天然氣集輸系統計量輸差原因及控制對策

郭 東，黃偉杰，王 猛

（北京航天拓撲高科技有限責任公司，北京 100176）

我國經濟、社會的高速發展與能源的供給密切相關，保障能源就是保障我國經濟、社會的可持續發展。當前我國能源需求與能源供給的矛盾日益突出，經濟、社會的可持續發展與生態環境的矛盾不斷加劇，因此加強清潔能源的開采、使用和管理對于優化我國能源結構體系具有十分重要的作用。天然氣是以甲烷、氫氣、氮氣、乙烷、丙烷等為主要成分的一種優質氣體能源，因具有環保、高效的特點，越來越受到能源消費市場的青睞。然而，自2009年開始，我國天然氣消費總量持續保持高速增長，供需矛盾日益凸顯。因此加強天然氣的開發及管理，緩解天然氣的供需矛盾勢在必行。在天然氣開發過程中，集輸系統廣泛存在管網泄漏、設備選型不匹配、管存計算誤差等而引起的輸差問題，不僅嚴重影響油氣生產企業的指標完成度，而且損害了油氣生產企業的經濟效益，因此控制天然氣集輸系統輸差是當前十分重要的研究課題。本文概述了天然氣集輸系統輸差的基本含義及其控制意義，并分析了天然氣集輸系統計量輸差產生的原因，進而提出了天然氣集輸系統控制輸差的對策。

1 天然氣集輸系統輸差的內涵

目前國內普遍使用天然氣體積量來計量天然氣的數量，天然氣集輸系統輸差則是指天然氣在集輸系統運輸過程中減少或耗損的氣量（體積量），即從集輸系統輸入天然氣的氣量與從集輸系統輸出天然氣的氣量之間的差值，即單井站產出的天然氣氣量減去外供氣計量站計量值的數值。集輸系統輸差控制水平直接反映了油氣生產企業基礎管理水平，對集輸系統輸差的有效控制不僅可以提升企業的管理水平和經濟效益，也能提高企業的行業競爭力。

2 天然氣集輸系統計量輸差的原因

2.1 管網及系統泄漏

管網泄漏可以直接造成天然氣集輸系統的計量輸差。管網老化、材料缺陷、管道腐蝕及施工質量不佳等均可能導致管網泄漏，其中管道腐蝕是天然氣管網中經常存在的問題，也是造成天然氣管網泄漏的主要原因。丁寧結合1969～2003年四川輸氣管網的事故統計數據，發現由腐蝕導致管道事故的比例達39.5%，并認為管道的內外腐蝕是四川地區輸氣管道泄漏的主要原因。陶海成等對某投產運行五年的天然氣管網進行檢測后發現管道內存在腐蝕群，并在管網內清理出大量黑色粉塵。楊富祥等基于長輸天然氣管道的腐蝕機理，認為長輸管道因氣候、環境的影響容易發生腐蝕穿孔而漏氣，并指出了長輸天然氣管道內、外腐蝕類型。謝偉等報道了CO2腐蝕會給長嶺氣田設備設施造成嚴重的危害。呂其等指出外帶壓打孔竊氣或者交叉施工破壞管線也能誘發泄漏導致輸差。

2.2 管存計算誤差

天然氣作為一種氣體，具有很強的壓縮性，因此對天然氣的計量要考慮到多種物理因素，例如環境溫度、壓力等。管存計算時在數據錄取及其誤差值帶入上需要結合實際情況進行調整。根據管道儲氣量計算公式可知管存氣量計算誤差的原因主要有：①選取的溫度、壓力與實際情況存在偏差。②氣體起始狀態存在差異，壓縮因子也是動態進行變化的，若壓縮因子的選取與實際情況偏差較大就會引起較大的管存計算誤差。③管道的實際長度、厚度等因素造成容積誤差。④溫度變送器引起的誤差。⑤管道自耗氣量及放空量的計量不精確。⑥天然氣氣質組分。

2.3 儀器儀表故障、選型不當及測量精度

儀器儀表故障、選型不當及測量精度常常導致天然氣集輸系統計量輸差。王紅彬等認為：①計量儀表的選取存在問題。目前市面上的計量設備種類繁多，主要有渦輪流量計、超聲波流量計、孔板流量計等，不同的儀表適用范圍及測量精度不同，儀表的選取應根據實際情況，綜合考慮設計壓力、瞬時壓力、工作壓力等因素，進而選取符合現狀的計量儀表。②儀表精度存在缺陷可導致計量輸差。若儀表回零不到位、參數設置不當、校驗不及時等，均會造成計量誤差。③儀表發生故障可導致儀表計量錯誤（不計量或者異常計量），進而產生計量輸差。劉玉杰等認為設備（如壓力溫度傳感器、流量計算機等）本身故障會產生計量輸差，儀表選型時選用計量范圍過大或者過小的流量計也會產生計量輸差。呂其認為流量計的計量精度差異很大，其引起的輸差通常可達±（2%～3%）。

2.4 人為因素

引起天然氣集輸系統計量輸差的人為因素較多。孫雷雷等認為員工操作不當、錄數錯誤等均會導致計量輸差。王紅彬等指出人為因素主要指從業人員專業素養不高，具體表現有隨意改動計量參數，數據統計時粗心大意，儀表故障時未及時維修，氣質參數變化未及時更新。劉玉杰等認為導致輸差的人為因素主要有：繁放空、排污，導致管存氣量損失；人為修改計量參數，導致計量精度變差；計量人員數據統計時發生錯誤。綜上所述，引起天然氣集輸系統計量輸差的人為因素主要有：①計量人員操作不當，繁放空、排污，導致管存氣量損失。②計量人員法制意識不強，隨意改動計量參數。③計量人員工作粗心大意，統計數據錯誤。④儀表故障時未及時維修。⑤氣質參數變化未及時更新。

3 天然氣集輸系統計量輸差的控制對策

不同學者針對導致集輸系統計量輸差的管網及系統泄漏、管存計算誤差、儀器儀表故障及選型不當、人為因素等提出了相應的解決對策。呂其等提出了完善計量流程、提高氣體組分錄入及時性、合理調配外輸氣量、加強管線泄漏巡檢及防護、動態誤差標定等解決措施。劉兆勇提出利用輸差計算軟件及時校核，可快速發現計量輸差。劉玉杰等提出加強計量設備管理、實行不定時監督制度、加強從業人員培訓、實行計量器具的鉛封化管理等措施來控制輸差。師小杰提出建設數字化管道、減少人為誤差、消除管道隱患及故障等措施來管控輸差。孫雷雷等提出建立健全計量管理體系、推進計量管理標準化建設、提升計量工作隊伍的業務、創新計量技術等四項控制輸差的措施。綜上所述，控制集輸系統計量輸差的主要措施有完善計量管理體系、提升從業人員專業素養、強化計量流程管控、建立監督管理體系、加強管網泄漏監測、創新計量技術。

4 結語

本文基于天然氣集輸系統計量輸差產生的原因，結合前人的研究成果，提出了天然氣集輸系統控制輸差的對策。主要結論為：①天然氣集輸系統計量輸差產生的原因主要有管網及系統泄漏、管存計算誤差、儀器儀表故障及選型不當、人為因素等。②控制集輸系統計量輸差的主要措施有完善計量管理體系、提升從業人員專業素養、強化計量流程管控、建立監督管理體系、加強管網泄漏監測、創新計量技術。