摘(zhai)要:孔闆(pan)流量計 廣(guang)泛應用于石(shi)油(you)石化(hua)行業，是獲(huo)取海(hai)上油(you)田油(you)井、氣(qi)井天然氣産量的重(zhong)要計(ji)量工(gong)具。但(dan)在長時間(jian)生産(chan)運(yun)行過程(cheng)中，孔(kong)闆(pan)流量計(ji)的計(ji)量數據會(hui)産生一定(ding)的誤差。産(chan)生(sheng)這(zhe)些誤(wu)差的原因(yin)很多(duo)，通過(guo)對孔(kong)闆測(ce)量原理的研究，結合現場(chang)實際(ji)運行(hang)情況，分析(xi)可能(neng)影響(xiang)孔闆(pan)流量(liang)計計(ji)量精度的(de)因素(su)，并在(zai)此基礎(chu)上(shang)提出相應(ying)的(de)工藝流(liu)程改進(jin)措(cuo)施，以(yi)提高(gao)天(tian)然(ran)氣産(chan)量計量的(de)正确率，爲(wei)油氣井精(jing)細管理提供可(ke)靠、正(zheng)确的數據(ju)支持。
1孔闆(pan)流量(liang)計工作(zuo)原(yuan)理
　　孔(kong)闆流量(liang)計(ji)具有(you)結構(gou)簡(jian)單.安裝(zhuang)簡便.使(shi)用可靠(kao)等特(te)點，是(shi)海上(shang)油田(tian)油氣(qi)井計(ji)量時(shi)最(zui)常用的(de)流量(liang)計。它(ta)是由節流(liu)裝(zhuang)置(孔闆(pan)).取壓裝置、緊固(gu)裝置(zhi)和(he)附件組(zu)成。孔(kong)闆(pan)流(liu)量計(ji)的工(gong)作原理是(shi)利用(yong)流體(ti)節流的原(yuan)理，也就是(shi)當充(chong)滿管(guan)道的(de)流體(ti)流(liu)經管道(dao)内的(de)節流(liu)裝置(zhi)時,流(liu)體将(jiang)在節(jie)流件處(chu)形(xing)成局(ju)部收(shou)縮,從(cong)而使(shi)流體的流(liu)速增(zeng)加，靜壓力降低(di)，于是在節(jie)流件(jian)前後(hou)産(chan)生了靜(jing)壓力(li)差。由(you)于其與流量存在着(zhe)--定的函數(shu)關系，流體(ti)的(de)流速越(yue)大,産生(sheng)的(de)壓差(cha)也越(yue)大,可(ke)通過(guo)孔闆(pan)前後(hou)兩端(duan)的取(qu)壓裝置将(jiang)差壓(ya)信号(hao)傳送給差(cha)壓變送器(qi),再轉換成(cheng)模拟信号(hao)輸(shu)出,通過(guo)遠程(cheng)的流(liu)量計(ji)算儀(yi),實現流體(ti)流量的計(ji)量(圖(tu)1)。
 
　　這種(zhong)測量流量(liang)的方(fang)法以(yi)水力學的(de)能量(liang)守恒(heng)定律和流(liu)動連(lian)續性方(fang)程爲基(ji)礎。天(tian)然(ran)氣(qi)質量(liang)流量計算基本(ben)公式:
 
　　式中(zhong):qm爲天然氣質量流量(liang);ρ1爲天(tian)然氣(qi)在操(cao)作條(tiao)件(jian)下.上遊(you)取壓(ya)孔(kong)處(chu)的密度,可通過計算(suan)或實(shi)測得(de)出;C爲(wei)流出系(xi)數;β爲直(zhi)徑比，β=d/D;d爲操(cao)作條件孔(kong)闆開孔直(zhi)徑;D爲(wei)操作(zuo)條件上遊測量管内(nei)徑;ε爲可膨(peng)脹性(xing)系數(shu);△p爲上下遊(you)取壓孔(kong)位(wei)置上所取得.的靜壓(ya)力差。
　　按(an)天(tian)然氣(qi)在操(cao)作條(tiao)件下(xia)和在标準(zhun)參比(bi)條件(jian)下(xia)密度與(yu)其溫(wen)度、壓(ya)力的關系(xi)，并引人與(yu)幹空氣(qi)的(de)相對性推(tui)導計算實(shi)用公(gong)式。天(tian)然氣在标準參比條(tiao)件下的體(ti)積流(liu)量計(ji)算(suan)實(shi)用公(gong)式:
 
　　式(shi)中:qvm爲(wei)天然(ran)氣在(zai)标(biao)準參比(bi)條件(jian)下的(de)體積(ji)流量(liang);Avn爲體(ti)積流(liu)量計量(liang)系(xi)數(其值視(shi)計量單位(wei)而定,秒(miao)體(ti)積流(liu)量(m³/s)計(ji)量系數爲(wei)3.179×10-6);E爲漸(jian)近(jin)速(su)度系(xi)數;FG爲(wei)相對密度(du)系數(shu);FZ爲(wei)超(chao)壓縮系數(shu);Fr爲流動溫(wen)度系數;P1爲(wei)孔闆(pan)上遊側取壓孔(kong)氣流(liu)絕對(dui)靜壓。
　　由上述公(gong)式可(ke)以看出(chu),氣(qi)體的(de)體積(ji)流(liu)量qvn與孔(kong)闆開(kai)孔(kong)直(zhi)徑d、上(shang)下遊(you)取壓孔位(wei)置上所(suo)取(qu)得的靜壓(ya)力差△p有着(zhe)密切(qie)的關系。
2.1流量計(ji)安裝不合(he)理
　　孔闆流(liu)量計(ji)的安(an)裝應符合(he)相應的(de)安(an)裝規(gui)範。根據GB/T21446--2008《用标準(zhun)孔闆流量(liang)計測(ce)量天(tian)然氣流量(liang)》,節流裝(zhuang)置(zhi)應安(an)裝在2段具有等(deng)直徑的圓形橫(heng)截面(mian)的(de)直管段(duan)之間,毗(pi)鄰(lin)孔闆(pan)的上、下遊(you)直管(guan)段應(ying)符合(he)一定(ding)的技(ji)術要求。一(yi)般情況下,海上(shang)油田(tian)孔闆安裝(zhuang)要求(qiu)爲(wei):毗鄰孔(kong)闆的上(shang)遊直管(guan)段長度(du)應(ying)爲10D(D爲測量(liang)管内徑),下(xia)遊直(zhi)管(guan)段長度(du)應爲(wei)5D。在(zai)實際安(an)裝的過程中基(ji)本可(ke)以(yi)滿足要(yao)求,但往往(wang)--些細(xi)節問(wen)題會被忽(hu)視，也會(hui)造(zao)成安裝誤(wu)差，如(ru):直管(guan)段内璧粗(cu)糙度不符(fu)合要求,引(yin)起誤(wu)差;施(shi)工人(ren)員領(ling)料、用料不(bu)符合規範(fan),實際安裝管(guan)道與設(she)計要求(qiu)不符等(deng)。
2.2取壓與氣(qi)流異(yi)常
　　從(cong)地(di)層(ceng)中開(kai)采出(chu)的原油進(jin)人油井(jing)計(ji)量分離器(qi)進行油氣(qi)水三(san)相(xiang)分(fen)離,這(zhe)一過(guo)程(cheng)中(zhong)，當出(chu)現天然(ran)氣氣液(ye)分離效果不好(hao)或分離(li)器内部(bu)結構件(波(bo)紋闆(pan)、捕霧(wu)器)故障破(po)損時(shi),也會(hui)産生(sheng)不利(li)的影響因素。如(ru):①會(hui)使導壓(ya)管路(lu)、測(ce)量(liang)腔室(shi)在長(zhang)時間使用(yong)中産生(sheng)積(ji)水、積(ji)油現(xian)象(xiang),嚴(yan)重的(de)情況下(xia)原(yuan)油中(zhong)的油(you)泥及顆粒(li)也會(hui)進(jin)入(ru)導壓管,發(fa)生堵(du)塞,從(cong)而影(ying)響計(ji)取壓(ya)的正(zheng)确性,造成(cheng)計量誤(wu)差(cha)(圖2);②在冬季(ji),環境氣溫(wen)較低(di)時(shi),有(you)可能會使(shi)積液産生(sheng)凍堵(du),此時(shi)流量計也(ye)不能(neng)真實(shi)地反映出孔闆(pan)的前(qian)後壓(ya)差,造(zao)成計量數(shu)據不(bu)正确(que);③儀表(biao)變送(song)器經過長(zhang)期使(shi)用,會發(fa)生相應(ying)的零點(dian)漂移，造(zao)成測量數據偏(pian)差。
 
　　依據(ju)GB/T21446--2008《用标準(zhun)孔闆(pan)流量計測(ce)量天然氣流量(liang)》,氣流通(tong)過(guo)孔闆(pan)的流動應保持(chi)亞音速(su)，是穩定(ding)或僅随時間緩(huan)慢變(bian)化的(de)，應避(bi)免脈動氣流。當不能(neng)滿足孔闆(pan)安裝(zhuang)直管(guan)段的(de)長度(du)要求時,應(ying)安裝(zhuang)阻流件及(ji)流動(dong)調(diao)整器,以(yi)保證(zheng)氣流的穩定。
2.3測(ce)量(liang)範(fan)圍選(xuan)擇不合理(li)
　　在正常生(sheng)産中，由于(yu)油藏(cang)屬(shu)性(xing)、地層能量、開采方式(shi)等的(de)不(bu)同,每口(kou)油井(jing)的生産狀(zhuang)态與産量也會不同(tong)。單--開(kai)口尺(chi)寸的孔闆流量(liang)計的計量範圍(wei)是固(gu)定的(de),一般(ban)情況下常用孔(kong)闆的量程(cheng)比爲(wei)1:3。實際(ji)操作(zuo)中,應(ying)根據油井的開發生(sheng)産方案中(zhong)的預(yu)測(ce)産(chan)氣量或已(yi)知産氣量(liang)選擇與之(zhi)相适(shi)應的(de)孔闆進行(hang)油井的計量。
2.4人(ren)員操作及維護(hu)不當
　　對高(gao)産井與低(di)産井的計(ji)量,由于(yu)其(qi)産氣(qi)量的範圍(wei)會超(chao)出測(ce)量範圍,不(bu)可避免(mian)的工作(zuo)就是更(geng)換(huan)不同孔徑(jing)的孔(kong)闆,以(yi)确保計(ji)量(liang)的正确性(xing)。人(ren)員的一(yi)些操作失(shi)誤會(hui)直接(jie)導緻計量(liang)數據不(bu)正确。對于該項操作有(you)着相(xiang)應(ying)的(de)嚴格要求(qiu):①孔(kong)闆喇叭(ba)口的朝向(xiang)應爲管線(xian)下遊(you)方向(xiang);②安裝(zhuang)拆(chai)卸(xie)孔闆(pan)不能(neng)使用(yong)蠻力(li)或尖(jian)銳工(gong)具,避(bi)免孔(kong)闆(pan)變形和(he)工作面(mian)劃(hua)傷;③安(an)裝密(mi)封圈應檢(jian)查有(you)無破(po)損情(qing)況;④更(geng)換(huan)下(xia)來的(de)孔闆應妥(tuo)善保存，防(fang)生鏽、防擠(ji)壓,運送途中避(bi)免磕(ke)碰。
　　如果單(dan)一孔闆能夠滿足計量(liang)範圍的(de)要求,則(ze)更(geng)應該(gai)注意定(ding)期的檢(jian)查與維保(bao)。孔闆(pan)長時(shi)間(jian)未(wei)更換(huan),受工藝(yi)介質沖(chong)刷、腐(fu)蝕(shi)、雜質堆(dui)積等因素的幹擾,其工作面易(yi)産生(sheng)沖刷(shua)磨損、孔闆(pan)變(bian)形、工作(zuo)面結垢(gou)等。對此(ci)人員未能及時(shi)檢查發(fa)現,也會(hui)造成(cheng)計量(liang)數據(ju)的偏差。
3提高計(ji)量精(jing)度的措施(shi)
3.1優化流程(cheng)減少(shao)操作失誤
　　以某(mou)海上油(you)田爲例(li),該油田(tian)共有油(you)井數23口,其單井(jing)産氣(qi)量分布由(you)低到(dao)高的範圍(wei)約爲(wei)(3x102)~(9x10*)m'/d。由于該油(you)田油(you)井産氣量(liang)範圍(wei)波動較大(da),單一開(kai)口尺寸(cun)孔闆的(de)滿(man)刻度(du)量程(cheng)無法(fa)滿足單井(jing)計量要求(qiu)(表1),需要頻(pin)繁更(geng)換孔(kong)闆。人員技(ji)能水(shui)平(ping)的(de)差異(yi)，将不(bu)可避免地(di)帶來(lai)操作失誤(wu)的情(qing)況,影響計(ji)量精度。爲(wei)此通過對(dui)計(ji)量(liang)分離(li)器生産流程進行優(you)化設計,擴(kuo)大孔闆(pan)流量計(ji)的測(ce)量範(fan)圍以(yi)減少人員(yuan)直接(jie)接觸所引起的(de)操作失誤。
 
　　通過在原(yuan)油井(jing)計量(liang)分離(li)器氣(qi)相出(chu)口增(zeng)加(jia)1路氣相(xiang)計量管線(xian)和高級 一(yi)體化孔闆(pan)流量(liang)計 ,實現不(bu)同氣量(liang)的油井(jing)在不(bu)拆卸更換孔闆(pan)的情況下(xia),利用切換(huan)流程(cheng)使用相對應的(de)測量範圍的孔(kong)闆進(jin)行計量。
　　此(ci)次改造(zao)後,将2台(tai)高級一體化孔(kong)闆流(liu)量計(ji)分别(bie)裝入(ru)1.0658in(27.071mm)及2.531in(64.287mm)尺寸的(de)孔闆(pan),以(yi)實(shi)現大(da)孔闆(pan)和(he)小孔闆(pan)對該油田(tian)全部(bu)油井産氣量測(ce)量範圍的全覆蓋,操作人員隻(zhi)需開關閥(fa)門，即(ji)可完成(cheng)大小孔(kong)闆的(de)流(liu)程(cheng)切換(huan),避免了頻繁更(geng)換孔闆造成損壞。在(zai)減少(shao)人員(yuan)工作量與工作強度(du)同(tong)時(shi)，有效(xiao)提升了(le)孔(kong)闆流(liu)量計(ji)的計(ji)量精(jing)度(圖3、圖4)。
 
3.2定(ding)期檢(jian)查與(yu)維保
　　針對(dui)上述産(chan)生計量(liang)誤差(cha)的原(yuan)因分(fen)析中可(ke)以(yi)看出(chu)，通過(guo)對孔(kong)闆流(liu)量計的維護，可以消(xiao)除大(da)部分(fen)的影響(xiang)因(yin)素。例(li)如:①定(ding)期對(dui)取壓(ya)管線以及(ji)流量計腔(qiang)室的積液(ye)排放;②通過拆檢(jian)可以及(ji)時發現(xian)孔闆及測(ce)量腔室淤(yu)泥(ni)污垢并(bing)及時進行(hang)清理(li);③人冬季(ji)前相關(guan)管線、儀(yi)表(biao)附件等的(de)保(bao)溫檢查(cha);④儀表變(bian)送器定(ding)期檢(jian)查(cha)、排放、标(biao)定，消除零點漂(piao)移等(deng)因素(su)造成(cheng)的誤(wu)差。在管理(li)制度上,應建立(li)相關的(de)程(cheng)序(周(zhou)檢、月檢、年檢),并(bing)及時更(geng)新(xin),加強相關(guan)技能培訓(xun),增強員(yuan)工責任心。
 
4結(jie)論
　　對于新(xin)投産施(shi)工(gong)投用的流量計,其測(ce)量誤差(cha)産(chan)生的原因(yin)多是(shi)安裝(zhuang)不規範(fan)或(huo)錯誤安裝(zhuang)所緻(zhi)。對于(yu)已長(zhang)時(shi)間(jian)投用(yong)的流量計,測量(liang)誤差産(chan)生的原因多(duo)是維護不(bu)及時(shi).操(cao)作失誤(wu)或工(gong)藝方面的(de)原因所緻(zhi)。綜上(shang)所述，通過相關(guan)的分析(xi)找出流(liu)量計(ji)測量誤差(cha)産生的原(yuan)因并采取(qu)改善措施(shi),才能保(bao)障(zhang)生産(chan)正常(chang)運行。

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