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孔板流量计和超声波流量计在天然气计量中的结合使用

时间:2017-05-17 14:25 来源:http://www.shslgs.com 点击数:

随着降压生产和低流量生产在崖城13—1气田现场的实施,南山终端天然气计量系统需要优化改造。在改造设计中,采用了孔板流量计和超声波流量计结合使用,保证了南山终端天然气计量在低流量生产下的准确性和稳定性,去除了孑L板流量计在低流量下计量误差的不确定性,同时也考虑到了后期油气田滚动开发流量增大后的预留空间,降低了生产成本。

0.引言

海上气田开发后期,降压生产和低流量生产是一种通用手段。崖城13—1气田已经开发生产20年,已进入后期开发阶段。在低流量工况下,由孔板流量计组成的计量系统的计量精度已不能达到原有设计标准。

原计量系统已经使用20多年,主要由3条并行的DanielL板流量计和3Omni流量计算机组成,计量管管道口径为DNl50、压力等级为IOMPa,设计最大计量能力为85×104in3h。由于低流量生产原因,供气量将进入一个小流量时期,流量将基本保持在177×103n13h,在这种情况下,现场DNl50的孑L板流量计已经无法满足计量精度要求。

为了使南山终端天然气计量系统满足新的计量要求,保证终端计量的持续性、稳定性和准确性,对现场一个流量支路进行升级改造。将第一路孔板流量计升级为超声波流量计。由新的Daniel超声波流量计和流量计算机Floboss$600+构成一套新的计量系统。

1.原计量系统工艺流程

11原计量系统工艺流程

原南山终端天然气计量系统主要构成如下:

1)三条并行口径DNl50差压孔板阀、计量管、上游直管段、下游直管段、自动马达阀构成的计量管线;

2)三套由差压传感器、压力传感器、温度传感器及变送器构成的取压管线及传感回路,三台流量计算机与取压传感系统、监控计算机相联

3)一台监控计算机同时与流量计算机、自动马达阀、在线累积取样系统、在线气相色谱天然气组分分析仪、罗斯蒙特操作监控系统相联,一套在线累积取样系统包括一用一备两个取样钢瓶¨21,如图1所示。

 流程8.jpg

 

12孔板流量计原理及不足

孔板流量计是通过标准孔板和多参数变送器组合使用的差压式流量计量装置。流体在流经管道内的孔板时,流束在孑L板处形成局部收缩,从而使流速增加,静压力低,于是在孔板前后便形成了压力降。流体流动的流量越大,在孔板前后产生的压差就越大。所以可以测量压差,通过计算便可得出流体的流量。在实际应用时,由于孔板流量自身的局限性,会影响到计量的精度

1)在安装时,需要预留足够长的直管段。根据建造时的设计标准,采用了20D的计量管直管段度,而2003年经过修订的标准ISO 5167--2003要求差压式计量管上游直管段要达到44D才能满足计量准确度的要求,上游直管段不足影响天然气流态,给计量带来偏差。

2)上下游直管段内壁的污染物及磨损、孔板沾染污染物、变形及锐角的磨损、密封性能的下降、上游气体流动状态的波动,对差压的准确测量影响很大。

3)当管道中流体流速低至流量计最小测量值时,孔板两侧的压差会出现测量误差较大甚至是测量不到的情况,严重影响了流量计在低流量下的测量精度。

2.计量系统优化改造

为满足下游用气需要,确保计量系统在低流量下仍能保证较高的精度,需要对原有的孔板流量计量系统进行改造。改造后的计量系统包括1条超声波流量计量管和2条孔板流量计量管,既可以满足下游用户的低流量用气需求,又可以充分利用原计量系统,降低改造费用。

21超声波流量计

超声波流量计由超声波换能器、电子线路及流量显示和累积系统三部分组成。超声波发射换能器将电能转换为超声波能量,并将其发射到被测流体中,接收器接收到的超声波信号,经电子线路放大并转换为代表流量的电信号供给显示和积算仪表进行显示和积算。这样就实现了流量的检测和显示。

与孑L板流量计相比,超声波流量计的精度要更高,并且其量程比较大,可达1100。在较低的流量下,超声波流量计仍能正常测量并保证较高的精度。

22改造方案本次优化改造,考虑下游用户的实际提气需求和改造时的预算费用,仅选取1条计量支路进行改造,充分利用现有设备,节约大量成本。这样既可满足下游用户低流量用气,也可满足其在用气高峰时的精确计量;同时预留了后期改造空间,具体改造实施方案如下:

1)将现有的1Omni流量计算机更换为1Floboss$600流量计算机;流量计算机系统将采集现场该流量支路的温度和压力信号、超声波流量计的流速以及来自上位机写入的天然气组分数据,执行AGA8报告和IS06976标准,计算出天然气的压缩因子、热值、标准密度、在线密度、工况流量、标况流量、能量流量以及各种累积量,并生成报表;负责与DCS通信,把相关的数据远传给DCS系统,如图2所示。

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2)在原有计量管路的基础上,去掉1条计量支路中的孔板流量计、上下游直管段和温度压力变送器,只保留原计量支路的上下游阀门。新的计量支路由一台管径为DNl00Daniel超声波流量计、上游20D直管段和整流盘、下游大于5D直管段和温度变送器、压力变送器构成并集成为计量串,计量串前后配上DNl50DNl00的变径短管,通过法兰与上下游阀门连接,组成新的超声波计量系统。

 

如图3所示。

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3)超声波流量计参数设计如表1所示。

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3.优化改造前后比较

31 技术性能的比较‘61超声波流量计与孔板流量计技术性能的比较

如表2所示。

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4.结论

孔板流量计和超声波流量计的结合使用,在气田后期开发降压生产、低流量生产中有很好的适用性,具有良好的应用前景。在南山终端天然气计量系统优化改造中,新增一台超声波流量计,解决了原孔板流量计低流量生产时计量准确度达不到原有设计标准的问题,也为后续油气田滚动开发留有余地,起到降本增效作用。