隨著降壓生產(chǎn)和低流量生產(chǎn)在崖城13—1氣田現(xiàn)場的實(shí)施，南山終端天然氣計量系統(tǒng)需要優(yōu)化改造。在改造設(shè)計中，采用了孔板流量計和超聲波流量計結(jié)合使用，保證了南山終端天然氣計量在低流量生產(chǎn)下的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，去除了孑L板流量計在低流量下計量誤差的不確定性，同時也考慮到了后期油氣田滾動開發(fā)流量增大后的預(yù)留空間，降低了生產(chǎn)成本。

0.引言

海上氣田開發(fā)后期，降壓生產(chǎn)和低流量生產(chǎn)是一種通用手段。崖城13—1氣田已經(jīng)開發(fā)生產(chǎn)20年，已進(jìn)入后期開發(fā)階段。在低流量工況下，由孔板流量計組成的計量系統(tǒng)的計量精度已不能達(dá)到原有設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。

原計量系統(tǒng)已經(jīng)使用20多年，主要由3條并行的Daniel孑L板流量計和3臺Omni流量計算機(jī)組成，計量管管道口徑為DNl50、壓力等級為IOMPa，設(shè)計***大計量能力為8．5×104in3／h。由于低流量生產(chǎn)原因，供氣量將進(jìn)入一個小流量時期，流量將基本保持在1．77×103n13／h，在這種情況下，現(xiàn)場DNl50的孑L板流量計已經(jīng)無法滿足計量精度要求。

為了使南山終端天然氣計量系統(tǒng)滿足新的計量要求，保證終端計量的持續(xù)性、穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性，對現(xiàn)場一個流量支路進(jìn)行升級改造。將路孔板流量計升級為超聲波流量計。由新的Daniel超聲波流量計和流量計算機(jī)Floboss$600+構(gòu)成一套新的計量系統(tǒng)。

1.原計量系統(tǒng)工藝流程

1．1原計量系統(tǒng)工藝流程

原南山終端天然氣計量系統(tǒng)主要構(gòu)成如下：

1)三條并行口徑DNl50差壓孔板閥、計量管、上游直管段、下游直管段、自動馬達(dá)閥構(gòu)成的計量管線；

2)三套由差壓傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器及變送器構(gòu)成的取壓管線及傳感回路，三臺流量計算機(jī)與取壓傳感系統(tǒng)、監(jiān)控計算機(jī)相聯(lián)；

3)一臺監(jiān)控計算機(jī)同時與流量計算機(jī)、自動馬達(dá)閥、在線累積取樣系統(tǒng)、在線氣相色譜天然氣組分分析儀、羅斯蒙特操作監(jiān)控系統(tǒng)相聯(lián)，一套在線累積取樣系統(tǒng)包括一用一備兩個取樣鋼瓶¨。21，如圖1所示。

1．2孔板流量計原理及不足

孔板流量計是通過標(biāo)準(zhǔn)孔板和多參數(shù)變送器組合使用的差壓式流量計量裝置。流體在流經(jīng)管道內(nèi)的孔板時，流束在孑L板處形成局部收縮，從而使流速增加，靜壓力低，于是在孔板前后便形成了壓力降。流體流動的流量越大，在孔板前后產(chǎn)生的壓差就越大。所以可以測量壓差，通過計算便可得出流體的流量。在實(shí)際應(yīng)用時，由于孔板流量計自身的局限性，會影響到計量的精度。

1)在安裝時，需要預(yù)留足夠長的直管段。根據(jù)建造時的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，采用了20D的計量管直管段長度，而2003年經(jīng)過修訂的標(biāo)準(zhǔn)ISO 5167–2003要求差壓式計量管上游直管段要達(dá)到44D才能滿足計量準(zhǔn)確度的要求，上游直管段不足影響天然氣流態(tài)，給計量帶來偏差。

2)上下游直管段內(nèi)壁的污染物及磨損、孔板沾染污染物、變形及銳角的磨損、密封性能的下降、上游氣體流動狀態(tài)的波動，對差壓的準(zhǔn)確測量影響很大。

3)當(dāng)管道中流體流速低至流量計***小測量值時，孔板兩側(cè)的壓差會出現(xiàn)測量誤差較大甚至是測量不到的情況，嚴(yán)重影響了流量計在低流量下的測量精度。

2.計量系統(tǒng)優(yōu)化改造

為滿足下游用氣需要，確保計量系統(tǒng)在低流量下仍能保證較高的精度，需要對原有的孔板流量計量系統(tǒng)進(jìn)行改造。改造后的計量系統(tǒng)包括1條超聲波流量計量管和2條孔板流量計量管，既可以滿足下游用戶的低流量用氣需求，又可以充分利用原計量系統(tǒng)，降低改造費(fèi)用。

2．1超聲波流量計

超聲波流量計由超聲波換能器、電子線路及流量顯示和累積系統(tǒng)三部分組成。超聲波發(fā)射換能器將電能轉(zhuǎn)換為超聲波能量，并將其發(fā)射到被測流體中，接收器接收到的超聲波信號，經(jīng)電子線路放大并轉(zhuǎn)換為代表流量的電信號供給顯示和積算儀表進(jìn)行顯示和積算。這樣就實(shí)現(xiàn)了流量的檢測和顯示。

與孑L板流量計相比，超聲波流量計的精度要更高，并且其量程比較大，可達(dá)1：100。在較低的流量下，超聲波流量計仍能正常測量并保證較高的精度。

2．2改造方案本次優(yōu)化改造，考慮下游用戶的實(shí)際提氣需求和改造時的預(yù)算費(fèi)用，僅選取1條計量支路進(jìn)行改造，充分利用現(xiàn)有設(shè)備，節(jié)約大量成本。這樣既可滿足下游用戶低流量用氣，也可滿足其在用氣高峰時的計量；同時預(yù)留了后期改造空間，具體改造實(shí)施方案如下：

1)將現(xiàn)有的1套Omni流量計算機(jī)更換為1套Floboss$600流量計算機(jī)；流量計算機(jī)系統(tǒng)將采集現(xiàn)場該流量支路的溫度和壓力信號、超聲波流量計的流速以及來自上位機(jī)寫入的天然氣組分?jǐn)?shù)據(jù)，執(zhí)行AGA8報告和IS06976標(biāo)準(zhǔn)，計算出天然氣的壓縮因子、熱值、標(biāo)準(zhǔn)密度、在線密度、工況流量、標(biāo)況流量、能量流量以及各種累積量，并生成報表；負(fù)責(zé)與DCS通信，把相關(guān)的數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳給DCS系統(tǒng)，如圖2所示。

2)在原有計量管路的基礎(chǔ)上，去掉1條計量支路中的孔板流量計、上下游直管段和溫度壓力變送器，只保留原計量支路的上下游閥門。新的計量支路由一臺管徑為DNl00的Daniel超聲波流量計、上游20D直管段和整流盤、下游大于5D直管段和溫度變送器、壓力變送器構(gòu)成并集成為計量串，計量串前后配上DNl50變DNl00的變徑短管，通過法蘭與上下游閥門連接，組成新的超聲波計量系統(tǒng)。

如圖3所示。

3)超聲波流量計參數(shù)設(shè)計如表1所示。

3.優(yōu)化改造前后比較

3．1 技術(shù)性能的比較‘61超聲波流量計與孔板流量計技術(shù)性能的比較

如表2所示。

4.結(jié)論

孔板流量計和超聲波流量計的結(jié)合使用，在氣田后期開發(fā)降壓生產(chǎn)、低流量生產(chǎn)中有很好的適用性，具有良好的應(yīng)用前景。在南山終端天然氣計量系統(tǒng)優(yōu)化改造中，新增一臺超聲波流量計，解決了原孔板流量計低流量生產(chǎn)時計量準(zhǔn)確度達(dá)不到原有設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的問題，也為后續(xù)油氣田滾動開發(fā)留有余地，起到降本增效作用。