摘要:普光(guang)氣田氣質(zhi)特殊，高含(han)硫化氫和(he)二氧化碳(tan)，天然🛀🏻氣計(ji)量采用标(biao)準孔闆流(liu)量計 ，存在(zai)計量不穩(wen)定以及讀(du)數偏差較(jiao)大等問題(ti)。基于 孔闆(pan)流量計 的(de)結構原理(li)，從孔闆閥(fa)選材、流量(liang)計計算機(ji)選擇和連(lian)接部件設(she)計3方面介(jie)紹了孔闆(pan)流量計在(zai)普光氣田(tian)的應用情(qing)況，最後根(gen)據🐉軟件和(he)硬件2方面(mian)因素，分析(xi)了流量計(ji)量💰誤差産(chan)生的原🚩因(yin)，并據此提(ti)出了正确(que)設置計💃🏻量(liang)參數、定期(qi)清洗孔闆(pan)閥、五閥⭕組(zu)和引壓管(guan)路等改進(jin)措施。這些(xie)措施對解(jie)決高❌含碗(wan)氣田計㊙️量(liang)問題具有(you)一定的指(zhi)導意義。
0引(yin)言
　　普光氣(qi)田氣質特(te)殊，高含硫(liu)化氫和二(er)氧化碳，硫(liu)化氫☎️平均(jun)體積分數(shu)15. 16%，二氧化碳(tan)平均體積(ji)分數8.64%，對含(han)酸性氣體(ti)的天然氣(qi)流🥵量準确(que)計量難度(du)很大[1]'。天然(ran)氣流量計(ji)量是企業(ye)生産和經(jing)營管理中(zhong)的一-項重(zhong) 要🈚的技術(shu)基礎工作(zuo)，準确計量(liang)不但能公(gong)平地進行(hang)貿易結算(suan)，而且能指(zhi)導改進生(sheng)産工藝，提(ti)高産品質(zhi)量㊙️，降低産(chan)品生産成(cheng)本。普光氣(qi)田集輸系(xi)統采用保(bao)濕混輸工(gong)藝，選用标(biao)準孔闆流(liu)量計進❄️行(hang)計量分方(fang)數💋在🌈氣田(tian)投産初期(qi)，存🙇‍♀️在計量(liang)不穩定及(ji)偏差較大(da)的問題。從(cong)孔闆閥選(xuan)材、流量計(ji)計算機選(xuan)擇和連接(jie)部件設計(ji)3方面介紹(shao)了孔闆流(liu)量計在普(pu)光氣田的(de)應用，最後(hou)通過軟件(jian)和硬件分(fen)析了流量(liang)計量誤差(cha)産生的原(yuan)因，提出了(le)正确設置(zhi)流量計算(suan)參數、定期(qi)清洗孔闆(pan)閥、五閥組(zu)和引壓管(guan)路等改進(jin)🤟措施。實踐(jian)證明，這些(xie)措施可以(yi)有效解決(jue)普光氣田(tian)流量誤差(cha)問🧡題。
1計量(liang)原理及特(te)點
1.1計量原(yuan)理.
　　标準孔(kong)闆流量計(ji)的計量原(yuan)理爲:基于(yu)流體流動(dong)的節流原(yuan)理，以能量(liang)守衡和流(liu)動連續性(xing)方程爲基(ji)礎，利用流(liu)體流經标(biao)準孔闆時(shi)在其前、後(hou)産生壓差(cha)，通過測量(liang)壓差的大(da)小就㊙️可以(yi)間接地知(zhi)🔴道流量的(de)大小。在标(biao)準狀态下(xia)天然氣流(liu)量的實用(yong)計🌈算公式(shi)爲✔️:

　　式中，q爲(wei)标準狀态(tai)下天然氣(qi)體積流量(liang)，m3/s; A,爲秒計量(liang)系🔞數，視采(cai)用計量單(dan)位而定，此(ci)處A. =311 794x10-6; C爲流出(chu)系數; E爲漸(jian)近速度系(xi)數🏃‍♂️; d爲孔✂️闆(pan)直徑，mm; Fc 爲相(xiang)對密度系(xi)數; ε .爲可膨(peng)脹系數; Fz爲(wei)超壓縮因(yin)子; Fr爲流動(dong)溫度系數(shu); P:爲孔闆上(shang)遊側取壓(ya)孔氣流絕(jue)對靜壓，Pa;Ap爲(wei)氣流流經(jing)孔闆時産(chan)生的壓差(cha)，Pa。
1.2 結構及特(te)點
　　标準孔(kong)闆流量計(ji)結構如圖(tu)1所示，包括(kuo)節流元件(jian)(标準孔闆(pan)及其㊙️取壓(ya)裝置)、傳輸(shu)壓差信号(hao)的引壓管(guan)路、閥門以(yi)及❗差壓🔴計(ji)等部分⛱️。标(biao)準孔闆是(shi)壓差測量(liang)時🐅的一次(ci)元件， 人們(men)利用它在(zai)管道内使(shi)流體産生(sheng)壓差，再通(tong)過引壓管(guan)路把孔闆(pan)前、後産生(sheng)的壓差傳(chuan)送給 差壓(ya)變送器 ，再(zai)輸人到二(er)次儀表，從(cong)而顯示出(chu)管道内流(liu)體的靜😘壓(ya)、壓㊙️差、瞬時(shi)流量和累(lei)計流量等(deng)計量參數(shu)。

　　标準(zhun)孔闆流量(liang)計有以下(xia)特點:①孔闆(pan)閥結構簡(jian)單，應用技(ji)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼術成熟，容(rong)易掌握;②适(shi)應性強，可(ke)實現在線(xian)更換、清洗(xi)和檢查孔(kong)闆;③性能穩(wen)定可靠，使(shi)用壽命長(zhang);④孔闆爲标(biao)準節流元(yuan)件，不需‼️要(yao)标定。存在(zai)的缺點主(zhu)要有:①量程(cheng)比較小;②壓(ya)力損🐆失較(jiao)大;③受影響(xiang)因素較多(duo)，不确✉️定度(du)大;④對前、後(hou)直管段要(yao)🐇求高。
2标準(zhun)孔闆流量(liang)計在普光(guang)氣田的應(ying)用
　　普光氣(qi)田集氣站(zhan)外輸計量(liang)和集氣總(zong)站外輸總(zong)計量選用(yong)的🎯慌量鍾(zhong)量儀表均(jun)爲孔闆閥(fa)流量計，由(you)孔闆閥、流(liu)量計算機(ji)及過程連(lian)接部件3部(bu)分組成。由(you)于普光氣(qi)田介質爲(wei)高含硫化(hua)氫天然氣(qi)🚩，且集輸工(gong)藝采用保(bao)濕混輸工(gong)藝，天然氣(qi)中👅含水和(he)單質硫，相(xiang)對💯于常規(gui)天然氣計(ji)量，标準孔(kong)闆流量計(ji)在普光氣(qi)田的應用(yong)中有其本(ben)身的特點(dian)。
2.1孔闆 閥的(de)選材
　　普光(guang)氣田酸氣(qi)外輸采用(yong)的是丹尼(ni)爾孔闆閥(fa)，以法💃🏻蘭取(qu)💋壓标準孔(kong)闆作爲流(liu)量檢測元(yuan)件。閥體由(you)上、下2部分(fen)💯組成🛀，中間(jian)滑閥💔連通(tong)或切斷，設(she)有密封脂(zhi)注，人機構(gou)，下閥腔與(yu)孔闆上🏃🏻‍♂️遊(you)連通。當孔(kong)闆閥正常(chang)工作🧑🏽‍🤝‍🧑🏻時，滑(hua)閥關🛀🏻閉，下(xia)閥腔壓力(li)與上遊管(guan)内壓🈲力相(xiang)等，上⭕閥腔(qiang)壓力與大(da)氣壓力相(xiang)等，在上、下(xia)閥腔之間(jian)産生較大(da)的壓力差(cha)，此壓力差(cha)作用在滑(hua)閥下方，從(cong)而增強其(qi)密封性。孔(kong)闆閥底部(bu)設有排污(wu)閥，用于定(ding)期吹掃排(pai)除閥内污(wu)物。上閥腔(qiang)亦設置有(you)放氣孔，可(ke)排出上閥(fa)腔内介質(zhi)。孔闆閥可(ke)實現在線(xian)更換、清洗(xi)和檢查孔(kong)闆，其操作(zuo)也靈活方(fang)便。爲保證(zheng)在普光高(gao)含硫🍓化氫(qing)工況下孔(kong)闆閥的性(xing)能滿足要(yao)求，并确保(bao)其使用壽(shou)🔞命和安全(quan)生産，孔闆(pan)閥上、下腔(qiang)間的密封(feng)件采用全(quan)硬密💜封結(jie)構，閥闆和(he)閥座均采(cai)用316L材質，标(biao)準孔闆片(pian)采用In-conel625材質(zhi)，可有效防(fang)止硫化物(wu)👌應力開裂(lie)和氫緻開(kai)裂。
2.2流量計(ji)算機選擇(ze)
　　對于高含(han)硫化氫氣(qi)田來說，一(yi)個重要的(de)原則就是(shi)🥵盡量減少(shao)動靜密封(feng)點，從而降(jiang)低洩漏風(feng)險。普光氣(qi)田地面集(ji)🏃‍♀️輸系🥰統選(xuan)用的流量(liang)計算機爲(wei)艾默生的(de)FLOBOSS103流量計算(suan)機，集成壓(ya)差、靜壓雙(shuang)變量變送(song)器、RTD 溫度變(bian)送器 和流(liu)量計算功(gong)能于- -體。　　FLOBOSS103檢(jian)測孔闆兩(liang)側壓差及(ji)管道🥰靜壓(ya)，并通過 Pt100 熱(re)電阻 采集(ji)流體溫度(du)，可以就地(di)顯示這些(xie)測量值，同(tong)時也可通(tong)過标準的(de)MODBUSRTU協議和RS485通(tong)信接口将(jiang)參數值傳(chuan)給站控SCADA系(xi)統。可以接(jie)收上位機(ji)‼️控制系統(tong)下載的氣(qi)體組😘分信(xin)息，也可由(you)🤟MODSCAN32軟件通📐過(guo)串口通信(xin)向FLOBOSS103内寫入(ru)氣體🌈組分(fen)信息，還可(ke)通過配置(zhi)軟件ROCLINK 800人工(gong)輸入♉組分(fen)信息。
　　雙變(bian)量變送器(qi)(DVS) 采用成熟(shu)可靠的羅(luo)斯蒙特電(dian)容元件技(ji)術測量壓(ya)差。同時利(li)用壓阻和(he)矽傳感器(qi)技術檢測(ce)靜壓，測量(liang)的過程值(zhi)🔱精确、穩定(ding)和可重複(fu)性好。其專(zhuan)用微處理(li)器使用存(cun)儲在🔆永久(jiu)存儲器中(zhong)的特㊙️征化(hua)數據對原(yuan)始傳感器(qi)信号進行(hang)線性🌍化和(he)校正🌐。讀數(shu)存儲于FLOBOSS103的(de)内部模拟(ni)輸入點中(zhong)，通過中斷(duan)的方式向(xiang)變送器的(de)處理器發(fa)送數據。RTD 溫(wen)度變送器(qi)采用鉑電(dian)阻P100來🌏采集(ji)現場流體(ti)🤩溫度，測量(liang)範圍爲-40~240 C,精(jing)度等級爲(wei)+0.2 C。
2.3過程 連接(jie)部件
　　過程(cheng)連接部件(jian)主要是指(zhi)2個1/4NPT的取壓(ya)閥、五閥組(zu)以及引💰壓(ya)管路。雙變(bian)量變送器(qi)(DVS)底部采用(yong)NPT内螺紋連(lian)接孔闆上(shang)的引壓管(guan)。上、下遊管(guan)線通常連(lian)接到孔闆(pan)的高、低壓(ya)側。由于連(lian)接部件均(jun)爲長🏃‍♀️期接(jie)觸高含硫(liu)化氫🌐天然(ran)氣的部件(jian)，且天然氣(qi)爲濕🔴氣，故(gu)不同于-般(ban)的天💁然氣(qi)計量場合(he)。普光氣田(tian)♻️現場的取(qu)壓閥、五閥(fa)組和引壓(ya)管均采💔用(yong)哈氏合金(jin)材質，且連(lian)接部件的(de)💚孔徑🈲較大(da)，如引🏃🏻‍♂️壓管(guan)路内徑爲(wei)12 mm,以防止沉(chen)積的單質(zhi)硫等雜質(zhi)堵塞引壓(ya)管路。
3誤差(cha)分析
　　普光(guang)氣田實際(ji)生産中，天(tian)然氣外輸(shu)計量采用(yong)的标準孔(kong)闆📱流量計(ji)存在計量(liang)不穩定、讀(du)數偏差較(jiao)大等👣問題(ti)，各集氣站(zhan)場的天然(ran)🧡氣外輸計(ji)量總和與(yu)集氣總站(zhan)分線外輸(shu)總計量存(cun)在輸差問(wen)題。針對這(zhe)一實際情(qing)況，從軟件(jian)和硬件2方(fang)面展開分(fen)析。
3.1軟件問(wen)題産生的(de)計量數據(ju)誤差
　　采用(yong)标準孔闆(pan)流量計測(ce)量天然氣(qi)流量，其流(liu)量值與♻️天(tian)然氣組分(fen)、壓差、壓力(li)和溫度等(deng)參數有關(guan)。流量測量(liang)系統若未(wei)🔞能嚴♍格按(an)計量标準(zhun)要求配置(zhi)相應的測(ce)量㊙️儀表，流(liu)量計算時(shi)氣體壓力(li)、溫度和天(tian)然氣組分(fen)的變化未(wei)能得到完(wan)全補償，則(ze)會造🌈成流(liu)量計💜精度(du)下降，形成(cheng)測量誤差(cha)。檢查普光(guang)氣田現場(chang)使用☎️的流(liu)量計算機(ji)計算軟件(jian)，其符合國(guo)家标準，測(ce)量系統完(wan)全滿足标(biao)準孔闆流(liu)💛量計計量(liang)标準，其測(ce)量誤差基(ji)本可以忽(hu)略不計，所(suo)以在采用(yong)的計🐉量标(biao)準方面，普(pu)光氣田現(xian)場使用标(biao)準孔🚶闆流(liu)量計符合(he)要求，不是(shi)産生誤差(cha)的原因。
　　标(biao)準孔闆測(ce)量是通過(guo)節流取壓(ya)差，引壓管(guan)高壓側爲(wei)靜🔴壓⚽，軟❗件(jian)根據靜壓(ya)、壓差、溫度(du)、氣體組分(fen)、孔闆孔♍徑(jing)和管徑等(deng)參數計算(suan)流量計值(zhi)。在軟件中(zhong)可以對😄這(zhe)些參數進(jin)行設置，若(ruo)其中有-一(yi)個參數不(bu)準确，都會(hui)引起流量(liang)不準确。現(xian)場通過流(liu)量計配置(zhi)軟件檢查(cha)各流量計(ji)參數的配(pei)置情況，設(she)置值均與(yu)現場實際(ji)情況相符(fu)。同時，根據(ju)現場采㊙️集(ji)到的溫度(du)、壓力、壓差(cha)及軟件中(zhong)配置的管(guan)徑、孔徑等(deng)參數，然後(hou)根據國際(ji)計量标準(zhun)AGA8氣體壓🔞縮(suo)因子計算(suan)方式計算(suan)出的流量(liang)與流量計(ji)測量值非(fei)常接近，若(ruo)以上有任(ren)何參數設(she)置不正确(que)，就會🌈造成(cheng)氣體計量(liang)不準确[4-5]。随(sui)着高含硫(liu)氣田的開(kai)發，氣體中(zhong)硫化氫含(han)量不斷增(zeng)布，想成氣(qi)體💜計量誤(wu)差不斷增(zeng)大,通過及(ji)時更新氣(qi)體組分📐數(shu)據，基本保(bao)證了氣體(ti)流量計量(liang)的準确♋性(xing)。
3.2硬件問題(ti)産 生的計(ji)量數據誤(wu)差
　　現場生(sheng)産實踐表(biao)明，标準孔(kong)闆流量計(ji)會因爲标(biao)準孔闆✔️、五(wu)閥🍉組、引壓(ya)管路等硬(ying)件出現異(yi)常，導緻流(liu)量計量不(bu)準确，“下 面(mian)分别進行(hang)分析。
3.2.1标準(zhun)孔闆
　　對孔(kong)闆進行研(yan)究後發現(xian)，普光氣田(tian)生産現場(chang)85%以上的标(biao)準孔🚶闆均(jun)受到了不(bu)同程度的(de)刮傷、變形(xing)，觀察💯上、下(xia)遊直♋管段(duan)🔅，管道内壁(bi)沉積了大(da)量的單質(zhi)硫，導闆周(zhou)圍出現腐(fu)蝕、碳化，且(qie)有雜質附(fu)着。
　　普光氣(qi)田現場作(zuo)業較多，關(guan)井之後重(zhong)新開井的(de)過程比較(jiao)🌐迅㊙️速，造成(cheng)孔闆受天(tian)然氣的強(qiang)力沖蝕或(huo)機🏃🏻‍♂️械磨🈚損(sun)而産生劃(hua)傷、變形，孔(kong)闆的光潔(jie)度下降，入(ru)口的尖銳(rui)程度變圓(yuan)，使其🈲圓弧(hu)半徑不能(neng)🤩滿足标準(zhun)要㊙️求，使得(de)計量數據(ju)比實際流(liu)量偏低;孔(kong)闆閥和直(zhi)管🔴段内部(bu)附着單質(zhi)硫之後，氣(qi)體不能形(xing)成穩定的(de)牛🎯頓流體(ti)，造成計💞量(liang)誤差;孔闆(pan)在天然氣(qi)沖擊過⁉️程(cheng)中，不同程(cheng)度♊地産生(sheng)了偏心，同(tong)時導闆周(zhou)圍出現的(de)腐🆚蝕、碳化(hua)和雜質沉(chen)澱🧑🏾‍🤝‍🧑🏼等因素(su)，也會嚴重(zhong)影響流量(liang)計🐕量的準(zhun)确性。通過(guo)嚴格執行(hang)操作規程(cheng)，按照操💛作(zuo)步🔆驟平穩(wen)操作，确定(ding)開井方式(shi);同時定期(qi)清☔洗孔闆(pan)閥、計量直(zhi)管段等方(fang)式可以有(you)效解決上(shang)述問題。普(pu)光氣田某(mou)集氣站氣(qi)體流量計(ji)量不📱準确(que)，誤差很大(da),通過拆卸(xie)孔闆閥和(he)直管段，發(fa)現内部有(you)許多單質(zhi)硫沉積。清(qing)洗孔闆閥(fa)和直管段(duan)後，氣體流(liu)量恢複正(zheng)常㊙️。
3.2.2 五閥組(zu)
　　在生産過(guo)程中，需要(yao)定時對孔(kong)闆流量計(ji)進行排污(wu)。通過對 五(wu)閥組 進行(hang)解體檢查(cha),發現内部(bu)存在單質(zhi)硫等雜質(zhi)，造成五閥(fa)組中的✊平(ping)衡閥關不(bu)嚴，形成内(nei)漏，影響孔(kong)闆流量計(ji)的上、下遊(you)取壓，導緻(zhi)壓差信号(hao)變小，儀表(biao)計量偏低(di)。此🏃‍♀️類問題(ti)可通過清(qing)洗或更換(huan)新的五閥(fa)組得以解(jie)決。
3.2.3 儀表引(yin)壓管路
　　普(pu)光天然氣(qi)會析出單(dan)質硫，單質(zhi)硫在引壓(ya)管路中沉(chen)積、固🍓化，會(hui)引起引壓(ya)管路堵塞(sai)，不能正常(chang)取壓，孔闆(pan)流量計不(bu)能及時得(de)到正确的(de)靜壓和壓(ya)差,從而造(zao)成計量偏(pian)差。前期在(zai)普光氣田(tian)現場生産(chan)過程中經(jing)常出現流(liu)量計示值(zhi)長期不變(bian)化的情況(kuang)。對此,采取(qu)在孔闆流(liu)量計引壓(ya)管線、五閥(fa)組等部位(wei)安裝電伴(ban)熱裝置的(de)✊辦法，減少(shao)單質硫在(zai)引壓管路(lu)中的析出(chu)、沉積，防止(zhi)引壓管路(lu)堵塞。同時(shi)定期對引(yin)壓管路進(jin)行放空、清(qing)洗，确保引(yin)壓管路不(bu)堵塞🧑🏽‍🤝‍🧑🏻。
4結束(shu)語
　　由于普(pu)光氣田氣(qi)質的特殊(shu)性，前期生(sheng)産過程中(zhong)更多的關(guan)注在選材(cai)和防腐方(fang)面，對造成(cheng)計量偏差(cha)的因素估(gu)計不足，導(dao)緻計量偏(pian)差較大;後(hou)期采取設(she)定正确的(de)🐉計算參數(shu)，定期清洗(xi)孔⛱️闆閥、五(wu)閥組和引(yin)壓管線等(deng)措施後，圓(yuan)滿✌️解決了(le)計量偏差(cha)問題。總體(ti)而言，類似(si)普光氣田(tian)的工況使(shi)用标準孔(kong)闆流量計(ji)需注意以(yi)下問題🥵:①設(she)定正确的(de)流量計算(suan)參數，及時(shi)修正氣體(ti)組🐉分參數(shu)♊;②定期對标(biao)準孔闆進(jin)行檢查、清(qing)洗，發現問(wen)題後及時(shi)更換;③定期(qi)對五閥組(zu)及其引壓(ya)管🌈路進行(hang)排污驗漏(lou)檢查🐪，冬季(ji)氣🏃🏻溫下降(jiang)易發生凍(dong)堵和硫沉(chen)積，需增加(jia)排污次數(shu)。若發現五(wu)閥組及引(yin)壓管路堵(du)塞，應🚩及時(shi)清洗或更(geng)換，保證其(qi)正常運行(hang)。

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