差壓式流量計安裝方式對濕氣計量準(zhǔn)確度的影響與對策

李立新

摘 要：差壓式流量計是當(dāng)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(biāo)準(zhǔn)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(zhǔn)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(zhǔn)確度的影響，并通過在導(dǎo)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(zhǔn)確度改善應(yīng)用的可行性。

關(guān)鍵詞：濕氣計量 安裝方式 沉降器應(yīng)用 改善措施

中圖分類號：TH814 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）04（a）-0023-02

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(dǎo)壓管上、下游淅出液體，在導(dǎo)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(zhǔn)確度，通過在導(dǎo)壓管加沉降器，經(jīng)過再次氣液分離，確保流量計計量準(zhǔn)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：（1）用孔板流量計測量氣體流量，當(dāng)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β的增加而減少，在β比為0.7時，測得的流量偏差為-1.7%；（2）當(dāng)少量液體時，在β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(jìn)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]。

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(dǎo)壓管上端安裝，常用于流量計算機(jī)和SGQ化一體化差壓式流量計；第二種是在導(dǎo)壓管下端安裝，常見于流量比對用的核查儀；第三種是流量計與導(dǎo)壓管直接安裝，如QJT01一體化差壓式流量計。

流量計在導(dǎo)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(xué)原理，可得出以下公式：

式中：ρ為液體密度；g為重力加速度；h上液為濕氣條件下孔板節(jié)流裝置引壓管上游液柱高；h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；P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；△P為干氣條件下孔板節(jié)流裝置產(chǎn)生的差壓；△P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(dǎo)壓管上端安裝時，差壓、流量運行的幾種情況：

（1）當(dāng)h下液>h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。

（2）當(dāng)h上液>h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。

（3）當(dāng)h上液=h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：

（1）當(dāng)h上液>h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。

（2）當(dāng)h上液

（3）當(dāng)h上液=h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(dāng)流量計與導(dǎo)壓管直接安裝，流量計不受導(dǎo)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(zhǔn)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(jìn)氣管線流量計算機(jī)加沉降器后計量與出氣管線流量計算機(jī)進(jìn)行比對（大邑配氣站只有一條進(jìn)氣管線和一條出氣管線），通過65 min的流量比對，進(jìn)氣管線流量計算機(jī)與出氣管線流量計算機(jī)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(zhǔn)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流量核查儀，經(jīng)過6 d的流量比對，流量核查儀比流量計算機(jī)偏低2.88%；可見，濕氣計量不適合作流量比對，且核查儀在導(dǎo)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(dǎo)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，流量核查儀與沉降器的安裝如圖2所示。

流量計算機(jī)每隔8 h進(jìn)行一次導(dǎo)壓管排液，沉降器每天排一次液，流量計算機(jī)與流量核查儀比對數(shù)據(jù)如圖3所示。

從圖3中可以看出，流量計算機(jī)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(dǎo)壓管內(nèi)淅出液體，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(zhǔn)確度影響極大。

聯(lián)4高壓流量計算機(jī)、流量核查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(jī)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高壓流量核查儀與聯(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(zhǔn)確度有明顯改善。

3.3.2 流量計與導(dǎo)壓管水平安裝

在新26井一級分離后計量裝置導(dǎo)壓管上加沉降器后與流量核查儀相連，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(dǎo)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

（1）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。

（2）在導(dǎo)壓管上加裝沉降器后計量，對計量準(zhǔn)確度改善明顯，但必須加強(qiáng)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。

（3）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)。

參考文獻(xiàn)

[1] 高軍.氣體夾帶液體對孔板流量計準(zhǔn)確度影響的研究[J].國外油田工程，1999（11）：36-38.

[2] 鄭琦.有關(guān)濕氣計量的幾個常見問題[J].石油工業(yè)技術(shù)，2004，20（11）：30.

[3] 朱云.脈動流對差壓式流量計測量誤差影響的研究[J].儀器儀表學(xué)報，2006（8）：894-897.