，增加了差压值的取值难度。

  5、不合理的计算方法和取值方法，计算工况偏离标准规定条件。计算公式中的主要修正系数自行拟合，没有统一的规定，导致系数计算结果不尽一致；计算方法本身不合理，对温度、压力、气体组分的变化没有自动补偿；流量随时间变化频繁，直接影响天然气流量计量的准确度。脉动流所引起的测量误差可达20%-30%。

  6、计量孔板和差压计选择不合适。孔板选择过大或过小，造成孔径比过大或过小，偏离计量标准要求，或者差压计量程选择不合适，记录笔运行格数太低，经常低于30格，都严重影响计量精度。

7、现场条件附加误差。现场恶劣工作条件下，节流装置及其连接部分引压管线一直是使用维护的重点。节流装置在使用中所受到的腐蚀为湿气。都给天然气计量带来了一定的附加误差。

三、 解决天然气计量问题的途径

  1、严格遵守计量标准。《用气体涡轮流量计测量天然气流量》（GB/T 21391-2008）标准对测量管长度、直管段圆度和内表面粗糙度等有严格的要求，安装孔板时要注意装入管道的方向，严禁装反。法兰、孔板和取压装置内腔不得挡住取压口而引起取压位置的变化。

  2、选择合适的差压计量程。孔板流量计以较稳定的流量参数作为设计依据，流量过小或过大都会是计量误差增加，要准确选择和使用差压计，若差压计工作量程在30%以下，会大大降低流量测量精度。法兰取压和角接取压孔径比应在0.2-0.75之间，最好选择在0.4-0.6之间，这样既可保证计量精度，又能减小压力损失。

3、减少压力波动源。对于生产现场的计量装置，特别是压力不稳、产液气井，最好在节流装置前增加多级（二级或更多级）气液分离器，并加装整流器。对于外输商品/销售气计量，应减少管道内积液，有条件的要定期进行清管作业，清除管道内的液体。

4、采用较先进的高级阀式节流装置。高级孔板阀是一种结构上有重大突破的、新型的、可实现不停气快速更换孔板的节流装置，在不拆动管道及不停输的情况下，可方便地提升孔板进行清洗、检查和更换。近年来，在生产现场已大量的使用，这种孔板阀结构紧凑、重量轻、操作方便，也使计量精度有较大提高。

5、推广使用自动计量装置。天然气自动计量装置是一种先进的、利用计算机监控软件系统的计量技术，它利用先进的压力和稳度传感系统，实现差压和温度的在线采集，利用编程的软件系统进行自动计量和显示，直观、方便，避免了以往人员操作过程的附加误差，使计量精度进一步提高。在条件允许的情况下，采用自动计量系统是非常可行的。

6、加强管理,提高人员素质。孔板流量计易于偏离标准的原因在于仪表本身的工作原理与结构特点，仪器自身误差是制造时产生的，安装和使用误差则是在安装时或长期使用中由于流体介质腐蚀、磨损、沾污等因素造成的。因此，应严格按技术要求安装流量计量系统,消除安装误差。