建南氣田輸差分析及防治措施

周 洋

中石化江漢油田分公司采氣一廠，重慶

1.引言

天然氣輸差是通過用于天然氣輸入和輸出的計(jì)量儀表，按照其計(jì)量值來統(tǒng)計(jì)測(cè)算自用氣、放噴氣產(chǎn)生的輸差及計(jì)量輸差，而脫硫損耗則通過計(jì)量凈化站原料氣和凈化氣差值來測(cè)算[1][2][3][4]。

建南氣田地處湖北省恩施州利川市建南鎮(zhèn)和重慶市石柱縣臨溪鎮(zhèn)，現(xiàn)有開發(fā)井共23口，2017年建南氣田日均產(chǎn)氣30.2 ×104m3，日均產(chǎn)水10.1m3，2017年商品氣量達(dá)1.1×108m3。2012~2017年平均輸差率為2.23%，屬于II 類采氣廠[5][6]。

建南氣田現(xiàn)有采集氣支線和集輸氣干線共29條，全長179.65km，干線主要分為南氣北輸管線、南集站井間管網(wǎng)、北集站–萬州凈化氣干線(即建萬管線)及北氣南輸管線，其中建萬管線長達(dá)60.07 km。

由于建南氣田生產(chǎn)時(shí)間久，產(chǎn)水量大，所處地形復(fù)雜，易造成輸差波動(dòng)幅度較大。尤其在冬季用氣高峰期，易導(dǎo)致無法準(zhǔn)確計(jì)量天然氣產(chǎn)量，影響氣田經(jīng)濟(jì)效益。2017年建南氣田總輸差為226.90×104m3，通過統(tǒng)計(jì)集輸管線輸差占比(表1)發(fā)現(xiàn)，輸差主要源于天然氣集輸過程中產(chǎn)生的損耗，北氣南輸管線所產(chǎn)生的輸差主要源于計(jì)量誤差。對(duì)于建南氣田而言，交接輸差每增加100×104m3，將給企業(yè)造成約100萬元的直接經(jīng)濟(jì)損失[7]，因此有必要開展輸差分析。

2.輸差影響因素分析

天然氣輸差常分為兩類，一類是集輸系統(tǒng)因設(shè)備質(zhì)量、腐蝕、管理和其他因素而導(dǎo)致的輸差，另一

類則是計(jì)量產(chǎn)生的輸差[8][9][10][11]。建南氣田計(jì)量方式以標(biāo)準(zhǔn)孔板計(jì)量為主，智能旋進(jìn)旋渦流量計(jì)為輔。計(jì)量系統(tǒng)包括4個(gè)流量計(jì)量點(diǎn)，分別是單井外輸計(jì)量、單井自用氣計(jì)量、集氣站外輸計(jì)量及對(duì)外貿(mào)易計(jì)量。影響輸差的因素較多，建南氣田輸差影響因素主要包括集輸管網(wǎng)、單井產(chǎn)水、計(jì)量儀器儀表及其他因素。

Table 1.Theproportion of transmission error of Gathering Pipelinesin Jiannan Gas Field in 2017表1.2017年建南氣田集輸管線輸差占比

2.1.集輸管網(wǎng)對(duì)輸差的影響

建南氣田南氣北輸管線、北氣南輸管線及建萬管線是主要的集輸干線，也是輸差存在的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。由于地勢(shì)的影響，南北聯(lián)網(wǎng)管線基本上為同溝敷設(shè)，沿線地勢(shì)起伏，南北高程差較大，海拔高差跨度為620~1280m，導(dǎo)致管線內(nèi)多存在積液，日積液量為0.01~0.08m3，管線內(nèi)最大積液量曾達(dá)14.70m3，且未及時(shí)進(jìn)行清管作業(yè)，造成輸差增大。同時(shí)對(duì)于采用不同規(guī)格型號(hào)管材組成的管線，在接頭處管線變徑也會(huì)造成氣體的節(jié)流效應(yīng)，導(dǎo)致集輸管網(wǎng)輸差較大。

2.2.單井產(chǎn)水對(duì)輸差的影響

建南氣田目前管輸?shù)脑蠚夂蛢艋瘹庵唤?jīng)過簡(jiǎn)單的氣液分離，未進(jìn)行深度脫水。因此，原料氣中含有的水分易在管線低洼處聚集，導(dǎo)致計(jì)量節(jié)點(diǎn)處誤差增大，如J10 井、J13井及J28井(2017年產(chǎn)水情況見表2)，均因提產(chǎn)帶液而產(chǎn)生輸差。同時(shí)，因某些井進(jìn)行泡沫排水采氣，如J68c1井2017年加注起泡劑775kg，加注消泡劑277次(共計(jì)6925kg)，消泡效果較差，導(dǎo)致井口氣夾帶泡沫，影響天然氣品質(zhì)的同時(shí)，也影響供氣計(jì)量的準(zhǔn)確性。

Table 2.Water production of Wells J10,J13,and J28in 2017表2.2017年J10 井、J13井、J28井產(chǎn)水情況

2.3.計(jì)量儀器儀表對(duì)輸差的影響

1)儀器誤差影響輸差。單井產(chǎn)量不一、計(jì)量儀器儀表選型不一、氣井產(chǎn)量自然遞減、季節(jié)性用氣高低峰時(shí)需求量差異(特別是民用氣，春、冬季為高峰，夏、秋季為低峰)、不同用戶用氣量需求不同等原因，需根據(jù)需求對(duì)單井產(chǎn)量進(jìn)行調(diào)配，但產(chǎn)量并未達(dá)到計(jì)量儀表的標(biāo)準(zhǔn)工作量程范圍內(nèi)(一般運(yùn)行范圍為儀表計(jì)量上限的25%~80%)，且未根據(jù)實(shí)際情況更換合適的孔板及調(diào)整相關(guān)參數(shù)，造成較大的計(jì)量誤差。以2017年黃水商品氣量銷售情況為例，高峰期供氣量約為低峰期的6 倍，但流量計(jì)仍采用原計(jì)量裝置進(jìn)行計(jì)量，遠(yuǎn)超過差壓計(jì)量程。

2)內(nèi)部計(jì)量儀器檢定問題。除了對(duì)對(duì)外貿(mào)易計(jì)量點(diǎn)的計(jì)量儀表進(jìn)行定期檢定外，內(nèi)部計(jì)量儀器儀表未定期請(qǐng)專業(yè)檢定機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢定，導(dǎo)致內(nèi)部計(jì)量儀表可能存在較大誤差，且檢定難度大，專業(yè)計(jì)量人員少。

3)計(jì)量儀器儀表的校正、清洗問題。計(jì)量儀器儀表校正不及時(shí)、清洗不徹底對(duì)輸差有較大影響。由于管線中原料氣高含硫，同時(shí)經(jīng)常有天然氣水合物及雜質(zhì)產(chǎn)生，極易對(duì)孔板等精密計(jì)量儀器造成不可逆的損傷，導(dǎo)致計(jì)量不準(zhǔn)確。

2.4.其他因素對(duì)輸差的影響

建南氣田自用氣計(jì)量具較為簡(jiǎn)單，計(jì)量不規(guī)范，對(duì)輸差產(chǎn)生一定影響。同時(shí)與用戶簽訂供用氣合同時(shí)，供用雙方認(rèn)可的交接點(diǎn)與計(jì)量器具有時(shí)未明確，造成對(duì)外貿(mào)易計(jì)量輸差認(rèn)定時(shí)常發(fā)生爭(zhēng)議，用戶自建的輸氣管線泄露也會(huì)造成貿(mào)易計(jì)量輸差。如2017年7月重慶利通天然氣有限公司提出我廠存在天然氣返輸現(xiàn)象，但根據(jù)2016年1月~2017年6月及2017年1月20日~31日凈化氣管網(wǎng)、利川方向及利通公司供氣壓力數(shù)據(jù)，分析發(fā)現(xiàn)凈化氣管網(wǎng)壓力總是大于利通公司供氣壓力(含用氣高峰期)，不存在返輸現(xiàn)象，可能是利通公司計(jì)量不準(zhǔn)確，建議其在輸氣管線下游安裝總流量計(jì)，增加可對(duì)比性。

3.降低輸差的措施

3.1.定期排查管線

對(duì)于投產(chǎn)時(shí)間較長的管線進(jìn)行定期跟蹤排查，降低未發(fā)現(xiàn)泄漏點(diǎn)存在的可能性，及時(shí)對(duì)泄漏點(diǎn)進(jìn)行修補(bǔ)甚至更換管線。同時(shí)做到實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)管輸沿線天氣狀況，如遇特殊惡劣天氣，應(yīng)及時(shí)預(yù)警，提前做好應(yīng)對(duì)措施。對(duì)于新建管線應(yīng)盡量采用單一規(guī)格型號(hào)的管線結(jié)構(gòu)，以保證天然氣的穩(wěn)定流動(dòng)狀態(tài)。如2015年建萬管線改線，管道規(guī)格為?219mm ×5.5mm ×60.1mm，治理管線共19,427m；經(jīng)管線改線后，2015~2017年建萬管線運(yùn)行情況數(shù)據(jù)(節(jié)選)如表3所示，每輸送1m3天然氣產(chǎn)生的壓降呈下降趨勢(shì)。

Table 3. The data of Jianwan pipelineoperation in 2015-2017表3.2015~2017建萬管線運(yùn)行情況數(shù)據(jù)(節(jié)選)

3.2.建立合理排放制度

摸索合理的放噴排液制度，建議采取周期性或者確定性輸差進(jìn)行排液。如J10井、J13井及J28井，參考其平均帶水周期進(jìn)行計(jì)量裝置排液，建議排液周期見表4。同時(shí)，在凈化站增設(shè)脫水裝置，將井口氣充分脫水后方可進(jìn)入管網(wǎng)。對(duì)于泡沫排水采氣措施井應(yīng)不定期進(jìn)行井口氣取樣分析，以便實(shí)時(shí)掌握含水與消泡情況。

Table 4. The suggested drainage cyclesfor Wells J10, J13,and J28表4.J10 井、J13井及J28井計(jì)量裝置建議排水周期

3.3.采取合理調(diào)配措施

根據(jù)不同客戶及季節(jié)用氣需求進(jìn)行合理調(diào)配，并調(diào)整輸差計(jì)算模型及相關(guān)參數(shù)，確保輸差計(jì)算合理性，以達(dá)到計(jì)量技術(shù)規(guī)范。首先，投產(chǎn)初期對(duì)氣井進(jìn)行充分放噴，凈化井底，以避免臟物進(jìn)入采氣管線造成堵塞，降低計(jì)量儀表使用年限；其次，及時(shí)更換孔板，以確?？装迨褂迷谏a(chǎn)期限之內(nèi)?？蛇m當(dāng)引進(jìn)新型計(jì)量器具(如超聲波流量計(jì))以提高計(jì)量精度，同時(shí)降低硫化氫對(duì)儀表腐蝕程度。此外，鑒于脫硫損耗是建南氣田天然氣輸差的重要組成部分，建議加強(qiáng)原料氣與凈化氣計(jì)量，為脫硫損耗測(cè)算提供可靠數(shù)據(jù)。

3.4.規(guī)范計(jì)量與檢測(cè)

與用戶明確計(jì)量器具及其專業(yè)檢定機(jī)構(gòu)，加強(qiáng)對(duì)外貿(mào)易輸差日常分析，不斷完善天然氣輸差管理機(jī)制。建立“班組–采氣隊(duì)–采氣區(qū)”管理模式，加強(qiáng)層級(jí)管理，完善日常巡檢、設(shè)備保養(yǎng)制度?？山Y(jié)合GPRS定位系統(tǒng)，對(duì)用氣數(shù)據(jù)定時(shí)監(jiān)控、采集，縮短數(shù)據(jù)分析周期，及時(shí)發(fā)現(xiàn)泄漏、設(shè)備故障及其他情況，確保氣田與用戶利益均不受損，保證正常供用氣。明確天然氣市場(chǎng)導(dǎo)向，開展用氣預(yù)安排，方便氣田供氣規(guī)劃，減小高峰期供氣不穩(wěn)定對(duì)輸差的影響。

4.討論與結(jié)論

4.1.討論

建南氣田各區(qū)塊天然氣品質(zhì)不一、占比不均(北部基本不含硫、低占比，南部高含硫、高占比)，且季節(jié)變化導(dǎo)致的溫差均會(huì)造成一定程度的輸差波動(dòng)，其影響程度暫無法明確，有待下步完善。

根據(jù)上述天然氣輸差產(chǎn)生的原因，可知輸差問題具有一定特性。一般來說，輸差問題的產(chǎn)生大多不是短時(shí)間內(nèi)形成的，而是隨著時(shí)間積累逐漸暴露的。因此，有必要建立定期輸差分析制度，對(duì)輸差產(chǎn)生原因進(jìn)行分析，找準(zhǔn)問題根源，探討整改措施，有效指導(dǎo)下一步工作開展，做到輸差問題及時(shí)發(fā)現(xiàn)、及時(shí)查明原因、及時(shí)制定措施，實(shí)現(xiàn)輸差有效控制，降低企業(yè)經(jīng)濟(jì)損失。

4.2.結(jié)論

1)對(duì)集輸管網(wǎng)加強(qiáng)日常分析，重點(diǎn)關(guān)注管網(wǎng)輸壓變化情況，確保管網(wǎng)內(nèi)無積液、無泄漏點(diǎn)，保證氣體流態(tài)穩(wěn)定。

2)根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際，針對(duì)高產(chǎn)水氣井計(jì)量裝置制定合理排水制度，以降低高產(chǎn)水氣井對(duì)輸差的影響。

3)根據(jù)不同用氣需求對(duì)計(jì)量裝置進(jìn)行更換，調(diào)整輸差計(jì)算模型及相關(guān)參數(shù)，確保輸差計(jì)算合理性及規(guī)范性。

4)完善層級(jí)管理機(jī)制，加強(qiáng)與用戶間溝通，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)對(duì)外貿(mào)易計(jì)量輸差，確保氣田經(jīng)濟(jì)利益。