摘要：由于受天然氣組分、天然氣計(jì)量?jī)x表及人員素質(zhì)等因素的影響，導(dǎo)致天然氣計(jì)量出現(xiàn)不同程度的差異,產(chǎn)生了計(jì)量誤差。為分析井口數(shù)據(jù)和天然氣銷售提供準(zhǔn)確的依據(jù)，從現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量現(xiàn)狀入手，對(duì)蘇里格南計(jì)量系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹，分析產(chǎn)生誤差的原因并提出減小誤差措施，包括加強(qiáng)設(shè)備維護(hù)、及時(shí)錄入及分析數(shù)據(jù)、利用SCADA系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控、加強(qiáng)運(yùn)行數(shù)據(jù)管理、嚴(yán)控管網(wǎng)泄漏損耗等。結(jié)果表明，減小了誤差，保證流量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。
蘇南項(xiàng)目目前已建成投產(chǎn)2座集氣站，C2集氣站的天然氣匯集到C1集氣站，再經(jīng)閥室輸送至處理廠。蘇里格南井場(chǎng)主要由水平井、BB9和BB9′組成，BB9井場(chǎng)由9口單井或1口水平井構(gòu)成，BB9′井場(chǎng)由3個(gè)BB9井場(chǎng)加BB9′井場(chǎng)的9口單井組成。3個(gè)BB9井場(chǎng)的來氣通過采氣支管輸送至BB9′井場(chǎng)，BB9′井場(chǎng)單獨(dú)建采氣干管接至本區(qū)塊的集氣站。
1蘇里格南作業(yè)區(qū)天然氣計(jì)量現(xiàn)狀
蘇里格南作業(yè)分公司天然氣計(jì)量系統(tǒng)主要可分為4部分，即單井井口計(jì)量、集氣站外輸計(jì)量、第五處理廠濕氣交接計(jì)量、第五處理廠干氣計(jì)量，每日計(jì)量數(shù)據(jù)以天為單位進(jìn)行結(jié)算。
1.1單井井口計(jì)量
單井流量計(jì)采用的是一體化多參量差壓式流量計(jì)，如ACD-3Q型流量計(jì)及ACF-1型流量計(jì)。井口帶液計(jì)量，單井井口計(jì)量可實(shí)時(shí)記錄單井的瞬時(shí)流量、管道壓力、管道孔板前后壓差、井口溫度等數(shù)據(jù)，為氣井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)分析、氣藏分析等研究提供準(zhǔn)確的井口數(shù)據(jù)。
1.2集氣站計(jì)量
從井口輸送到集氣站的天然氣經(jīng)分離器進(jìn)行氣液分離，脫水后的天然氣經(jīng)計(jì)量區(qū)孔板計(jì)量后，外輸至第五處理廠。其主要作用是對(duì)集氣站外輸氣量進(jìn)行計(jì)量，并與第五處理廠的濕氣計(jì)量值進(jìn)行對(duì)比。
1.3濕氣交接量計(jì)量
蘇南公司的濕氣計(jì)量點(diǎn)設(shè)在第五處理廠，集氣站外輸天然氣輸送到第五處理廠，經(jīng)三具預(yù)分離器進(jìn)行氣液分離后，天然氣進(jìn)4路標(biāo)準(zhǔn)孔板進(jìn)行濕氣計(jì)量。濕氣交接計(jì)量作為蘇里格南作業(yè)分公司與處理廠進(jìn)行商品氣和凝析油分配的依據(jù)。
1.4干氣計(jì)量
計(jì)量后的蘇里格南天然氣與處理廠的天然氣經(jīng)增壓、脫烴脫水后進(jìn)入配氣區(qū)進(jìn)行外輸計(jì)量，干氣計(jì)量采用超聲波流量計(jì)計(jì)量，計(jì)量結(jié)果為蘇里格南干氣與長(zhǎng)慶自營(yíng)的干氣的總量，雙方根據(jù)濕氣比例進(jìn)行分配。
2蘇里格南集氣站計(jì)量設(shè)備
蘇里格南集氣站現(xiàn)場(chǎng)主要采用的是標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)。
2.1孔板流量計(jì)的計(jì)量原理
標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)屬于差壓式流量計(jì)，按照流體流動(dòng)的節(jié)流原理，利用流體流經(jīng)節(jié)流元件，在元件的前端和后端產(chǎn)生壓差，壓差和流量的平方成正比，由此來實(shí)現(xiàn)流量測(cè)量[1]。
2.2孔板流量計(jì)的計(jì)量特性
1）孔板流量計(jì)的主要優(yōu)點(diǎn)：①標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流件屬于全用型，無需進(jìn)行實(shí)流校準(zhǔn)，就可以投用，并得到了國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織的認(rèn)可；②應(yīng)用歷史悠久，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定最全；③結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、牢固，且性能穩(wěn)定，使用期限長(zhǎng)，價(jià)格低，應(yīng)用范圍廣。
2）主要缺點(diǎn)：①測(cè)量的精度受眾多因素的影響很難提高；②測(cè)量的范圍一般僅3∶1～4∶1；③對(duì)直管段的要求較高，占地面積大；④壓力損失最大可達(dá)25%～50%；⑤孔板以內(nèi)孔銳角線來保證精度，因此對(duì)腐蝕、磨損、結(jié)垢、臟污敏感，長(zhǎng)期使用精度難以保證，因此需每年進(jìn)行一次強(qiáng)檢；⑥采用法蘭連接，易產(chǎn)生跑、冒、滴、漏油等問題，因而增加了維護(hù)的工作量。
3蘇里格南計(jì)量誤差的原因
天然氣誤差指計(jì)量值與實(shí)際輸出值之間的誤差。針對(duì)第五處理廠與蘇里格南集氣站計(jì)量量值之間的誤差，即
η=(V1+Q1-Q5)/Q1×100%
式中：η為交接相對(duì)誤差，%；Q1為蘇里格南集氣站外輸量，m3；V1為蘇里格南集氣站自用氣量，m3；Q5為第五處理廠接收氣量，m3。
3.1計(jì)量?jī)x表本身的誤差
蘇里格南井口、集氣站及第五處理廠濕氣計(jì)量均采用孔板計(jì)量，該流量計(jì)的測(cè)量精度能夠滿足GB/T21446—2008《用標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)測(cè)量天然氣流量》的要求，但在實(shí)際生產(chǎn)中，孔板的偏心和彎曲是孔板的制造、安裝和使用中影響計(jì)量?jī)x表精度的主要因素。由于孔板的安裝和維護(hù)不當(dāng)，孔板會(huì)發(fā)生彎曲或變形，從而導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確。
而第五處理廠4路計(jì)量的孔板直徑都是不同的，適用不同孔徑的孔板是為適應(yīng)不同的流量。這會(huì)造成所選擇的計(jì)量管與實(shí)際流量匹配度不夠，造成計(jì)量不確定度增高，進(jìn)而影響計(jì)量精度。
3.2天然氣氣質(zhì)的影響
1）采出的天然氣經(jīng)分離、除塵、脫水等處理工藝，仍會(huì)因處理不徹底、集氣管網(wǎng)及輸氣干線內(nèi)腐蝕物的影響，導(dǎo)致液體或固體雜質(zhì)不能完全清理[2]。
2）天然氣中所含的雜質(zhì)會(huì)對(duì)孔板造成一定的沖刷和腐蝕，所以在實(shí)際生產(chǎn)過程中，應(yīng)定期對(duì)孔板進(jìn)行清潔或更換并且對(duì)測(cè)量的流量進(jìn)行修正。
3）天然氣中的液體導(dǎo)致孔板流量計(jì)差壓變送器、壓力變送器的導(dǎo)壓管堵塞，造成流量計(jì)算錯(cuò)誤。
在日常維護(hù)時(shí)，要對(duì)孔板流量計(jì)的孔板進(jìn)行清洗，使節(jié)流件保持干凈、光潔，同時(shí)還要吹掃壓變和差壓變送器的導(dǎo)壓管；當(dāng)發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)顯示異常時(shí)，及時(shí)更換損壞件，避免流量計(jì)計(jì)量誤差的進(jìn)一步擴(kuò)大。
3.3氣體組分的影響
天然氣是一種混合氣體，它是由甲烷、乙烷、丙烷等烴類組分和氮、二氧化碳等非烴類組分組成，其含量也不相同[3]。即使是在同一區(qū)塊，天然氣組分也不一樣�？装辶髁坑�(jì)的計(jì)量方式與天然氣組分有關(guān)，如果沒有對(duì)計(jì)量系統(tǒng)進(jìn)行在線修正，計(jì)量誤差就會(huì)增大。因此，天然氣物性參數(shù)如果出現(xiàn)變化，要及時(shí)修正氣體組分及密度值。
3.4儀表參數(shù)設(shè)置原因
天然氣氣體組分是流量計(jì)量程序中的重要參數(shù)，氣井生產(chǎn)過程中，因?qū)嶋H開井不同，導(dǎo)致氣體組分的不同[4]。目前，集氣站及第五處理廠的組分參數(shù)根據(jù)實(shí)際化驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行修改，但因氣井?dāng)?shù)量多，井口組分參數(shù)變化大，導(dǎo)致井口參數(shù)并不能按照實(shí)際進(jìn)行設(shè)置。
3.5濕氣計(jì)量造成的誤差
井口天然氣中存在大量液滴和固體顆粒雜質(zhì)，在計(jì)量管段內(nèi)，流態(tài)可認(rèn)為氣液兩相，會(huì)直接影響孔板的差壓。井口計(jì)量比集氣站外輸計(jì)量偏大的一個(gè)重要原因是井口為帶液計(jì)量，集氣站是經(jīng)分離器氣液分離之后的計(jì)量，部分飽和氣態(tài)的伴生氣將從氣態(tài)轉(zhuǎn)換成液態(tài)，從而導(dǎo)致集氣站比井口計(jì)量偏低。
3.6其他原因
1）孔板閥積液及引壓管積液會(huì)產(chǎn)生計(jì)量誤差。在實(shí)際生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)中，所有靜壓和差壓變送器的引壓管幾乎為水平安裝，傾斜度較小，是造成正負(fù)壓引壓管氣體帶液的重要原因，因此應(yīng)定期對(duì)引壓管及孔板閥進(jìn)行吹掃。
2）氣井井口孔板的孔徑未經(jīng)過嚴(yán)格標(biāo)定，存在較大誤差。而集氣站、第五處理廠計(jì)量孔板經(jīng)過了嚴(yán)格的計(jì)量?jī)x表A類標(biāo)定。
3）蘇里格南所轄氣井的井口流量計(jì)均為一體式流量計(jì)，儀表精度低，存在較大誤差。
4）儀表故障。使用一段時(shí)間后，儀器的溫度、壓力、差壓等零點(diǎn)出現(xiàn)漂移，導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量結(jié)果不準(zhǔn)，這種情況主要出現(xiàn)在井口流量計(jì)。
4降低誤差的方法
4.1儀表維護(hù)
加強(qiáng)設(shè)備的日常維護(hù)保養(yǎng)，及時(shí)對(duì)儀表進(jìn)行標(biāo)定更換，儀表本身的精度是影響計(jì)量數(shù)據(jù)的重點(diǎn)因素之一。因此，做好計(jì)量設(shè)備的定期校驗(yàn)、檢查、維護(hù)及更換工作，保證計(jì)量?jī)x表的相對(duì)準(zhǔn)確性。
4.2提高氣體組分錄入及時(shí)性
目前氣體組分取樣分析周期為10天一次，其局限性及波動(dòng)性較大。
4.3利用SCADA系統(tǒng)對(duì)計(jì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控
用SCADA(監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集)系統(tǒng)對(duì)計(jì)量系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。蘇里格南分公司對(duì)天然氣計(jì)量系統(tǒng)監(jiān)控是通過SCADA系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的，集氣站及控制中心可利用SCADA系統(tǒng)實(shí)時(shí)檢查計(jì)量的壓力、溫度、差壓等相關(guān)參數(shù)，并可對(duì)相關(guān)參數(shù)設(shè)置上下報(bào)警限，控制流量長(zhǎng)時(shí)間超限，以降低計(jì)量漏失。
4.4及時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析
對(duì)于出現(xiàn)偏差的數(shù)據(jù)，由作業(yè)區(qū)計(jì)量員利用SCADA系統(tǒng)對(duì)相關(guān)壓力、溫度、流量等數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)計(jì)算，并對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析。
4.5加強(qiáng)管道的運(yùn)行數(shù)據(jù)管理
做好管道置換、通球掃線等過程中天然氣用量的統(tǒng)計(jì)記錄工作；做好管道陰極保護(hù)系統(tǒng)測(cè)試數(shù)據(jù)的分析工作[5]。
4.6嚴(yán)控管網(wǎng)泄漏損耗
認(rèn)真巡線，發(fā)現(xiàn)泄漏點(diǎn)及時(shí)上報(bào)處理，防止跑、冒、滴、漏油的產(chǎn)生；做好陰極防腐工作，延長(zhǎng)管道的使用壽命，減少管道因腐蝕引起泄漏的情況發(fā)生[6]；定期對(duì)各閥門進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)。
5現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果
5.1優(yōu)化單井計(jì)量設(shè)備
2012年至2015年蘇里格南分公司采用ACD-3Q型計(jì)量設(shè)備以及標(biāo)準(zhǔn)孔板進(jìn)行單井計(jì)量，最小計(jì)量范圍為8000～20000m3/d，瞬時(shí)流量計(jì)量范圍為330～830m3/h，最大范圍為4:1。但隨著氣井的生產(chǎn)，大部分氣井受井底積液影響，會(huì)產(chǎn)生不定期波動(dòng)，且波動(dòng)范圍較大，現(xiàn)有設(shè)備的計(jì)量范圍不能滿足生產(chǎn)現(xiàn)狀，經(jīng)常出現(xiàn)流量計(jì)無瞬時(shí)或差壓超量程等計(jì)量不準(zhǔn)確情況。
結(jié)合上述生產(chǎn)工況，蘇里格南分公司對(duì)計(jì)量設(shè)備及孔板進(jìn)行優(yōu)化，采用ACF-1型流量計(jì)以及新型平衡孔板，最小計(jì)量范圍為1000～10000m3/d，瞬時(shí)流量計(jì)量范圍為42～420m3/h，將測(cè)量范圍由4:1提升至10:1，初期選取23口氣井進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，詳細(xì)情況見表1。
對(duì)比ACF-1型與ACD-3Q型流量計(jì)的使用情況，從計(jì)量準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性對(duì)ACF-1型流量計(jì)進(jìn)行評(píng)估。評(píng)估結(jié)果如下：
1）對(duì)比流量計(jì)更換前后單井的產(chǎn)量、瞬時(shí)流量、壓力、溫度等數(shù)據(jù)變化，與氣井投運(yùn)至今的數(shù)據(jù)一致，說明ACF-1型流量計(jì)計(jì)量準(zhǔn)確，與ACD-3Q型流量計(jì)相比，計(jì)量誤差較小。
2）根據(jù)ACF-1型流量計(jì)計(jì)量的瞬時(shí)氣量，計(jì)量范圍基本符合孔板的計(jì)量范圍，說明該型流量計(jì)計(jì)量精度準(zhǔn)確，最小計(jì)量滿足蘇里格南分公司需求，如SN0xxx-01井，瞬時(shí)計(jì)量可計(jì)量至72m3/h。
通過試驗(yàn)結(jié)果評(píng)估，蘇南公司對(duì)140口無瞬時(shí)或計(jì)量不準(zhǔn)確的低產(chǎn)氣井進(jìn)行了計(jì)量設(shè)備升級(jí)，目前有135口氣井可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)計(jì)量，措施有效率96.4%。
5.2定期維護(hù)計(jì)量設(shè)備，減小誤差
蘇南公司與第五處理廠每10天對(duì)計(jì)量交接設(shè)施進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，對(duì)集氣站計(jì)量設(shè)備每15天進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，確保計(jì)量設(shè)備完好，保證流量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。通過嚴(yán)格執(zhí)行維護(hù)制度，基本保證蘇南公司集氣站外輸計(jì)量和第五處理廠計(jì)量對(duì)比平均誤差在0.69%，在正常允許輸差1%之內(nèi),詳細(xì)情況見表2。
6結(jié)束語(yǔ)
天然氣計(jì)量是天然氣貿(mào)易中的交易手段，只有了解和掌握了計(jì)量的原理以及適用范圍才能因地制宜采用不同的計(jì)量方法，確保公平的交易。此外，計(jì)量的準(zhǔn)確性需要通過誤差控制才能得以保證，所以計(jì)量工作者需要盡可能地控制計(jì)量誤差，為企業(yè)發(fā)展發(fā)揮更大的作用。
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