儲氣庫注采氣流量計量技術研究

潘巨光 劉歡

【摘 要】隨著社會經濟的不斷發展，人們對天然氣等能源的需求量越來越大，為了滿足人們對天然氣能源的需求，加大天然氣儲存量，我國各個地方都開始建立地下儲氣庫，并對注氣驅油和氣舉采氣等生產進行廣泛應用。為了更好的對注采氣效果進行評價，天然氣企業需要加大對注采氣計量技術的有效應用。本文針對天然氣儲氣庫注采氣流量計量技術進行分析，希望通過本文的分析能夠進一步促進我國儲氣庫注采氣計量技術的提高。

【關鍵詞】儲氣庫；注采氣流量；計量技術

注采氣計量工作是儲氣庫注采氣工程中的重要組成部分，對注采氣進行有效的計量可以對儲氣庫注采氣工作進行正確的指導，對注采效果進行有效評價，保證注采氣工作的順利進行，進一步提高天然氣的注采效率。

一、注采氣計量設計方案

（一）選擇合適的注采氣流量計

為了有效減少對站場空間的占用和浪費，降低儲氣庫的建設和維護成本，相關工作人員將儲氣庫注采站的注氣計量流程和采氣計量流程工作結合在一起，設計成一套完整的計量流程，意思就是說采用一臺流量計來對注氣氣源和采氣外輸氣量進行計量，并且注氣和采氣時的單井計量都是使用同一臺流量計進行正向和反向的計量的。

為了有效開展儲氣庫注采氣流工作，油氣企業需要根據需求選擇合適的注采氣流計量計，經過調查研究，我們發現現在大多數的儲氣庫都是選擇使用聲波流量計來對天然氣的輸入、輸出情況進行計量，應用效果非常好。超聲波流量計計量過程中可以將計量誤差保持在0.5%的范圍以內。

（二）注氣單井和采氣單井的流量計量

單井注采氣計量方式與商品天然氣在輸配送過程中的計量方式相比存在很大的不同，單井注采氣經常使用的方法是使用靶式流量計和超聲波流量計來進行流量計量，但是計量效果不好，誤差相對較大，基本都在6%以上，嚴重的還會超過10%，導致流量計量結果嚴重失真，因此為了保證流量計量結果的準確性，需要根據注采氣的技術的實際情況以及現場環境要求來選擇合適的流量計。

（三）注采計量實驗

為了有效的對儲氣庫的注采氣進行計量，我們可以采用實驗的方法來進行。超聲波流量計在計量儲氣庫注采氣流量中應用的比較廣泛，而且誤差基本上保持在0.5%以內，計量的結果有一定的保障，所以在這個實驗中可以將氣源和外輸總結量的超聲波計量結果作為比對標準來對整個注采氣計量系統進行實驗。

接下來可以根據注采站的實際生產情況來開展注氣采氣實驗，可以對多組單井的注氣采氣流量進行計量，每組結果多次計量，通過實驗我們來對彎管流量計的使用功能進行分析。通過實驗我們了解到，單井采氣生產時使用的彎管流量計的外側發生了兩次的積液現象，導致計量結果不實，誤差大于6%。而且在注氣和采氣的工藝進行轉換時，是無法有效判斷出天然氣的流動方向的，計量數據會出現錯誤累積的現象。

二、計量誤差產生的原因

（一）積液問題

氣井在采出天然氣時通常情況下是處于飽和的狀態時，天然氣在經過彎管流量計時，會受到彎管縮徑節流作用的影響，從而凝結產出油水等液體，少量進入導壓管內的會形成積液。

（二）流量錯誤累積問題

單井注氣采氣工作環節中，天然氣會從彎管流量計中流過，這時外側徑壓會高于內側徑壓，系統就無法對天然氣的流向進行準確判斷，從而會導致出現流量錯誤累積的情況。

（三）誤差原因分析

彎管流量計與超聲波流量計相比，測量效果較低，誤差較大，其原因主要有以下幾點：

首先是二者參與比對的標準度不同，實流檢定過程中，標準表的準確度是比較高的，現場對流量計量結果進行核對，其誤差范圍控制在0.41，但是對彎管流量計量結果和標準表進行比對，誤差超過4.4%，所以標準表不是產生誤差的主要原因。

其次是對流量點差異的對比，實流檢定過程中主要是對彎管的整個流量范圍進行檢定，其相對誤差可以作為整個流量范圍內的相對誤差，現場比對的過程中受到實際生產情況的限制，只是針對注采氣的正常流量點進行比對，產生的誤差是工作流量點范圍之內的誤差。

最后現場檢定與實流檢定工作情況的變化影響。實流檢定的現場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進行流量計量工作，否則會影響流量計量的結果。如果天然氣壓力和溫度的升高會導致彎管流量計發生膨脹問題，導致彎管發生形變，流量特性也會發生問題，最后引起誤差。

三、儲氣庫注采氣流量計量技術的改進和優化

為了有效解決單井流量計量中出現的問題，降低計量結果的誤差，可以對注采氣流量計量技術進行優化和改進。

首先是對彎管流量計的導壓管進行改良，設計導壓管向上傾斜，導壓管和傳感器之間的連接原來是水平的，現在則改為45度的傾斜，這樣就可以有效的避免管道內的液體進入到導壓管內，進而可以促使導壓管內已經凝結的液體流回到管道之中，以免在導壓管內形成積液，導致計量結果的誤差。

其次是對彎管量計量機的組態進行改進，注氣生產過程中需要啟動壓縮機組來對天然氣進行施壓，當天然氣的壓縮機組位于停運的狀態時可以對天然氣的流向進行判斷，因此可以對彎管流量計的組態進行重新組合，通過對采集壓縮機進行控制，使其處于“啟/停”的狀態，進而得到準確的流量計量結果。

另外需要對彎管流量計的工作流量點的系數進行修正，可以使用氣源/外輸超聲波的流量計作為標準表來使用，使用彎管流量計進行在線多點的校準，將單井注/采氣量的最大量值和最小量值取出來，以及最大量和最小量范圍之間內的三個流量點來進行比對，對各個點的分段系數進行修正，將修正結果錄入彎管流量計算機內，從而有效避免流量計量結果的誤差。

最后是需要對彎管流量計的現場運行條件進行有效控制，一方面需要對注氣量和注氣壓力進行有效控制，進而獲取較好的運行差壓，使彎管流量計的氣壓不低于1.5 kPa，有效保證彎管流量計計量結果的穩定性、準確性、降低誤差產生的概率。另一方面是需要對彎管流量計的運行壓力、溫度進行有效控制，根據現場的實際工藝情況，將單井注氣時壓縮機的出口壓力盡量控制在（12.5±0.5）MPa的范圍內，將溫度控制在（40±5）T的范圍內，采氣生產工藝中需要將出口壓力控制在（12.5士0.5）MPa的范圍內，將溫度控制在（40士5）9C的范圍內，只有這樣才能保證流經彎管流量計的天然氣的溫度和壓力等都是處于穩定的狀態。

總結

綜上所述，為了有效的對儲氣庫注采氣流量進行準確計量，保證其計量結果的準確性，需要合理的選擇流量計，本文針對超聲波流量計和彎管流量計的使用情況和使用效果進行分析，并對彎管流量計的使用提出幾點改良策略，旨在有效促進儲氣庫注采氣流量計量工作的順利進行。

參考文獻：

[1]張智.儲氣庫注采氣流量計量技術研究[J].工業計量，2018，28（05）：54-60.

[2]張倩.裂縫性碳酸鹽巖儲氣庫注采滲流規律實驗研究[D].中國科學院研究生院（滲流流體力學研究所），2015.

（作者單位：沃森測控技術（河北）有限公司）