儲(chǔ)氣庫(kù)注采氣流量計(jì)量技術(shù)研究

潘巨光 劉歡

【摘 要】隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們對(duì)天然氣等能源的需求量越來(lái)越大，為了滿足人們對(duì)天然氣能源的需求，加大天然氣儲(chǔ)存量，我國(guó)各個(gè)地方都開(kāi)始建立地下儲(chǔ)氣庫(kù)，并對(duì)注氣驅(qū)油和氣舉采氣等生產(chǎn)進(jìn)行廣泛應(yīng)用。為了更好的對(duì)注采氣效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，天然氣企業(yè)需要加大對(duì)注采氣計(jì)量技術(shù)的有效應(yīng)用。本文針對(duì)天然氣儲(chǔ)氣庫(kù)注采氣流量計(jì)量技術(shù)進(jìn)行分析，希望通過(guò)本文的分析能夠進(jìn)一步促進(jìn)我國(guó)儲(chǔ)氣庫(kù)注采氣計(jì)量技術(shù)的提高。

【關(guān)鍵詞】?jī)?chǔ)氣庫(kù)；注采氣流量；計(jì)量技術(shù)

注采氣計(jì)量工作是儲(chǔ)氣庫(kù)注采氣工程中的重要組成部分，對(duì)注采氣進(jìn)行有效的計(jì)量可以對(duì)儲(chǔ)氣庫(kù)注采氣工作進(jìn)行正確的指導(dǎo)，對(duì)注采效果進(jìn)行有效評(píng)價(jià)，保證注采氣工作的順利進(jìn)行，進(jìn)一步提高天然氣的注采效率。

一、注采氣計(jì)量設(shè)計(jì)方案

（一）選擇合適的注采氣流量計(jì)

為了有效減少對(duì)站場(chǎng)空間的占用和浪費(fèi)，降低儲(chǔ)氣庫(kù)的建設(shè)和維護(hù)成本，相關(guān)工作人員將儲(chǔ)氣庫(kù)注采站的注氣計(jì)量流程和采氣計(jì)量流程工作結(jié)合在一起，設(shè)計(jì)成一套完整的計(jì)量流程，意思就是說(shuō)采用一臺(tái)流量計(jì)來(lái)對(duì)注氣氣源和采氣外輸氣量進(jìn)行計(jì)量，并且注氣和采氣時(shí)的單井計(jì)量都是使用同一臺(tái)流量計(jì)進(jìn)行正向和反向的計(jì)量的。

為了有效開(kāi)展儲(chǔ)氣庫(kù)注采氣流工作，油氣企業(yè)需要根據(jù)需求選擇合適的注采氣流計(jì)量計(jì)，經(jīng)過(guò)調(diào)查研究，我們發(fā)現(xiàn)現(xiàn)在大多數(shù)的儲(chǔ)氣庫(kù)都是選擇使用聲波流量計(jì)來(lái)對(duì)天然氣的輸入、輸出情況進(jìn)行計(jì)量，應(yīng)用效果非常好。超聲波流量計(jì)計(jì)量過(guò)程中可以將計(jì)量誤差保持在0.5%的范圍以內(nèi)。

（二）注氣單井和采氣單井的流量計(jì)量

單井注采氣計(jì)量方式與商品天然氣在輸配送過(guò)程中的計(jì)量方式相比存在很大的不同，單井注采氣經(jīng)常使用的方法是使用靶式流量計(jì)和超聲波流量計(jì)來(lái)進(jìn)行流量計(jì)量，但是計(jì)量效果不好，誤差相對(duì)較大，基本都在6%以上，嚴(yán)重的還會(huì)超過(guò)10%，導(dǎo)致流量計(jì)量結(jié)果嚴(yán)重失真，因此為了保證流量計(jì)量結(jié)果的準(zhǔn)確性，需要根據(jù)注采氣的技術(shù)的實(shí)際情況以及現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境要求來(lái)選擇合適的流量計(jì)。

（三）注采計(jì)量實(shí)驗(yàn)

為了有效的對(duì)儲(chǔ)氣庫(kù)的注采氣進(jìn)行計(jì)量，我們可以采用實(shí)驗(yàn)的方法來(lái)進(jìn)行。超聲波流量計(jì)在計(jì)量?jī)?chǔ)氣庫(kù)注采氣流量中應(yīng)用的比較廣泛，而且誤差基本上保持在0.5%以內(nèi)，計(jì)量的結(jié)果有一定的保障，所以在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中可以將氣源和外輸總結(jié)量的超聲波計(jì)量結(jié)果作為比對(duì)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)對(duì)整個(gè)注采氣計(jì)量系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

接下來(lái)可以根據(jù)注采站的實(shí)際生產(chǎn)情況來(lái)開(kāi)展注氣采氣實(shí)驗(yàn)，可以對(duì)多組單井的注氣采氣流量進(jìn)行計(jì)量，每組結(jié)果多次計(jì)量，通過(guò)實(shí)驗(yàn)我們來(lái)對(duì)彎管流量計(jì)的使用功能進(jìn)行分析。通過(guò)實(shí)驗(yàn)我們了解到，單井采氣生產(chǎn)時(shí)使用的彎管流量計(jì)的外側(cè)發(fā)生了兩次的積液現(xiàn)象，導(dǎo)致計(jì)量結(jié)果不實(shí)，誤差大于6%。而且在注氣和采氣的工藝進(jìn)行轉(zhuǎn)換時(shí)，是無(wú)法有效判斷出天然氣的流動(dòng)方向的，計(jì)量數(shù)據(jù)會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤累積的現(xiàn)象。

二、計(jì)量誤差產(chǎn)生的原因

（一）積液?jiǎn)栴}

氣井在采出天然氣時(shí)通常情況下是處于飽和的狀態(tài)時(shí)，天然氣在經(jīng)過(guò)彎管流量計(jì)時(shí)，會(huì)受到彎管縮徑節(jié)流作用的影響，從而凝結(jié)產(chǎn)出油水等液體，少量進(jìn)入導(dǎo)壓管內(nèi)的會(huì)形成積液。

（二）流量錯(cuò)誤累積問(wèn)題

單井注氣采氣工作環(huán)節(jié)中，天然氣會(huì)從彎管流量計(jì)中流過(guò)，這時(shí)外側(cè)徑壓會(huì)高于內(nèi)側(cè)徑壓，系統(tǒng)就無(wú)法對(duì)天然氣的流向進(jìn)行準(zhǔn)確判斷，從而會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)流量錯(cuò)誤累積的情況。

（三）誤差原因分析

彎管流量計(jì)與超聲波流量計(jì)相比，測(cè)量效果較低，誤差較大，其原因主要有以下幾點(diǎn)：

首先是二者參與比對(duì)的標(biāo)準(zhǔn)度不同，實(shí)流檢定過(guò)程中，標(biāo)準(zhǔn)表的準(zhǔn)確度是比較高的，現(xiàn)場(chǎng)對(duì)流量計(jì)量結(jié)果進(jìn)行核對(duì)，其誤差范圍控制在0.41，但是對(duì)彎管流量計(jì)量結(jié)果和標(biāo)準(zhǔn)表進(jìn)行比對(duì)，誤差超過(guò)4.4%，所以標(biāo)準(zhǔn)表不是產(chǎn)生誤差的主要原因。

其次是對(duì)流量點(diǎn)差異的對(duì)比，實(shí)流檢定過(guò)程中主要是對(duì)彎管的整個(gè)流量范圍進(jìn)行檢定，其相對(duì)誤差可以作為整個(gè)流量范圍內(nèi)的相對(duì)誤差，現(xiàn)場(chǎng)比對(duì)的過(guò)程中受到實(shí)際生產(chǎn)情況的限制，只是針對(duì)注采氣的正常流量點(diǎn)進(jìn)行比對(duì)，產(chǎn)生的誤差是工作流量點(diǎn)范圍之內(nèi)的誤差。

最后現(xiàn)場(chǎng)檢定與實(shí)流檢定工作情況的變化影響。實(shí)流檢定的現(xiàn)場(chǎng)需要保證天然氣壓力、天然氣溫度以及注氣采氣壓力保持在一定的范圍之內(nèi)進(jìn)行流量計(jì)量工作，否則會(huì)影響流量計(jì)量的結(jié)果。如果天然氣壓力和溫度的升高會(huì)導(dǎo)致彎管流量計(jì)發(fā)生膨脹問(wèn)題，導(dǎo)致彎管發(fā)生形變，流量特性也會(huì)發(fā)生問(wèn)題，最后引起誤差。

三、儲(chǔ)氣庫(kù)注采氣流量計(jì)量技術(shù)的改進(jìn)和優(yōu)化

為了有效解決單井流量計(jì)量中出現(xiàn)的問(wèn)題，降低計(jì)量結(jié)果的誤差，可以對(duì)注采氣流量計(jì)量技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)。

首先是對(duì)彎管流量計(jì)的導(dǎo)壓管進(jìn)行改良，設(shè)計(jì)導(dǎo)壓管向上傾斜，導(dǎo)壓管和傳感器之間的連接原來(lái)是水平的，現(xiàn)在則改為45度的傾斜，這樣就可以有效的避免管道內(nèi)的液體進(jìn)入到導(dǎo)壓管內(nèi)，進(jìn)而可以促使導(dǎo)壓管內(nèi)已經(jīng)凝結(jié)的液體流回到管道之中，以免在導(dǎo)壓管內(nèi)形成積液，導(dǎo)致計(jì)量結(jié)果的誤差。

其次是對(duì)彎管量計(jì)量機(jī)的組態(tài)進(jìn)行改進(jìn)，注氣生產(chǎn)過(guò)程中需要啟動(dòng)壓縮機(jī)組來(lái)對(duì)天然氣進(jìn)行施壓，當(dāng)天然氣的壓縮機(jī)組位于停運(yùn)的狀態(tài)時(shí)可以對(duì)天然氣的流向進(jìn)行判斷，因此可以對(duì)彎管流量計(jì)的組態(tài)進(jìn)行重新組合，通過(guò)對(duì)采集壓縮機(jī)進(jìn)行控制，使其處于“啟/?！钡臓顟B(tài)，進(jìn)而得到準(zhǔn)確的流量計(jì)量結(jié)果。

另外需要對(duì)彎管流量計(jì)的工作流量點(diǎn)的系數(shù)進(jìn)行修正，可以使用氣源/外輸超聲波的流量計(jì)作為標(biāo)準(zhǔn)表來(lái)使用，使用彎管流量計(jì)進(jìn)行在線多點(diǎn)的校準(zhǔn)，將單井注/采氣量的最大量值和最小量值取出來(lái)，以及最大量和最小量范圍之間內(nèi)的三個(gè)流量點(diǎn)來(lái)進(jìn)行比對(duì)，對(duì)各個(gè)點(diǎn)的分段系數(shù)進(jìn)行修正，將修正結(jié)果錄入彎管流量計(jì)算機(jī)內(nèi)，從而有效避免流量計(jì)量結(jié)果的誤差。

最后是需要對(duì)彎管流量計(jì)的現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行條件進(jìn)行有效控制，一方面需要對(duì)注氣量和注氣壓力進(jìn)行有效控制，進(jìn)而獲取較好的運(yùn)行差壓，使彎管流量計(jì)的氣壓不低于1.5 kPa，有效保證彎管流量計(jì)計(jì)量結(jié)果的穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性、降低誤差產(chǎn)生的概率。另一方面是需要對(duì)彎管流量計(jì)的運(yùn)行壓力、溫度進(jìn)行有效控制，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際工藝情況，將單井注氣時(shí)壓縮機(jī)的出口壓力盡量控制在（12.5±0.5）MPa的范圍內(nèi)，將溫度控制在（40±5）T的范圍內(nèi)，采氣生產(chǎn)工藝中需要將出口壓力控制在（12.5士0.5）MPa的范圍內(nèi)，將溫度控制在（40士5）9C的范圍內(nèi)，只有這樣才能保證流經(jīng)彎管流量計(jì)的天然氣的溫度和壓力等都是處于穩(wěn)定的狀態(tài)。

總結(jié)

綜上所述，為了有效的對(duì)儲(chǔ)氣庫(kù)注采氣流量進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)量，保證其計(jì)量結(jié)果的準(zhǔn)確性，需要合理的選擇流量計(jì)，本文針對(duì)超聲波流量計(jì)和彎管流量計(jì)的使用情況和使用效果進(jìn)行分析，并對(duì)彎管流量計(jì)的使用提出幾點(diǎn)改良策略，旨在有效促進(jìn)儲(chǔ)氣庫(kù)注采氣流量計(jì)量工作的順利進(jìn)行。

參考文獻(xiàn)：

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[2]張倩.裂縫性碳酸鹽巖儲(chǔ)氣庫(kù)注采滲流規(guī)律實(shí)驗(yàn)研究[D].中國(guó)科學(xué)院研究生院（滲流流體力學(xué)研究所），2015.

（作者單位：沃森測(cè)控技術(shù)（河北）有限公司）