天然氣計量誤差及優(yōu)化措施研究

吳世杰 徐健航

摘 要：對于天然氣的計量來說，其之所以會產(chǎn)生不同程度的差異，主要就是因為天然氣劑量儀表、天然氣成分以及人為因素等相關(guān)原因的影響，這樣一來就導(dǎo)致天然氣的計量出現(xiàn)誤差。為了能夠是天然氣計量數(shù)據(jù)更加具有準(zhǔn)確性，從而為天然氣的銷售和井口數(shù)據(jù)的分析提供有效的憑證與依據(jù)，應(yīng)該根據(jù)現(xiàn)場計量的實際情況著手分析。基于此，本文主要對蘇里格南計量系統(tǒng)為例，闡述了具體的天然氣計量的現(xiàn)狀，介紹了計量設(shè)備，深入的分析了誤差發(fā)生的原因，并且提出有效的優(yōu)化措施，其中主要包括設(shè)備的維護、數(shù)據(jù)的錄入與及時分析、實時監(jiān)控、數(shù)據(jù)運行的管理以及監(jiān)控管網(wǎng)等多種措施。

關(guān)鍵詞：天然氣;計量;誤差;優(yōu)化;措施

0 前言

隨著社會與經(jīng)濟的快速發(fā)展，天然氣資源因為其自身所具備的低污染、綠色、低碳以及潔凈等優(yōu)勢成為了我國能源領(lǐng)域開發(fā)工作中的佼佼者。在快速發(fā)展的前提下，也對天然氣的計量方面提出了更高的要求，而如何降低天然氣計量的誤差，有效地提高天然氣計量的準(zhǔn)確性，降低天然氣的損害也成為了重點的發(fā)展內(nèi)容。因此，本文主要對蘇里格南計量系統(tǒng)為例，深入地分析天然氣計量的現(xiàn)狀、影響計量準(zhǔn)確性的因素以及優(yōu)秀的解決措施，從而提高新能源開發(fā)的效果，促進我國經(jīng)濟和社會的進一步發(fā)展。

1.發(fā)展天然氣計量的重要意義

從上個世紀(jì)90年代至今，我國的天然氣工業(yè)在經(jīng)歷了多年的發(fā)展后已經(jīng)取得了非常大的成果。現(xiàn)階段，隨著經(jīng)營管理觀念的轉(zhuǎn)變和油氣田的制度改革發(fā)展，天然氣生產(chǎn)與輸送部門之間傳統(tǒng)的管理與調(diào)度關(guān)系也發(fā)生了巨大的變化，二者之間在不斷的發(fā)展過程中，已經(jīng)建立了各自的追求目標(biāo)，并且形成了一種商業(yè)利益的供求關(guān)系。這種改變也提高了人們對天然氣計量技術(shù)發(fā)展與研究的重視程度。

對于天然氣計量來說，其已經(jīng)成為了制約天然氣工業(yè)發(fā)展的主要因素，也是天然氣企業(yè)在完成經(jīng)濟分析、貿(mào)易交易以及規(guī)劃成本的主要依據(jù)，與企業(yè)的經(jīng)濟效益有直接的關(guān)系。所以，在進行天然氣計量時，必須要確保其實時性、準(zhǔn)確性以及經(jīng)濟性，其主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

①精確計量：通過精確計量能夠確保交易的公平性與公正性，并且對天然氣的消費與供給進行有效的管理，合理的控制天然氣的庫存量，降低天然氣計量差，提高服務(wù)的質(zhì)量。

②實時計量：通過實時計量能夠幫助天然氣企業(yè)優(yōu)化管線的實際運行，且有效地提升系統(tǒng)的生產(chǎn)力，并對市場的變化做出積極、快速的反應(yīng)。

③經(jīng)濟計量：所謂經(jīng)濟計量其主要指的就是與經(jīng)濟效益相符合的、最大化的一種經(jīng)營理念。天然氣計量的成本會直接受到天然氣計量系統(tǒng)、維護與運行費用的影響。

2.蘇里格南作業(yè)區(qū)內(nèi)天然氣計量的現(xiàn)狀

蘇里格南作業(yè)區(qū)內(nèi)所含有的天然氣計量系統(tǒng)主要包括四個部分，其分別為單井井口的計量、集氣站外輸?shù)挠嬃俊⒌谖逄幚韽S濕氣交接的計量以及第五處理廠干氣的計量，以天作為單位完成結(jié)算。

2.1單井井口的計量

單井井口流量的計量主要采用一體化多參量差壓式流量計完成天然氣的計量。比如ACF-1型流量計、ACD-3Q型流量計。通過單井井口計量、井口帶液計量能夠?qū)尉畠?nèi)瞬時所產(chǎn)生的流量、管道內(nèi)孔板前后的壓力差度、管道內(nèi)具有的壓力以及井口的實際溫度等數(shù)據(jù)進行實時的記錄，從而為氣藏分析、氣井生產(chǎn)動態(tài)分析等相關(guān)研究提供有效的依據(jù)。

2.2集氣站的計量

從井口的輸送至集氣站的天然氣，需要采用分離器對其進行氣液分離，在完成脫水處理后，使天然氣經(jīng)過計量區(qū)的孔板，向外輸送到第五處理廠。主要的目的與作用就是計量集氣站內(nèi)向外輸送的具體氣量，并且將其與第五處理廠的濕氣計量值進行比較。

2.3濕氣交接量的計量

本文進行分析的蘇南公司，其將濕氣計量點設(shè)置在第五處理廠內(nèi)，集氣站外輸天然氣輸送到第五處理廠時，需要經(jīng)過三具預(yù)分離器，而后對氣液進行分離，天然氣進入到4路標(biāo)準(zhǔn)孔板后開始對濕氣進行劑量。濕氣交接的計量可以作為分配商品氣與凝析油分配的主要憑證。

2.4干氣的計量

在完成計量后，處理廠中的天然氣和蘇里格南的天然氣在經(jīng)過脫氫脫水、增加壓力等處理后，經(jīng)而入到氣的分配區(qū)，而后在完成外輸計量，對于干氣的計量，應(yīng)該利用超聲波流量計進行計量，具體的計量結(jié)果為蘇里格南干氣和長慶所自營干氣的總量，雙方按照具體的濕氣比例完成最終的分配。

3.蘇里格南集氣站中所使用的計量設(shè)備

在蘇里格南集氣站中，主要使用的就是標(biāo)準(zhǔn)化的孔板流量計。

3.1孔板流量計的工作原理

孔板流量計是一種差壓式的流量計，其根據(jù)流體進行流動所產(chǎn)生的節(jié)流作為主要工作的原理，通過流體流經(jīng)節(jié)流的元件，在元件的前后端形成壓力差，確保流量與壓差之間的平方能夠形成正比，從而完成流量的測量。

3.2孔板流量計的優(yōu)缺點

3.2.1孔板流量計的優(yōu)點

①其屬于一種全用型的流量計，符合國際標(biāo)準(zhǔn)組織的認可，不需要進行二次校準(zhǔn)，可以直接投入使用。

②相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)定非常完善。

③構(gòu)造非常簡單，且牢固性比較高，具有比較高的穩(wěn)定性，同時，使用壽命也比較長，價格實惠，可在大范圍內(nèi)應(yīng)用。

3.2.2孔板流量計的缺點

①對其造成印象的因素比較多。

②測量范圍一般只可在3：1-4：1之間。

③占地棉結(jié)比較大，且會直管段的要求比較高。

④壓力損失比較高。

⑤對磨損、腐蝕等敏感，如果長期使用，則無法保證精確度。

⑥容易出現(xiàn)滴油、冒油、漏油以及跑油等相關(guān)情況，增加維修、養(yǎng)護工作難度。

4.蘇里格南天然氣計量誤差發(fā)生的主要原因

4.1計量儀表存在誤差

在蘇里格南的井口、集氣站、第五處理廠的濕氣計量中，均使用孔板計量，因為該計量計能夠充分的滿足相關(guān)規(guī)定的要求。但是在實際工作開展中，因為孔板在制作、安裝以及使用過程中出現(xiàn)彎曲、偏離中心等情況，最終導(dǎo)致計量儀表的精準(zhǔn)度產(chǎn)生誤差。同時，因為孔板的維護與安裝方法不正確，也容易導(dǎo)致孔板出現(xiàn)變形、彎曲等情況，這樣也會對測量的結(jié)果產(chǎn)生影響。

在第五處理廠中，4路計量所使用的孔板，其直徑都不相同，而使用直徑不同孔板的主要原因就是能夠更好地適應(yīng)不同的天然氣流量。這樣一來也就會導(dǎo)致實際的流量與所選擇的計量之間不相符，最終影響計量的精確度。

4.2天然氣氣質(zhì)量造成的影響

①雖然已經(jīng)開采出的天然氣需要經(jīng)過退水、除塵以及分離等工藝的處理，但是也會因為處理工藝不到、輸送氣干線和集氣管內(nèi)存在腐蝕物等原因的影響，導(dǎo)致固體雜質(zhì)和液體雜志得不到完全的清理。

②因為天然氣中具有雜質(zhì)，就會對孔板孔板造成腐蝕、沖刷等情況，進而影響最終的計量結(jié)果。

③因為天然氣中液體的影響，使孔板流量計中的壓力變送器、差壓變送器發(fā)生堵塞，最終導(dǎo)致流量計算發(fā)生誤差。

4.3天然氣氣體成分造成的影響

天然氣屬于一種混合狀的氣體，其主要的成分包括乙烷、甲烷以及丙烷等烴類以及二氧化碳、氮氣等非烴類成分構(gòu)成，并且每種成分的具體含量也有所差異。即使是在同一區(qū)域內(nèi)，天然氣的實際成分也相同。采用孔板流量計進行計量時，具體所使用的計量方式與天然氣的組成成分有直接的關(guān)系，如果無法按照要求進行修改，就會發(fā)生誤差。

4.4儀表參數(shù)設(shè)置不合理

對于天然氣流量的計量程序來說，不同的天然氣氣體組成成分屬于其中十分重要的參數(shù)，生產(chǎn)井氣時，因為開井不同，也會使氣體的組成成分不同，如果不能夠根據(jù)具體的情況設(shè)置儀表參數(shù)，也會增加誤差。

4.5濕氣計量所產(chǎn)生的誤差

井口的天然氣中含有非常多的固體顆粒與液滴雜質(zhì)，在進行計量時，其會對孔板的壓力差造成直接的影響。如果集氣站內(nèi)的外輸計量低于井口的計量，主要就是因為井口內(nèi)為帶液計量，而集氣站則是經(jīng)過經(jīng)過分離后的計量，有一部分已經(jīng)飽和的氣態(tài)將會形成為液態(tài)，這樣一來也就導(dǎo)致集氣站內(nèi)的計量低于井口的計量。

4.6其他因素

①引壓管出現(xiàn)積液以及孔板閥出現(xiàn)積液，均會對計量結(jié)果造成影響。

②氣井井口中的孔板沒有通過標(biāo)定的審核，其自身存在一定的誤差。

③儀表發(fā)生故障。

④所采用的一體化式流量計的精確度比較低，從而增加誤差。

5.降低天然氣計量誤差的有效方法

5.1做好儀表的日常維護

必須要做好設(shè)備的日常保養(yǎng)與維護工作，及時地更換儀表的標(biāo)定，因為儀表自身所具有的準(zhǔn)確度，會直接影響到計量結(jié)果。所以，在日常的工作中，需要對計量設(shè)備進行定期的檢查、檢驗、更換以及維護等工作，從而確保計量儀表能夠具有高度的準(zhǔn)確性。

5.2及時錄入氣體的組成成分

現(xiàn)階段，對氣體的組成成分進行取樣與分析的周期基本上為10天一次，但是其存在比較大的波動性與局限性。所以，應(yīng)該更加及時地取樣與分析氣體的組成成分，從而提高計量工作的準(zhǔn)確性。

5.3對計量數(shù)據(jù)進行動態(tài)監(jiān)控

在實際的工作中，可以采用監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集（SCADA）系統(tǒng)對計量系統(tǒng)進行動態(tài)化、全面化的實時監(jiān)控。對于蘇里格南公司來說，其在對天然氣的計量進行系統(tǒng)監(jiān)控時，就是利用監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)來完成的，同時，在控制中心與集氣站內(nèi)采用監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)也能夠?qū)τ嬃康膲毫Α⒉疃葔毫蜏囟鹊扔嘘P(guān)的參數(shù)進行實時檢查。此外，通過監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)也能夠根據(jù)相關(guān)的參數(shù)設(shè)定警報裝置，從而對流量的時間進行限制，避免出現(xiàn)超出時間限制的情況，降低計量的漏失。

5.4提高數(shù)據(jù)分析的及時性

如果數(shù)據(jù)出現(xiàn)偏差，則應(yīng)該由該區(qū)域內(nèi)的工作人員借助監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，針對溫度、壓力以及流量等相關(guān)數(shù)據(jù)進行準(zhǔn)確的計算，并對具體的計算結(jié)果進行深入的分析，全面地提高技術(shù)分析的及時性。

5.5強化運行管道的數(shù)據(jù)管理工作

必須要做好通球掃線、管道置換等過程中天然氣的使用量的詳細記錄，同時也要做好管道陰極保護系統(tǒng)測試數(shù)據(jù)的相關(guān)分析，這樣一來就能夠有效地提高計量的準(zhǔn)確性。

5.6對于管網(wǎng)的損耗與泄漏情況進行嚴(yán)格的監(jiān)督

認真做好日常巡視工作，確保能夠及時地發(fā)現(xiàn)泄漏點，并且及時地上報給上級部門，避免出現(xiàn)漏油、滴油以及跑油等情況的發(fā)生，同時應(yīng)該做好就陰極的防腐蝕相關(guān)工作，從而有效地延長管道的使用期限，避免因為管道腐蝕等因素的影響，而出現(xiàn)泄漏等情況，此外，也要制定詳細的維修與保養(yǎng)計劃，按照計劃及時地對各個閥門等進行有效的保養(yǎng)與維護。而且，在日常維護時，應(yīng)該及時地清理孔板流量計，確保節(jié)流件能夠保持光潔與干凈，并且也要對壓變與差壓變送器的所具有的導(dǎo)壓管進行定期的吹掃，如果一旦出現(xiàn)數(shù)據(jù)異常等情況，需要立即將損壞的零件更換，從而避免進一步增加計量的誤差。

6.結(jié)束語

綜上所述，天然氣的計量主要指的就是在天然氣貿(mào)易過程中的一種交易手段，只有充分地掌握與了解有關(guān)劑量的原理以及其實際的應(yīng)用范圍，才能夠根據(jù)實際情況選擇合適的計量方法，從而確保交易的公平性。與此同時，還應(yīng)該有效地控制誤差，保證計量的準(zhǔn)確性，為企業(yè)的進一步發(fā)展?fàn)I造更加廣闊的空間。

參考文獻

[1]章彬.石油天然氣管道運輸中新型流量計的應(yīng)用[J].化工設(shè)計通訊，2019，45（08）：149-150.

[2]劉晶茹.天然氣輸差的成因與管控[J].化工設(shè)計通訊，2019，45（08）：54+56.

[3]游經(jīng)明.氧化微庫侖法測定天然氣中總硫含量的不確定度評定[J].石油工業(yè)技術(shù)監(jiān)督，2019，35（08）：29-30+35.

[4]劉博韜，沈超.天然氣計量系統(tǒng)性能現(xiàn)場測試評價方法探討[J].石油與天然氣化工，2019，48（04）：99-105.

[5]師梅，楊永飛.站控系統(tǒng)在天然氣場站的應(yīng)用及分析[J].通訊世界，2019，26（07）：347-348.

[6]唐發(fā)坤.天然氣計量誤差原因分析及改進探討[J].中國設(shè)備工程，2019（13）：73-74.

[7]朱奕霖，金金.天然氣計量管理與輸差控制分析[J].石化技術(shù)，2019，26（06）：182+189.

[8]常季成.國內(nèi)外天然氣計量技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].儀器儀表標(biāo)準(zhǔn)化與計量，2019（02）：36-38.

[9]晁宏洲，黃明基.標(biāo)準(zhǔn)孔板設(shè)計管理軟件在天然氣流量計量核查中的運用[J].工業(yè)計量，2019，29（02）：72-74+77.

[10]王慶，何璇，勾煒，常鵬旭.降低天然氣干線計量輸差故障率的方法研究[J].石油工業(yè)技術(shù)監(jiān)督，2019，35（03）：28-29.

[11]游赟，李琳，段枷亦.節(jié)流降溫對天然氣大流量計量檢定準(zhǔn)確性的影響與對策[J].天然氣工業(yè)，2019，39（02）：111-116.

[12]潘金旺.淺談天然氣管網(wǎng)輸送計量差分析的應(yīng)用[J].上海煤氣，2019（01）：15-17.

[13]聶文，孟祥華.影響天然氣渦輪計量系統(tǒng)準(zhǔn)確性的因素與對策[J].石油化工自動化，2018，54（06）：76-77.

[14]馬鋼，李俊飛，戴政，段遠望，張帥.天然氣計量誤差和能量計量方法的應(yīng)用分析[J].煉油與化工，2018，29（06）：56-58.