摘要:孔(kong)闆流量(liang)計 廣泛(fan)應用于(yu)石油石(shi)化行業(ye)，是獲取(qu)海上油(you)田油井(jing)、氣井天(tian)然氣産(chan)量的重(zhong)要計量(liang)工具。但(dan)在長時(shi)間生産(chan)運行過(guo)程中，孔(kong)闆流量(liang)🐇計的計(ji)量數據(ju)會産生(sheng)一💞定的(de)誤差。産(chan)生💰這些(xie)誤差的(de)原因很(hen)多🤩，通過(guo)對孔闆(pan)測量原(yuan)理的研(yan)究，結合(he)現場實(shi)際運行(hang)情況，分(fen)析可能(neng)影響孔(kong)闆👣流量(liang)計計量(liang)精度的(de)因素，并(bing)在此基(ji)礎🌈上提(ti)出相應(ying)的工藝(yi)流程改(gai)進措施(shi)，以提高(gao)天🐕然氣(qi)産量計(ji)量的正(zheng)确率，爲(wei)油🏃氣井(jing)精細管(guan)理提供(gong)可靠、正(zheng)确的數(shu)據支持(chi)。
1孔闆流(liu)量計工(gong)作原理(li)
　　孔闆流(liu)量計具(ju)有結構(gou)簡單.安(an)裝簡便(bian).使用可(ke)靠等特(te)點👄，是海(hai)上油田(tian)油氣井(jing)計量時(shi)最常用(yong)的流量(liang)計。它是(shi)由節流(liu)裝置(孔(kong)闆).取壓(ya)裝置、緊(jin)固裝置(zhi)和附件(jian)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼組成。孔(kong)闆流量(liang)計的工(gong)作原理(li)🏒是利用(yong)流體節(jie)流的原(yuan)理，也就(jiu)是當充(chong)滿管道(dao)的流體(ti)流經管(guan)道内的(de)節流裝(zhuang)置時,流(liu)體将在(zai)節流✔️件(jian)處形成(cheng)局部收(shou)縮,從而(er)🔴使流體(ti)的流🏃‍♂️速(su)🥰增加，靜(jing)壓力降(jiang)低，于是(shi)在節流(liu)件前後(hou)産生了(le)🛀靜壓力(li)差。由于(yu)其與流(liu)量存在(zai)着--定的(de)函數🔅關(guan)系，流體(ti)的流速(su)越大,産(chan)生的壓(ya)差🐕也越(yue)大,可通(tong)過孔闆(pan)前後兩(liang)端的取(qu)壓裝置(zhi)将差壓(ya)信号傳(chuan)送給🌈差(cha)壓變送(song)器,再轉(zhuan)換成模(mo)拟信号(hao)輸出,通(tong)過遠程(cheng)的流量(liang)計算儀(yi),實現流(liu)體流量(liang)的計量(liang)(圖1)。
 
　　這種(zhong)測量流(liu)量的方(fang)法以水(shui)力學的(de)能量守(shou)恒定律(lü)和🧑🏾‍🤝‍🧑🏼流動(dong)連續性(xing)方程爲(wei)基礎。天(tian)然氣質(zhi)量流量(liang)計算基(ji)本公式(shi):
 
　　式中:qm爲(wei)天然氣(qi)質量流(liu)量;ρ1爲天(tian)然氣在(zai)操作條(tiao)件下.上(shang)遊取⭐壓(ya)孔處的(de)密度,可(ke)通過計(ji)算或實(shi)測得出(chu);C爲流出(chu)系數;β爲(wei)直徑比(bi)☎️，β=d/D;d爲操作(zuo)條件孔(kong)闆開孔(kong)直徑;D爲(wei)操作條(tiao)件上遊(you)測量管(guan)内徑;ε爲(wei)可膨脹(zhang)性系數(shu);△p爲上🐆下(xia)遊取壓(ya)孔位置(zhi)上所取(qu)得.的靜(jing)壓力差(cha)。
　　按天然(ran)氣在操(cao)作條件(jian)下和在(zai)标準參(can)比條件(jian)下密度(du)♋與其溫(wen)度、壓力(li)的關系(xi)，并引人(ren)與幹空(kong)氣的相(xiang)對性推(tui)導計算(suan)實💜用公(gong)式。天然(ran)氣在标(biao)準參比(bi)條件下(xia)的體積(ji)流量計(ji)算實用(yong)公式:
 
　　式(shi)中:qvm爲天(tian)然氣在(zai)标準參(can)比條件(jian)下的體(ti)積流量(liang);Avn爲體‼️積(ji)🤟流量計(ji)量系數(shu)(其值視(shi)計量單(dan)位而定(ding),秒體積(ji)流量(m³/s)計(ji)量系數(shu)爲3.179×10-6);E爲💃🏻漸(jian)近速度(du)系數;FG爲(wei)相對密(mi)度系數(shu);FZ爲超壓(ya)縮系數(shu);Fr爲流🙇🏻動(dong)溫度🏒系(xi)數;P1爲☀️孔(kong)闆上遊(you)側取壓(ya)孔氣流(liu)絕對靜(jing)壓。
　　由上(shang)述公式(shi)可以看(kan)出,氣體(ti)的體積(ji)流量qvn與(yu)孔闆開(kai)孔直徑(jing)🙇🏻d、上🔴下遊(you)取壓孔(kong)位置上(shang)所取得(de)的靜壓(ya)力差△p有(you)着密切(qie)的關系(xi)。
2.1流量計(ji)安裝不(bu)合理
　　孔(kong)闆流量(liang)計的安(an)裝應符(fu)合相應(ying)的安裝(zhuang)規範。根(gen)據GB/T21446--2008《用标(biao)準孔闆(pan)流量計(ji)測量天(tian)然氣流(liu)量》,節流(liu)裝置應(ying)安裝在(zai)2段具有(you)等直⭐徑(jing)的圓形(xing)橫截面(mian)的直管(guan)段之間(jian),毗鄰孔(kong)闆的上(shang)、下遊直(zhi)管段應(ying)符合♉一(yi)定的技(ji)術要求(qiu)。一般情(qing)況下,海(hai)上油田(tian)孔闆安(an)裝要求(qiu)爲:毗鄰(lin)孔闆的(de)上遊直(zhi)管段長(zhang)度❌應爲(wei)10D(D爲測量(liang)管内徑(jing)),下遊直(zhi)管段長(zhang)度應爲(wei)5D。在實際(ji)安裝的(de)過程中(zhong)基本可(ke)以滿足(zu)要求,但(dan)往往--些(xie)細節問(wen)題會被(bei)忽視，也(ye)會造成(cheng)✊安裝誤(wu)差，如:直(zhi)管段💯内(nei)璧粗糙(cao)度不符(fu)合要求(qiu),引起誤(wu)差;施工(gong)人員領(ling)料、用料(liao)不符合(he)規範,實(shi)際安🛀🏻裝(zhuang)管道與(yu)設計要(yao)求不符(fu)等。
2.2取壓(ya)與氣流(liu)異常
　　從(cong)地層中(zhong)開采出(chu)的原油(you)進人油(you)井計量(liang)分離器(qi)進🍉行✍️油(you)氣水三(san)相分離(li),這一過(guo)程中，當(dang)出現天(tian)然氣氣(qi)液分離(li)效果不(bu)好或✊分(fen)離器内(nei)部結構(gou)件(波紋(wen)闆、捕✉️霧(wu)器)故障(zhang)破損時(shi),也會産(chan)生不利(li)的影響(xiang)因素。如(ru):①會使導(dao)壓管路(lu)、測量腔(qiang)室在長(zhang)時間使(shi)用中産(chan)生積水(shui)📞、積油現(xian)象,嚴重(zhong)的情況(kuang)下原油(you)中的油(you)泥及顆(ke)粒也會(hui)進入導(dao)壓✏️管,發(fa)生堵塞(sai),從而影(ying)響計取(qu)壓的正(zheng)确性,造(zao)成計量(liang)誤差(圖(tu)2);②在冬🔞季(ji),環境氣(qi)溫較低(di)時,有可(ke)能會使(shi)積液産(chan)生凍堵(du),此時流(liu)量計也(ye)不能真(zhen)實地反(fan)映出孔(kong)闆的前(qian)後壓💋差(cha),造成計(ji)量數據(ju)不正确(que);③儀♌表變(bian)送器經(jing)過長期(qi)使用,會(hui)發生相(xiang)應的🚶‍♀️零(ling)點漂移(yi)🥰，造成測(ce)量數據(ju)偏差。
 
　　依(yi)據GB/T21446--2008《用标(biao)準孔闆(pan)流量計(ji)測量天(tian)然氣流(liu)量》,氣流(liu)通🚩過孔(kong)闆的流(liu)動應保(bao)持亞音(yin)速，是穩(wen)定或僅(jin)随時間(jian)緩慢✨變(bian)化的，應(ying)避免脈(mo)動氣流(liu)。當不能(neng)滿足孔(kong)闆安💔裝(zhuang)直管👣段(duan)的長度(du)要求💋時(shi),應安裝(zhuang)阻流件(jian)及流動(dong)調整器(qi),以保證(zheng)氣流的(de)穩定。
2.3測(ce)量範圍(wei)選擇不(bu)合理
　　在(zai)正常生(sheng)産中，由(you)于油藏(cang)屬性、地(di)層能量(liang)、開采方(fang)式😄等的(de)不同,每(mei)口油井(jing)的生産(chan)狀态與(yu)産量也(ye)會不同(tong)。單--開口(kou)尺🌂寸的(de)🔱孔闆流(liu)量計的(de)計量範(fan)圍是固(gu)定的⁉️,一(yi)般情況(kuang)下常用(yong)孔闆的(de)量程比(bi)爲1:3。實際(ji)操作中(zhong),應根據(ju)油井🌐的(de)開發生(sheng)産方案(an)中的預(yu)測産氣(qi)量或已(yi)知産氣(qi)量選擇(ze)與之相(xiang)适♍應的(de)孔闆進(jin)行油井(jing)的計量(liang)。
2.4人員操(cao)作及維(wei)護不當(dang)
　　對高産(chan)井與低(di)産井的(de)計量,由(you)于其産(chan)氣量的(de)範圍會(hui)超💔出測(ce)量範圍(wei),不可避(bi)免的工(gong)作就是(shi)更換不(bu)同孔徑(jing)的孔闆(pan),以确保(bao)計量的(de)正确性(xing)。人員的(de)一些操(cao)作失誤(wu)會直接(jie)導緻計(ji)量數據(ju)🤩不正确(que)。對于該(gai)項操作(zuo)有着相(xiang)🈲應的嚴(yan)格要求(qiu):①孔闆喇(la)叭口的(de)朝向應(ying)爲管線(xian)下遊方(fang)向;②安裝(zhuang)拆卸孔(kong)闆不能(neng)使用蠻(man)力或尖(jian)銳工具(ju),避免孔(kong)闆變形(xing)和工作(zuo)面劃傷(shang);③安裝密(mi)封圈應(ying)檢查有(you)🈲無破損(sun)情況;④更(geng)換下來(lai)的孔闆(pan)應妥善(shan)保存，防(fang)生鏽、防(fang)擠壓,運(yun)✊送途中(zhong)避免磕(ke)碰👌。
　　如果(guo)單一孔(kong)闆能夠(gou)滿足計(ji)量範圍(wei)的要求(qiu),則更應(ying)該注意(yi)定期的(de)檢查與(yu)維保。孔(kong)闆長時(shi)間未更(geng)換,受工(gong)藝介質(zhi)🔴沖刷、腐(fu)蝕💃、雜質(zhi)堆積等(deng)因素的(de)幹擾,其(qi)工作面(mian)易産生(sheng)沖刷磨(mo)損、孔闆(pan)變形、工(gong)作面結(jie)垢等。對(dui)此人員(yuan)未能及(ji)時檢查(cha)發現,也(ye)會造成(cheng)計量數(shu)據的💋偏(pian)差。
3提高(gao)計量精(jing)度的措(cuo)施
3.1優化(hua)流程減(jian)少操作(zuo)失誤
　　以(yi)某海上(shang)油田爲(wei)例,該油(you)田共有(you)油井數(shu)23口,其單(dan)井産氣(qi)量分布(bu)由低到(dao)高的範(fan)圍約爲(wei)(3x102)~(9x10*)m'/d。由于該(gai)油田油(you)💃井産氣(qi)量♈範圍(wei)波動✊較(jiao)大,單一(yi)開口尺(chi)寸孔闆(pan)的滿😘刻(ke)度量程(cheng)無法滿(man)足單井(jing)計量要(yao)求(表1),需(xu)要頻繁(fan)更換孔(kong)闆。人🌈員(yuan)技能水(shui)平的差(cha)異，将不(bu)可避免(mian)地帶來(lai)操作失(shi)誤的情(qing)況,影響(xiang)計量精(jing)度。爲此(ci)通過對(dui)計量分(fen)離器生(sheng)産♍流程(cheng)進行優(you)化設計(ji),擴大孔(kong)闆流量(liang)計的測(ce)量範圍(wei)以減少(shao)人員直(zhi)接接觸(chu)所引起(qi)的操作(zuo)失誤。
 
　　通(tong)過在原(yuan)油井計(ji)量分離(li)器氣相(xiang)出口增(zeng)加1路氣(qi)相計量(liang)管線和(he)🌈高級 一(yi)體化孔(kong)闆流量(liang)計 ,實現(xian)不同氣(qi)量的油(you)井在不(bu)拆卸更(geng)換孔闆(pan)的情況(kuang)⭐下,利用(yong)切換流(liu)程使用(yong)相對應(ying)的測量(liang)範圍的(de)孔闆進(jin)行計量(liang)。
　　此次改(gai)造後,将(jiang)2台高級(ji)一體化(hua)孔闆流(liu)量計分(fen)别裝入(ru)1.0658in(27.071mm)及2.531in(64.287mm)尺寸(cun)的孔闆(pan),以實現(xian)大孔闆(pan)和小孔(kong)闆對該(gai)油田全(quan)部油井(jing)産氣量(liang)測量範(fan)圍的全(quan)覆蓋,操(cao)作人員(yuan)隻需開(kai)關閥門(men)，即可完(wan)成大小(xiao)孔闆的(de)流程切(qie)換,避免(mian)了頻繁(fan)更換孔(kong)闆造成(cheng)損壞🌍。在(zai)減少人(ren)員工作(zuo)量🔴與工(gong)作強度(du)同時，有(you)效提升(sheng)了孔闆(pan)流🌍量計(ji)的計量(liang)👨‍❤️‍👨精度(圖(tu)3、圖4)。
 
3.2定期(qi)檢查與(yu)維保
　　針(zhen)對上述(shu)産生計(ji)量誤差(cha)的原因(yin)分析中(zhong)可以看(kan)出，通過(guo)對✍️孔闆(pan)流量計(ji)的維護(hu)，可以消(xiao)除大部(bu)分的影(ying)👌響因素(su)。例如:①定(ding)期對取(qu)壓管線(xian)以及流(liu)量計腔(qiang)室的積(ji)液排放(fang);②通過拆(chai)檢可以(yi)及時發(fa)現孔闆(pan)及測量(liang)腔室淤(yu)泥污🙇🏻垢(gou)并及時(shi)進行清(qing)理;③人冬(dong)季前相(xiang)關管線(xian)、儀表附(fu)件等的(de)保溫檢(jian)查;④儀表(biao)變送器(qi)定期檢(jian)查、排放(fang)、标定，消(xiao)除零點(dian)漂移等(deng)因素造(zao)成的誤(wu)差。在管(guan)理制度(du)上,應建(jian)立相關(guan)的程序(xu)(周檢、月(yue)檢、年檢(jian)),并及時(shi)更新,加(jia)強相關(guan)技能🏃培(pei)訓,增強(qiang)員工責(ze)任💯心。
 
4結(jie)論
　　對于(yu)新投産(chan)施工投(tou)用的流(liu)量計,其(qi)測量誤(wu)差産生(sheng)的原因(yin)多是安(an)裝不規(gui)範或錯(cuo)誤安裝(zhuang)所緻。對(dui)于已長(zhang)時間投(tou)用的流(liu)量🤞計,測(ce)🐪量誤差(cha)産生的(de)原因多(duo)是🏃維護(hu)不及時(shi).操作失(shi)誤或工(gong)藝方面(mian)的💃🏻原因(yin)所緻。綜(zong)上所述(shu)，通📐過相(xiang)關的分(fen)析找出(chu)流量計(ji)測量誤(wu)差産生(sheng)的原因(yin)并采取(qu)改善措(cuo)施,才能(neng)保障生(sheng)産正常(chang)運行。

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