差壓式流量計安裝方式對濕氣計量準(zhǔn)確度的影響與對策

李立新

摘 要：差壓式流量計是當(dāng)前應(yīng)用的較為廣泛的一種系列化流量計，有著結(jié)構(gòu)簡單、應(yīng)用廣泛、便于維修以及標(biāo)準(zhǔn)件容易生產(chǎn)等優(yōu)點，因此被廣泛應(yīng)用于石油石化行業(yè)。但是其安裝方式不同，對計量準(zhǔn)確度會有不同的影響。該文簡要介紹了國內(nèi)外濕氣計量研究現(xiàn)狀，重點分析了在濕氣計量條件下，差壓式流量計安裝方式對流量計量準(zhǔn)確度的影響，并通過在導(dǎo)壓管上安裝沉降器，經(jīng)現(xiàn)場比對試驗和數(shù)據(jù)分析，闡明了沉降器對差壓式流量計濕氣計量準(zhǔn)確度改善應(yīng)用的可行性。

關(guān)鍵詞：濕氣計量 安裝方式 沉降器應(yīng)用 改善措施

中圖分類號：TH814 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）04（a）-0023-02

氣田從單井開采到多井開采和集輸過程中，均會涉及濕氣計量，即使在計量前端都配備有分離器，但由于工況條件（壓力、溫度）的變化，經(jīng)分離后的氣體中還是不可避免地含有液體，易在導(dǎo)壓管上、下游淅出液體，在導(dǎo)壓管或儀表腔室內(nèi)形成液柱，產(chǎn)生一定的附加壓力，將影響差壓式流量計的準(zhǔn)確度，通過在導(dǎo)壓管加沉降器，經(jīng)過再次氣液分離，確保流量計計量準(zhǔn)確度得到有效改善。

1 國內(nèi)外濕氣計量研究現(xiàn)狀

美國雪佛龍公司對濕氣計量的試驗研究結(jié)果表明：（1）用孔板流量計測量氣體流量，當(dāng)氣體中夾帶少量液體時，流量測量不確定度偏高，測量的濕氣流量隨β的增加而減少，在β比為0.7時，測得的流量偏差為-1.7%；（2）當(dāng)少量液體時，在β比為0.5時表明孔板性能較好，但是將夾帶在孔板上游脫出，以獲得最佳的計量性能；（3）用舊的孔板流量計測量濕氣，流量計量值將降低3%[1]。中石油計量測試研究所對濕氣計量研究結(jié)果表明：在特定現(xiàn)場條件下對用于濕氣測量的一臺孔板流量計進行了現(xiàn)場系統(tǒng)測試，測試結(jié)果表明，濕氣測量存在約3%的正偏差[2]。

2 流量計安裝引起的濕氣計量誤差理論分析

川西氣田差壓式流量計安裝方式有三種：第一種是在導(dǎo)壓管上端安裝，常用于流量計算機和SGQ化一體化差壓式流量計；第二種是在導(dǎo)壓管下端安裝，常見于流量比對用的核查儀；第三種是流量計與導(dǎo)壓管直接安裝，如QJT01一體化差壓式流量計。

流量計在導(dǎo)壓管上端安裝誤差理論分析圖如圖1所示。

根據(jù)液體力學(xué)原理，可得出以下公式：

式中：ρ為液體密度；g為重力加速度；h上液為濕氣條件下孔板節(jié)流裝置引壓管上游液柱高；h下液為濕氣條件下孔板節(jié)流裝置引壓管下游液柱高；P上液為濕氣條件下加在壓力變送器及差壓變送器（一體化差壓式流量計）高端的壓力；P下液為濕氣條件下加在差壓變送器（或一體化差壓式流量計）低端的壓力；△P為干氣條件下孔板節(jié)流裝置產(chǎn)生的差壓；△P液為濕氣條件下孔板節(jié)流裝置產(chǎn)生的差壓。

根據(jù)公式（3）可以得出濕氣條件下，差壓式流量計在導(dǎo)壓管上端安裝時，差壓、流量運行的幾種情況：

（1）當(dāng)h下液>h上液時，濕氣條件下測得的差壓比干氣條件下測量的差壓值偏高，流量比干氣條件下測得的流量偏大。

（2）當(dāng)h上液>h下液時，濕氣條件下測得的差壓比干氣條件下測量的差壓值偏低，流量比干氣條件下測得的流量偏小。

（3）當(dāng)h上液=h下液，濕氣條件下測得的流量與干氣條件下測量的流量相同。

同理，可以推出濕氣條件下，差壓式流量計在引壓管下端安裝時，差壓、流量運行的幾種情況：

（1）當(dāng)h上液>h下液時，濕氣條件下測得的差壓比干氣條件下測量的差壓值偏高，流量比干氣條件下測得的流量偏大。

（2）當(dāng)h上液

（3）當(dāng)h上液=h下液時，濕氣條件下測得的流量與干氣條件下測量的流量相同。

當(dāng)流量計與導(dǎo)壓管直接安裝，流量計不受導(dǎo)壓管、儀表腔室液柱的影響，但易受測量管內(nèi)液體的波動，在引壓管處形成脈動流，影響計量準(zhǔn)確度。

3 沉降器現(xiàn)場試驗

3.1 沉降器對干氣計量的影響

大邑配氣站氣質(zhì)干凈，不含液，通過在進氣管線流量計算機加沉降器后計量與出氣管線流量計算機進行比對（大邑配氣站只有一條進氣管線和一條出氣管線），通過65 min的流量比對，進氣管線流量計算機與出氣管線流量計算機的流量絕對誤差-3 m3，流量相對誤差為-0.06%，說明在干氣條件下，加沉降器不會影響流量計計量準(zhǔn)確度。

3.2 未加沉降器的流量比對

聯(lián)4高壓氣質(zhì)中含有一定的凝析油，在聯(lián)4井站高壓裝置計量系統(tǒng)排污閥接口并聯(lián)連接SGQ流量核查儀，經(jīng)過6 d的流量比對，流量核查儀比流量計算機偏低2.88%；可見，濕氣計量不適合作流量比對，且核查儀在導(dǎo)壓管下端安裝，一般流量偏低。

3.3 沉降器現(xiàn)場應(yīng)效果

3.3.1 流量計在導(dǎo)壓管上端安裝

選擇氣質(zhì)含液的聯(lián)4井站，取壓裝置采用高級孔板閥，差壓式流量計在引壓管上端安裝，流量核查儀與沉降器的安裝如圖2所示。

流量計算機每隔8 h進行一次導(dǎo)壓管排液，沉降器每天排一次液，流量計算機與流量核查儀比對數(shù)據(jù)如圖3所示。

從圖3中可以看出，流量計算機每次排液后，差壓及流量相對誤差最小，隨著時間的增加，含液氣體在導(dǎo)壓管內(nèi)淅出液體，形成附加壓力，造成差壓虛高，從而引起流量偏高；同時，可以看出，含液氣體對靜壓影響可以忽略不計，可見，濕氣計量對所測的差壓及流量的準(zhǔn)確度影響極大。

聯(lián)4高壓流量計算機、流量核查儀的交接量與新場配氣站聯(lián)4高壓接收量的流量誤差如圖4所示。

從圖4以看出，聯(lián)4高壓流量計算機與聯(lián)4高壓接收量之間流量波動較大，最大日輸差在6%左右，通過加沉降器，聯(lián)4高壓流量核查儀與聯(lián)4高壓接收量之間輸差較平穩(wěn)，保持在2%左右，說明通過安裝沉降器，對濕氣計量準(zhǔn)確度有明顯改善。

3.3.2 流量計與導(dǎo)壓管水平安裝

在新26井一級分離后計量裝置導(dǎo)壓管上加沉降器后與流量核查儀相連，一、二級計量均采用QJT01流量計，流量、溫度變化趨勢如圖5所示。

從圖5中可以看出，積液初期流量相對誤差較小，隨著沉降器積液的增多，沉降在沉降器內(nèi)的液體易對差壓信號產(chǎn)生脈動干擾，流量相對誤差變化幅度加大，因此，沉降器要按時排液，一般沉降器每日排1～2次液，可避免沉積在沉降器內(nèi)的液體對流量的擾動；由于QJT01取壓口向下，水平安裝不會在導(dǎo)壓管及儀表腔室內(nèi)形成液柱，因此，流量計水平安裝對濕氣計量有一定改善。

4 濕氣計量的改善措施

（1）加密計量系統(tǒng)排液周期，對含液較少的氣體有明顯改善，對含液較多的氣體計量改善不明顯。

（2）在導(dǎo)壓管上加裝沉降器后計量，對計量準(zhǔn)確度改善明顯，但必須加強對沉降器排液，避免沉降器液體沉積較多時，會對氣流形成脈動干擾。

（3）改善氣質(zhì)條件：①對氣量較小的交接計量點加裝分離器和自動疏水閥；②對集氣量大的交接計量點加裝脫水裝置，目前采氣廠主要采用三甘醇脫水和分子篩脫水等工藝技術(shù)。

參考文獻

[1] 高軍.氣體夾帶液體對孔板流量計準(zhǔn)確度影響的研究[J].國外油田工程，1999（11）：36-38.

[2] 鄭琦.有關(guān)濕氣計量的幾個常見問題[J].石油工業(yè)技術(shù)，2004，20（11）：30.

[3] 朱云.脈動流對差壓式流量計測量誤差影響的研究[J].儀器儀表學(xué)報，2006（8）：894-897.