呂素芳，李曉明，李效彪，郭陽(yáng)，李杰，王小英

(中國(guó)石化股份有限公司 中原油田分公司 天然氣產(chǎn)銷(xiāo)廠，河南 濮陽(yáng) 457162)

1 天然氣計(jì)量及輸差現(xiàn)狀

流量計(jì)量是天然氣工業(yè)發(fā)展中尤其重要的問(wèn)題，不僅是生產(chǎn)部門(mén)用來(lái)判斷氣井生產(chǎn)能力的技術(shù)指標(biāo)，更是天然氣供需雙方貿(mào)易結(jié)算的依據(jù)。為了準(zhǔn)確計(jì)算流量，需要提高流量計(jì)量的準(zhǔn)確度。

天然氣計(jì)量的準(zhǔn)確度受多種因素的影響，在井口氣量與外輸氣量、供給氣量與接收氣量、總計(jì)量與分表計(jì)量之間總存在一定的差值，即常說(shuō)的“計(jì)量輸差”。對(duì)輸差的合理控制是保證計(jì)量準(zhǔn)確性的一項(xiàng)重要工作。

目前中國(guó)石化股份有限公司中原油田分公司天然氣產(chǎn)銷(xiāo)廠在天然氣計(jì)量中的管理機(jī)構(gòu)、制度以及量值傳遞系統(tǒng)已很健全，計(jì)量裝置與儀表齊全，但仍存在一些不足[1]。

1.1 計(jì)量器具的現(xiàn)狀

目前集氣站的計(jì)量方式主要采用標(biāo)準(zhǔn)孔板節(jié)流裝置差壓式流量計(jì)，占該廠總流量計(jì)的70%以上，孔板雖是目前國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)化程度較高的計(jì)量器具，但受干擾因素較多，維護(hù)相對(duì)復(fù)雜。其二次儀表主要配置雙波紋管壓差計(jì)和壓力溫度變送器。除孔板差壓式流量計(jì)外，還有少數(shù)旋進(jìn)漩渦流量計(jì)，該流量計(jì)無(wú)可動(dòng)部件，儀表準(zhǔn)確度不高，且極易受氣流脈動(dòng)和壓力變化的影響而產(chǎn)生計(jì)量誤差[2]。

1.2 工藝流程對(duì)天然氣采輸?shù)挠绊?/h3>

隨著氣田的逐步開(kāi)發(fā)，天然氣中水分等雜質(zhì)的增多，集氣站設(shè)備的逐漸老化，現(xiàn)有生產(chǎn)工藝無(wú)法達(dá)到理想的分離效果，氣體輸送中易形成兩相流甚至是多相流，導(dǎo)致氣況偏離計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)要求，影響天然氣計(jì)量準(zhǔn)確性，不僅增大計(jì)量誤差，還減少儀表的使用壽命。由此造成的計(jì)量誤差隨著氣田開(kāi)發(fā)的年限而愈顯，該問(wèn)題也是限制氣田計(jì)量水平提高的重要因素。

2 輸差的基本概念與分類(lèi)

2.1 概 念

輸差是指天然氣在輸送過(guò)程中的量值減量，其計(jì)算公式如下：

(1)

式中：Δ——天然氣輸差，m3；qj——流入氣量，m3；qc——流出氣量，m3；t——時(shí)間，s；T——周期。

2.2 分 類(lèi)

輸差根據(jù)實(shí)際情況可分為站輸差、線輸差、綜合輸差等。

站輸差：

Δ站=∑q出站-∑q進(jìn)站

(2)

線輸差：

Δ線=q出氣-q進(jìn)氣+q管存變化

(3)

綜合輸差：

Δ綜合=∑q銷(xiāo)氣-∑q接氣+∑q管存變化

(4)

其中，綜合輸差要達(dá)到三點(diǎn)要求： 等于總出、總進(jìn)之差；等于所有站輸差和線輸差之和；等于所有基層單位輸差之和。

3 集氣站輸差診斷方法及應(yīng)用

對(duì)采輸氣管網(wǎng)進(jìn)行合理的輸差分析，及時(shí)查找輸差問(wèn)題，盡快將問(wèn)題交給計(jì)量和巡線人員?？纱偈褂?jì)量人員首先對(duì)計(jì)量?jī)x表是否存在產(chǎn)生輸差的可能性進(jìn)行確認(rèn)；同時(shí)讓巡線人員對(duì)管線竊氣、漏氣等現(xiàn)象進(jìn)行確認(rèn)。

3.1 定位輸差問(wèn)題

3.1.1計(jì)量數(shù)據(jù)分析

一般天然氣管網(wǎng)的計(jì)量數(shù)據(jù)都具有傳遞性質(zhì)，通過(guò)對(duì)某條管線或某個(gè)站場(chǎng)上下游計(jì)量點(diǎn)的計(jì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，可以判斷某段位置計(jì)量?jī)x表的準(zhǔn)確性，找到存在計(jì)量輸差的問(wèn)題部位。

3.1.2輸差走勢(shì)對(duì)比

將整個(gè)管網(wǎng)或全線的輸差和區(qū)域的輸差曲線進(jìn)行對(duì)比。如果發(fā)現(xiàn)某段或某個(gè)區(qū)域的輸差曲線和整個(gè)管網(wǎng)或全線的輸差曲線走勢(shì)相似，該線存在輸差問(wèn)題的可能性就比較大，重點(diǎn)對(duì)該段或該區(qū)域進(jìn)行查找，縮小工作范圍，提高解決輸差問(wèn)題的效率。

3.1.3集氣站日常巡檢工作

在集氣站的日常工作中，對(duì)計(jì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)錄取并上傳是一項(xiàng)非常重要的工作，基層工作人員作為站場(chǎng)計(jì)量系統(tǒng)故障的第一發(fā)現(xiàn)人，可以及時(shí)對(duì)可能產(chǎn)生的輸差問(wèn)題進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)解決處理。

3.2 檢 查

解決輸差問(wèn)題應(yīng)遵循計(jì)量?jī)?yōu)先的原則，即首先從計(jì)量?jī)x表上尋找輸差產(chǎn)生的原因。與竊氣、漏氣相比，計(jì)量?jī)x表發(fā)生故障造成計(jì)量輸差的可能性更大且不易被發(fā)覺(jué)。同時(shí)，計(jì)量?jī)x表的處理與巡線相比較為容易和及時(shí)。針對(duì)集氣站日常工作而言，從計(jì)量?jī)?yōu)先的角度考慮則主要包括如下幾個(gè)方面：

1) 檢查計(jì)量?jī)x表數(shù)據(jù)顯示或遠(yuǎn)傳是否正常。計(jì)量?jī)x表接線處接觸不良、位置松動(dòng)等造成儀表數(shù)據(jù)間斷顯示或無(wú)法正常遠(yuǎn)傳；計(jì)量監(jiān)控系統(tǒng)卡死、計(jì)量暫停等原因均會(huì)對(duì)計(jì)量產(chǎn)生影響。值班人員應(yīng)密切關(guān)注監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，及時(shí)對(duì)接線穩(wěn)固性進(jìn)行檢查，系統(tǒng)遇卡時(shí)一般采取系統(tǒng)重啟的措施，即可恢復(fù)正常計(jì)量狀態(tài)。

2) 檢查儀表參數(shù)設(shè)置。參數(shù)包括節(jié)流裝置參數(shù)和天然氣的相對(duì)密度參數(shù)。軟件輸入的孔板直徑、管徑等數(shù)據(jù)一定要與現(xiàn)場(chǎng)節(jié)流裝置相符合，否則對(duì)計(jì)量精確度的影響較為嚴(yán)重。天然氣的相對(duì)密度在測(cè)量中也是較重要的物性參數(shù)，目前采取的是每月15日更換一次密度值的方式，將某點(diǎn)的分析數(shù)據(jù)代表該月份的組分情況，該組分是流量計(jì)量的重要參數(shù)。

3) 檢查計(jì)量裝置管路及閥門(mén)。平衡閥、高低壓閥以及計(jì)量?jī)x表取壓閥開(kāi)關(guān)未到位，儀表閥門(mén)內(nèi)漏或堵塞等均會(huì)對(duì)計(jì)量產(chǎn)生一定的影響。表1為各儀表裝置閥門(mén)開(kāi)關(guān)情況對(duì)天然氣正常計(jì)量的影響。

表1 計(jì)量裝置閥門(mén)狀態(tài)對(duì)正常流量計(jì)量的影響

4) 檢查鉑熱電阻。鉑熱電阻的安裝應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)，并要定期進(jìn)行檢查。當(dāng)熱電阻出現(xiàn)接線脫落、接觸不良以及安裝不當(dāng)?shù)痊F(xiàn)象時(shí)均會(huì)導(dǎo)致溫度的測(cè)量失準(zhǔn)，進(jìn)而影響計(jì)量的準(zhǔn)確性。

5) 裝置排液。氣田水分較多，集氣站一級(jí)分離效果并不理想，油水及砂粒等極易被帶入計(jì)量管段，隨著氣流的高速流過(guò)，必會(huì)嚴(yán)重?fù)p壞孔板，因而需要及時(shí)對(duì)節(jié)流裝置進(jìn)行排液操作，防止油水砂粒等聚集而影響計(jì)量準(zhǔn)確性。尤其是在寒冷冬季，氣溫過(guò)低，排液不及時(shí)，節(jié)流裝置油水聚集、凝結(jié)，嚴(yán)重影響正常計(jì)量。故在集氣站執(zhí)行冬季安全生產(chǎn)措施時(shí)，加密裝置排液是一項(xiàng)不容忽視的重點(diǎn)。

6) 輸差及工藝流程檢查。一旦發(fā)現(xiàn)輸差問(wèn)題即對(duì)流程進(jìn)行檢查，從站場(chǎng)流程上排查可能的原因，及早定位問(wèn)題部位，從而采取合理的解決措施。

a) 正輸差。總計(jì)量遠(yuǎn)大于單井計(jì)量之和，可能存在旁通漏氣、閥門(mén)內(nèi)漏等現(xiàn)象。

b) 負(fù)輸差。總計(jì)量遠(yuǎn)小于單井計(jì)量之和，可能由于站內(nèi)用氣過(guò)大或用氣量估計(jì)值偏差大、總計(jì)量旁通閥門(mén)內(nèi)漏等原因。

7) 檢查孔板?？装遄鳛楣?jié)流裝置，是天然氣計(jì)量的核心部件，孔板的安裝方向、磨損程度、尖銳度、表面粗糙度、是否彎曲變形、是否有缺口、是否有臟物堆積、密封膠圈是否匹配、損壞等均會(huì)給計(jì)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性帶來(lái)很大的影響。

3.3 分 析

在優(yōu)先檢查儀表后，若仍無(wú)法排除輸差存在的問(wèn)題，則需做進(jìn)一步的現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題分析。

1) 流程切換。若無(wú)法完全確定某計(jì)量點(diǎn)是否存在故障問(wèn)題，可采取切換至其他流程重新進(jìn)行計(jì)量信息的分析比對(duì)，找準(zhǔn)問(wèn)題。若多口井同時(shí)開(kāi)井，則可以通過(guò)逐一關(guān)井，分別與總計(jì)量進(jìn)行氣量對(duì)比的方式判斷輸差問(wèn)題存在的具體部位。

2) 現(xiàn)場(chǎng)安裝對(duì)比表。即在計(jì)量點(diǎn)再次安裝計(jì)量?jī)x表，與原先儀表計(jì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行直觀對(duì)比，確定原先的儀表是否存在故障問(wèn)題。

3) 專(zhuān)業(yè)人員維修。以上檢查分析工作之后，若仍無(wú)法排除輸差過(guò)大問(wèn)題，則需考慮自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)是否有故障，可交由專(zhuān)業(yè)計(jì)量人員進(jìn)行維護(hù)排查，分別針對(duì)自動(dòng)計(jì)量?jī)x表或雙波紋管壓差計(jì)等給予流量軟件維護(hù)、儀表故障排查、校表等針對(duì)性的整改措施。

3.4 集氣站常見(jiàn)計(jì)量輸差問(wèn)題舉例

1) 文2號(hào)集氣站的文108-1井于2013年5月17日連續(xù)開(kāi)井生產(chǎn)。全站開(kāi)井一口，單井計(jì)量與低壓計(jì)量導(dǎo)致日累計(jì)流量輸差過(guò)大，通過(guò)對(duì)比計(jì)量數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)文108-1井計(jì)量?jī)x表數(shù)據(jù)出現(xiàn)“時(shí)走時(shí)?！钡墓收?，故障時(shí)各項(xiàng)數(shù)據(jù)均顯示為恒定值。隨即按照輸差問(wèn)題解決程序，對(duì)計(jì)量?jī)x表進(jìn)行相應(yīng)的檢查，均未發(fā)現(xiàn)故障問(wèn)題，進(jìn)一步分析，進(jìn)行流程切換，計(jì)量數(shù)據(jù)比對(duì)等也未發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，于是歸結(jié)為自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)的故障問(wèn)題，專(zhuān)業(yè)計(jì)量人員解釋?zhuān)?因文2號(hào)集氣站自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)為Floboss103和ABB共用，組態(tài)軟件存在不兼容的現(xiàn)象，導(dǎo)致計(jì)量系統(tǒng)故障。

2) 文2號(hào)集氣站文108-5井于2013年7月2日開(kāi)井生產(chǎn)。開(kāi)井計(jì)量后發(fā)現(xiàn)單井計(jì)量與低壓外輸瞬時(shí)流量計(jì)量偏差過(guò)大，首先分別對(duì)108-5井和低壓外輸計(jì)量裝置按照輸差問(wèn)題解決程序進(jìn)行檢查，均未發(fā)現(xiàn)故障問(wèn)題，在對(duì)孔板進(jìn)行檢查時(shí)，發(fā)現(xiàn)文108-5井節(jié)流裝置處的密封膠圈偏大，更換為匹配的密封膠圈后，數(shù)據(jù)計(jì)量恢復(fù)正常，后續(xù)工作得以準(zhǔn)確進(jìn)行。

4 天然氣輸差產(chǎn)生原因及建議對(duì)策

4.1 安裝工藝問(wèn)題

天然氣流經(jīng)彎頭或閥門(mén)等設(shè)備時(shí)會(huì)發(fā)生擾動(dòng)，多數(shù)流量計(jì)對(duì)前后直管段有要求。以最常用的孔板流量計(jì)安裝為例，要求上游側(cè)的直管段長(zhǎng)度至少為10D，下游側(cè)的直管段長(zhǎng)度至少為5D，若直管段達(dá)不到要求，氣流的擾動(dòng)會(huì)對(duì)計(jì)量產(chǎn)生影響。

4.2 測(cè)量直管段附著物對(duì)單井計(jì)量的影響

當(dāng)氣體經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)孔板時(shí)，氣流從開(kāi)孔流通，但孔板的周邊對(duì)氣流有阻擋作用，使雜質(zhì)在孔板上、下游兩側(cè)沉淀堆積，影響流體通過(guò)孔板時(shí)的流速分布，降低計(jì)量精度。由于磨損、沖刷導(dǎo)致測(cè)量管內(nèi)壁表面粗糙度增加，長(zhǎng)期使用給整個(gè)計(jì)量裝置帶來(lái)的測(cè)量不確定度難以評(píng)定。測(cè)量管內(nèi)壁附著雜質(zhì)，導(dǎo)致孔板上、下游的直管段內(nèi)徑改變[2]。

可在流量計(jì)前加裝過(guò)濾器，尤其對(duì)于集氣站開(kāi)井時(shí)間較長(zhǎng)的氣井流程，可有效減少雜質(zhì)對(duì)計(jì)量的影響，提高準(zhǔn)確度。過(guò)濾器需要定時(shí)檢查和清理，過(guò)濾器前后段裝壓力表，通過(guò)監(jiān)測(cè)兩端的壓力差確定過(guò)濾器的堵塞情況，便于及時(shí)更換或清洗濾芯。根據(jù)年度計(jì)量檢修工作，應(yīng)對(duì)其內(nèi)腔及測(cè)量管內(nèi)壁的粗糙度進(jìn)行檢查，清洗內(nèi)壁附著的污垢，當(dāng)發(fā)現(xiàn)內(nèi)表面有明顯沖刷或腐蝕，應(yīng)更換內(nèi)表面符合標(biāo)準(zhǔn)要求的測(cè)量管，如暫時(shí)無(wú)符合標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)量管，應(yīng)及時(shí)對(duì)原測(cè)量管按表面沖刷腐蝕情況做相應(yīng)修正。

4.3 人為因素的影響

上游測(cè)量管及端面的沉積物、倒流程不徹底造成旁通走氣、閥門(mén)故障漏氣、分離器壓油后忘記關(guān)閉壓油閥等，使計(jì)量的氣量偏差過(guò)大；節(jié)流裝置不

能按期檢查、孔板選型不當(dāng)?shù)龋斐刹顗鹤兯推鬟\(yùn)行在超量程或超低限，未在其理想范圍內(nèi)運(yùn)行，從而帶來(lái)計(jì)量誤差；啟動(dòng)計(jì)量裝置時(shí)，未關(guān)差壓變送器的平衡閥或未開(kāi)啟取壓閥等，這些人為因素均可對(duì)計(jì)量輸差帶來(lái)影響[3]。

為確保有效避免人為因素，需重點(diǎn)加強(qiáng)集氣站人員計(jì)量知識(shí)的培訓(xùn)，強(qiáng)化人員計(jì)量意識(shí)，開(kāi)展多形式的計(jì)量技術(shù)崗位練兵，提高現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)操作水平。建立完善的計(jì)量操作規(guī)程，加強(qiáng)集氣站儀表、自控系統(tǒng)的巡檢工作，使其保持良好的運(yùn)行狀態(tài)[4]。

5 結(jié)束語(yǔ)

輸差控制是提高計(jì)量準(zhǔn)確性的有效保證，筆者通過(guò)對(duì)集氣站所遇到的計(jì)量輸差問(wèn)題進(jìn)行學(xué)習(xí)總結(jié)，提出一套合理的計(jì)量輸差解決流程，為基層站場(chǎng)及時(shí)解決計(jì)量存在的現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題提供借鑒。

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