差壓式流量計是當前應(yīng)用的較為廣泛的一種系列化流量計,有著結(jié)構(gòu)簡單.應(yīng)用廣泛,便于維修以及標準件容易生產(chǎn)等 優(yōu)點,因此被廣泛應(yīng)用于石油石化行業(yè)。但是其安裝方式不同,對計量準確度會有不同的影響。該文簡要介紹了國內(nèi)外濕氣計量 研究現(xiàn)狀,重點分析了在濕氣計量條件下,差壓式流量計安裝方式對流量計量準確度的影響,并通過在導壓管上安裝沉降器,經(jīng) 現(xiàn)場比對試驗和數(shù)據(jù)分析,闡明了沉降器對差壓式流量計濕氣計量準確度改善應(yīng)用的可行性。
氣田從單井開采到多井開采和集輸過程中,均會涉及濕 氣計量,即使在計量前端都配備有分離器,但由于工況條件 (壓力、溫度)的變化,經(jīng)分離后的氣體中還是不可避免地含 有液體,易在導壓管上、下游浙出液體,在導壓管或儀表腔室 內(nèi)形成液柱,產(chǎn)生一定的附加壓力,將影響差壓式流量計的 準確度,通過在導壓管加沉降器,經(jīng)過再次氣液分離,確保 流量計計量準確度得到有效改善。
1.國內(nèi)外濕氣計量研究現(xiàn)狀
美國雪佛龍公司對濕氣計量的試驗研究結(jié)果表明:⑴用 孔板流量計測量氣體流量,當氣體中夾帶少量液體時,流量 測量不確定度偏高,測量的濕氣流量隨P的增加而減少,在 盧比為0.7時,測得的流量偏差為-1.7%; (2)當少量液體時, 在盧比為0.5時表明孔板性能較好,但是將夾帶在孔板上游 脫出,以獲得最佳的計量性能;(3)用舊的孔板流量計測量濕 氣,流量計量值將降低3%[1]。中石油計量測試研究所對濕氣 計量研究結(jié)果表明:在特定現(xiàn)場條件下對用于濕氣測量的一臺孔板流量計進行了現(xiàn)場系統(tǒng)測試,測試結(jié)果表明,濕氣測量存在約3%的正偏差。
2.流量計安裝引起的濕氣計量誤差理論分析
川西氣田差壓式流量計安裝方式有三種:第一種是在導 壓管上端安裝,常用于流量計算機和SGQ化一體化差壓式 流量計;第二種是在導壓管下端安裝,常見于流量比對用的 核査儀;第三種是流量計與導壓管直接安裝,如QJT01—體 化差壓式流量計。
流量計在導壓管上端安裝誤差理論分析圖如圖1所示。 根據(jù)液體力學原理,可得出以下公式:
式中:P為液體密度;;為重力加速度;;上液為濕氣條件下 孔板節(jié)流裝置引壓管上游液柱高;;下液為濕氣條件下孔板節(jié) 流裝置引壓管下游液柱高;P上液為濕氣條件下加在壓力變送 器及差壓變送器(一體化差壓式流量計)高端的壓力;;下液 為濕氣條件下加在差壓變送器(或一體化差壓式流量計)低 端的壓力;為干氣條件下孔板節(jié)流裝置產(chǎn)生的差壓;Δp液為濕氣條件下孔板節(jié)流裝置產(chǎn)生的差壓。
根據(jù)公式(3)可以得出濕氣條件下,差壓式流量計在導壓
管上端安裝時,差壓、流量運行的幾種情況:
⑴當ATiS>A上液時,濕氣條件下測得的差壓比干氣條件 下測量的差壓值偏高,流量比干氣條件下測得的流量偏大。
當上液^下液時,濕氣條件下測得的差壓比干氣條件 下測量的差壓值偏低,流量比干氣條件下測得的流量偏小。
當上液^下液,濕氣條件下測得的流量與干氣條件下 測量的流量相同。
同理,可以推出濕氣條件下,差壓式流量計在引壓管下 端安裝時,差壓、流量運行的幾種情況:
⑴當A上液>A下液時,濕氣條件下測得的差壓比干氣條件 下測量的差壓值偏高,流量比干氣條件下測得的流量偏大。
當上液^下液時,濕氣條件下測得的差壓比干氣條件 下測量的差壓值偏低,流量比干氣條件下測得的流量偏小。
當A上液=/2下液時,濕氣條件下測得的流量與干氣條件 下測量的流量相同。
當流量計與導壓管直接安裝,流量計不受導壓管、儀表 腔室液柱的影響,但易受測量管內(nèi)液體的波動,在引壓管處 形成脈動流,影響計量準確度。
3.沉降器現(xiàn)場試驗
3.1沉降器對干氣計量的影響
大邑配氣站氣質(zhì)干凈,不含液,通過在進氣管線流量計 算機加沉降器后計量與出氣管線流量計算機進行比對(大 邑配氣站只有一條進氣管線和一條出氣管線),通過65 min 的流量比對,進氣管線流量計算機與出氣管線流量計算機的 流量絕對誤差-3 m3,流量相對誤差為-0.06%,說明在干 氣條件下,加沉降器不會影響流量計計量準確度。
3.2未加沉降器的流量比對
聯(lián)4高壓氣質(zhì)中含有一定的凝析油,在聯(lián)4井站高壓裝置 計量系統(tǒng)排污閥接口并聯(lián)連接SGQ流量核査儀,經(jīng)過6 d的 流量比對,流量核査儀比流量計算機偏低2.88%;可見,濕氣 計量不適合作流量比對,且核査儀在導壓管下端安裝,一般 流量偏低。
3.3沉降器現(xiàn)場應(yīng)效果
3.3.1流量計在導壓管上端安裝
選擇氣質(zhì)含液的聯(lián)4井站,取壓裝置采用高級孔板閥,差 壓式流量計在引壓管上端安裝,流量核査儀與沉降器的安裝 如圖2所示。
流量計算機每隔8 h進行一次導壓管排液,沉降器每天排 一次液,流量計算機與流量核査儀比對數(shù)據(jù)如圖3所示。
從圖3中可以看出,流量計算機每次排液后,差壓及流量 相對誤差最小,隨著時間的增加,含液氣體在導壓管內(nèi)浙出 液體,形成附加壓力,造成差壓虛高,從而引起流量偏高;同 時,可以看出,含液氣體對靜壓影響可以忽略不計,可見,濕 氣計量對所測的差壓及流量的準確度影響極大。
聯(lián)4高壓流量計算機、流量核査儀的交接量與新場配氣 站聯(lián)4高壓接收量的流量誤差如圖4所示。
從圖4以看出,聯(lián)4高壓流量計算機與聯(lián)4高壓接收量之間 流量波動較大,最大日輸差在6%左右,通過加沉降器,聯(lián)4高 壓流量核査儀與聯(lián)4高壓接收量之間輸差較平穩(wěn),保持在2% 左右,說明通過安裝沉降器,對濕氣計量準確度有明顯改善。
3.3.2流量計與導壓管水平安裝
在新26井一級分離后計量裝置導壓管上加沉降器后與 流量核査儀相連,一、二級計量均采用QJT01流量計,流量、 溫度變化趨勢如圖5所示。
從圖5中可以看出,積液初期流量相對誤差較小,隨著沉 降器積液的增多,沉降在沉降器內(nèi)的液體易對差壓信號產(chǎn)生 脈動干擾,流量相對誤差變化幅度加大,因此,沉降器要按 時排液,一般沉降器每日排1~2次液,可避免沉積在沉降器 內(nèi)的液體對流量的擾動;由于QJT01取壓口向下,水平安裝 不會在導壓管及儀表腔室內(nèi)形成液柱,因此,流量計水平安 裝對濕氣計量有一定改善。
4.濕氣計量的改善措施
加密計量系統(tǒng)排液周期,對含液較少的氣體有明顯改 善,對含液較多的氣體計量改善不明顯。
在導壓管上加裝沉降器后計量,對計量準確度改善 明顯,但必須加強對沉降器排液,避免沉降器液體沉積較多 時,會對氣流形成脈動干擾。
改善氣質(zhì)條件:①對氣量較小的交接計量點加裝分 離器和自動疏水閥;②對集氣量大的交接計量點加裝脫水裝 置,目前采氣廠主要采用三甘醇脫水和分子篩脫水等工藝技 術(shù)。