嘉二氣藏孔板流量計量誤差分析及改進措施

2012-09-07 06:31:34蔣洪恩高勇王炯李宣曉

天然氣技術與經濟 2012年4期

蔣洪恩高勇王炯李宣曉

（中國石油西南油氣田公司川中油氣礦，四川遂寧629300）

嘉二氣藏孔板流量計量誤差分析及改進措施

蔣洪恩高勇王炯李宣曉

（中國石油西南油氣田公司川中油氣礦，四川遂寧629300）

針對嘉二氣藏具有的氣藏含水量高、井口計量輸差大的問題，對輸差原因進行了分析。認為脈動流影響，孔板檢查、維護不到位，安裝不符合標準要求，場站管理存在問題是其輸差大的主要原因。為此，提出了減少脈動流、加強孔板管理、加強流量計檢修，提高各個連接零件的加工精度等一系列降低嘉二氣藏輸差的改進措施。

嘉二氣藏含水量差壓式孔板流量計排水誤差

0 引言

磨溪氣田嘉二氣藏在區域構造上處于四川盆地川中古隆中斜平緩構造帶南部，在地理上位于遂寧市以南約25km處，地跨遂寧市與重慶市潼南縣交界處。目前有生產井29口，日產天然氣約60×104m3，日產水約700m3。該氣藏具有氣水過渡帶的特征，所有生產井都出現不同程度的產水狀況。據有關資料統計，嘉二氣藏含水飽和度在45%以上，與雷一1氣藏比，日產水量高出20多倍。嘉二氣藏在計量上具有如下特征：①氣藏含水量高；②氣藏氣井滿足一井一測的方式，無點測；③輸氣管網不復雜，氣井外輸情況不復雜；④氣藏具有井口計量輸差大的特點。為此，針對嘉二氣藏的計量輸差大的問題，對其原因進行分析并提出相應的降低輸差的改進措施，對提高井口計量的準確度具有重要意義。

1 輸差原因分析

1.1 差壓式孔板流量計產生輸差的原因

目前，標準節流裝置的結構已經標準化，有可靠的試驗數據，只要嚴格遵照GB／T21446－2008《用標準孔板流量計測量天然氣流量》標準中的加工和安裝要求，就可以根據計算結果使用。但由于標準孔板流量計的設計安裝及氣質要求比較苛刻，在實際的工況條件下很難符合標準要求，容易使流量計產生計量附加誤差，因此需要結合現場實際情況，對產生計量附加誤差的原因進行分析并探討相應對策。根據SY／T6143－2004標準，該標準運用在現場對輸差產生較大影響有以下幾個方面。

1）脈動流影響。氣流通過節流裝置的流動應保持亞音速，穩定的或僅隨時間緩慢變化的，不適用于脈動流的流量測量。涉及到以下情況容易出現脈動流：①氣井產氣、產水不均勻；②產水多的井在分離器排液時；③氣液兩相管流調壓閥猛開猛關或者閥芯松動磨損時?？傊?，存在水或油的冷凝物在管線中不規則運動的管流，氣體流量不穩定，并隨時間周期性地大幅度變化就會引起脈動流體。

嘉二氣藏中除磨5、磨36、磨22、磨005－H12、磨005－H9、磨152H及磨005－1產氣比較平穩外，其他22口井產氣都不太平穩，瞬時流量起伏變化大。同時嘉二氣藏產水量大，水進入分離器分離不及時，水氣混合物就一同進入輸氣管線，水氣在分離器猛開或猛關時都易引起脈動流，而除磨005－X17井外其余氣井流程都安裝有分離器。在外輸氣體中，如輸給CNG用戶，用氣就不平穩，此時也會出現脈動流，從而引起計量不準。因此SY／T6143－2004標準明顯不適用于脈動流測量。

2）孔板檢查、維護不到位?？装彘_孔應為圓筒形并垂直于A面，其內表面粗糙度不得影響邊緣尖銳度的測量。上游邊緣應無卷口、毛邊，亦無目測可見的異?，F象，傾斜A面45°對視入口邊緣無反射光。孔板開孔應與測量管同軸。作業區孔板最容易出現的誤差如孔板彎曲（變形），孔板入口直角邊緣變鈍、破損，孔板被劃傷，密封圈損壞，長期使用管道腐蝕，這些硬件問題相對容易發現和糾正。為此，針對硬件問題制訂了孔板保養的有效措施：定期對孔板進行檢查、維護保養，加注密封脂，及時更換相應部件[1]。然而部分井站并未按規定對孔板進行及時清洗，部分老井的孔板更是多年未換，這對孔板的尖銳度系數有很大影響。目前作業區已對部分老井、計量壓差不合適的井站進行了孔板更換，該項工作已基本完成。

同時孔板偏心和孔徑比對孔板計量的不確定影響也較大。對于氣井產水較多、水氣猛進的分離器，如果分離器分離不及時，就會有水進入管網，則容易在孔板下腔室堆積形成臟物。臟物較多就會將孔板取壓板抬高，孔板出現偏心。同時對于簡易孔板閥而言，取壓板上附加紅制版的厚薄不一樣也會使孔板產生偏心。如圖1所示，某井站的孔板，由于孔板取壓板放入位置不合適，導致取壓板被氣體沖蝕，取出孔板取壓板，發現孔板閥下腔室有大量污水和積液。

圖1 某井孔板取壓板腐蝕圖

3）流量計對計量的影響。差壓變送器（差壓計）的可靠度是按引用誤差計算的。它的誤差分布為若系統誤差在50%以下運行，差壓計的相對誤差為士1%～士6%，對流量的影響范圍為1%～3%[2]。因此使流量計的差壓在50%上最好。然而嘉二氣藏部分老井投產時安裝的孔板，至今都沒有變化。同時由于產量逐年遞減，原來孔板孔徑偏大致使流量計差壓百分數偏小。有的單井流量計差壓只有20%不到，這就對計量造成了很大的誤差?，F在由于SYQ（智能差壓式）流量計也交由自己校表，在校表過程中發現差壓和零位出現如下問題：關閉上下游導壓管球閥，放空上下游腔室壓力后，差壓零位正常落零；用標準器檢表，檢查差壓計（以磨120井為例），當標準值為20kPa時，流量計上顯示值為19.54 kPa；標準值為30kPa時，流量計上顯示值為29.49 kPa；標準值為50kPa時，流量計上顯示值為49.41 kPa。可看出流量計差壓偏低。用標準器將流量計的差壓調整后，返回零位，發現零位偏大500Pa，這意味著計量嚴重偏高；若滿足零位不偏高，則差壓偏低，意味著計量嚴重偏低。

1.2 安裝不符合標準要求

1）安裝應該符合SY／T6143－2004的標準?？装彘y、導壓管的彎曲度等的安裝應該符合SY／T 6143－2004的標準。如圖2所示，某井溫度測量計安裝不符合規則。

圖2 某氣井溫度計安裝不規范圖

2）導壓管連接處內漏問題。在現場發現流量計導壓管連接處內漏的情況也較多，比如：孔板閥取壓口接導壓管處，導壓管接球閥處，球閥接雙工短接處以及導壓管接流量計靜差壓腔室處。這幾個地方經常會漏，其主要原因是各個連接部件加工不一致引起的。比如：在現場取壓口安裝雙工短節時發現，公扣稍微偏小，每次都要纏很厚的生料帶才能保證此連接處不漏。同時導壓管上連接球閥與導壓管的雙工短接也存在加工不合理的現象，錐管加工精度不高，顯然容易引起內漏。同時球閥本體使用時間過長也會發生內漏。以上幾種情況的內漏，如果井上員工沒有按照規定吹掃導壓管及查漏，這幾個漏點都不容易被查覺。

3）計量設備未更新及維修。為了減少輸差，需要對輸氣管網的計量設施不斷完善。SYQ流量計隨著使用時間的增長出現的問題也越來越多。比如總量不能累計，差壓變送器及壓力變送器損壞，主板損壞等情況都很普遍。使用4～5年的流量計的主板和顯示模塊壞掉后，現在的廠家都不能維修，因為2005年版的主板和顯示模塊現在都已停產。差壓偏移也是普遍存在的問題，如磨22井、磨005-1井差壓漂移情況嚴重，每月花費在流量計維修上的費用也是不少的。

1.3 場站管理存在問題

由于嘉二氣藏具有氣水過渡帶的特征，氣藏含水較多，輸氣管線較容易進水，因此井站人員對導壓管及時排液就顯得特別重要，一旦分離器液體進入導壓管就會造成計量偏高。同時場站、閥室工藝裝置的巡回檢查力度不夠，未按規定的周期對計量儀表進行檢查及維護。作業區管理細則上已明確要求每天至少吹掃導壓管1次，檢查儀表落零1次，產量有異常要及時吹掃和匯報情況。

2 降低嘉二氣藏輸差的措施

2.1 減少脈動流

1）采用控水采氣的方法，保持氣井在不產地層水的條件下生產，消除脈動源；應用高效分離器，加強氣水分離；從管線中除去游離液體，及時吹掃排出管道內的積液，管線中的積液引起的脈動流可以采用自動清管系統或低處安裝分液器來處理。為使天然氣具有最佳的計量性能，應將天然氣中的水分徹底脫除[3]。

2）控制計量管段下流閥，以有效抑制脈動流，同時對各類脈動源引起的差壓波動都有抑制作用。

3）加裝緩沖罐或設置專門的脈動消減器，抑制脈動源引起的差壓波動；提高差壓和孔徑比；安裝調壓閥穩定輸出壓力，從而減少脈動流對計量的影響。

4）計量點盡量遠離脈動源。生產中存在一些產生脈動流（包括其他流動畸態）的器件，如調壓閥、過濾器等，設計時應提出計量要求，以便使工藝布局最佳化。例如，過濾器宜設置在分離器后和進氣管匯前（過濾是為了延長孔板有效使用期、防止調壓閥堵塞等），多級調壓、多用戶的宜先調再匯后配。由于現在標準使用的整流器（管束結構）無法用于脈動流的消除，因此按理各路配氣時最好先調壓再進緩沖罐，然后計量。

2.2 加強孔板管理

孔板可以方便地取出來清洗與檢查。目前作業區規定清檢周期為：外輸至少1周1次，內輸至少1月2次。相關管理制度也明確指出：“若發現肉眼可見的劃痕、沖蝕、碰撞擦傷應更換新孔板?！蓖瑫r一旦發現差壓偏低，應及時更換孔板。

2.3 定期修改計量參數

這里具體而言是指溫度和氣質參數及孔板尖銳度等。對于外輸氣體氣質參數和孔板尖銳度，應按照氣質分析單按季度更改。而內輸氣體的氣質參數，隨著取樣，每個季度也有部分氣井的氣質分析單。更改孔板尖銳度系數也需要專門的計算。因此在計量管理員時間充裕的情況下，每個季度應安排對內輸計量氣體的計量參數進行修改。

2.4 加強流量計檢修

流量計對計量的影響是最直接的。當流量計發生可見故障如總量不累計、電池沒電、顯示屏跳躍、計量明顯不準確等情況時，應及時通知計量管理人員，拆回流量計送回廠家檢修。而針對目前校表過程中出現的差壓和零位的偏差問題，雖然流量計的精度是1.0級，即差壓在0～1000Pa屬正常范圍，但是內部仍然以0～200Pa為標準，在條件允許的情況下，應對差壓進行重新標定。

2.5 加強工藝措施

1）提高各個連接零件的加工精度。井場計量流程的安裝是由其他單位按照GB21446標準來進行的。作為使用方，有必要在施工方安裝時提醒對方嚴格按照標準進行安裝，提高各個微小零部件的加工精度，避免由于加工精度不高而引起的孔板閥取壓口接導壓管處、導壓管接球閥處、球閥接雙工短接處以及導壓管接流量計靜差壓腔室處內漏現象。加工精度不高，是引起內漏的主要原因。針對這種情況在現場須多加生料帶和墊圈密封，但往往只能在短時間內堵漏。提高加工精度才是解決此類問題的根本。

2）計量設備更新及維修。為了減少輸差，需要對輸氣管網的計量設施進行不斷完善。其一是計量器具的購買配備，其二是計量器具的更新及維護。具體如下：①計量點計量器具要配備完善。例如對于站內水套爐和生活用氣的燃氣消耗，放空火炬的放空量等都要配備計量裝置。②加大用于提高計量準確性的計量改造投入。舊的計量裝置均存在一些問題，提高計量準確性的目的就是要縮小計量誤差帶給計量人員分析輸差的盲區。如早期雙波紋流量計更換為先進的SGQ智能流量計（現作業區所用的雙波紋流量計為數不多），同時要及時解決零位不標準的情況。對此，應對出現問題的流量計進行重新標定。這樣才能對井口產氣有更準確的認識，準確的井口計量也才會使地質動態分析更加準確。

3）減少非計量漏失。長輸管道系統或技術設備質量、管理和其他外界因素造成管道內外泄漏，主要是非計量漏失。外漏一般存在于主管線上，是由管道腐蝕穿孔、自然或人為原因導致管道破壞；內漏一般指工藝系統中放空、排污閥門關閉不嚴或儀表的引壓管線泄漏而引起的漏失。應當優化工藝操作，推行密閉作業流程，減少放空氣量。在正常的工藝檢修、清管作業等放空過程中，應堅持節能降耗的原則。同時加大巡線力度，及時發現外漏，認真檢查是否有在管線上打孔盜氣的情況發生[4]。