油田在用水蒸汽流量計計量性能及適用性分析
摘要：天然氣貿易交接用流量計的計量性能和現場管理情況的檢查和抽檢需采用音速噴嘴氣體流量標準裝置對不同類型、不同廠家的天然氣流量計進行離線檢定。通過對油田二級單位的天然氣流量計多個周期的檢定數據、歷年檢定數據、專項抽檢檢定數據以及日常實驗數據進行分析，從而找出對檢定數據的影響因素、目前油田天然氣流量計量在貿易交接環節以及日常使用中出現的問題，并提出使用建議和管理對策。
天然氣計量涉及到天然氣生產、輸送和銷售的各個環節，與油田工業生產以及日常生活密切相關。天然氣流量計檢定結果的準確與否直接影響著現場計量的準確性。為加強天然氣貿易交接計量管理，確保天然氣貿易交接計量數據準確、可靠，更好地維護油田利益，流量檢定站在2017年天然氣貿易交接計量專項稽查的基礎上，開展了油田在用水蒸汽流量計計量性能及使用性綜合技術分析。
1 油田天然氣生產
中國石化勝利油田分公司（以下簡稱勝利油田）的天然氣主要來源是氣井氣和油井的伴生氣。油井采油作業中的伴生氣在聯合站或接轉站進行氣液分離、脫水等環節操作后與經集氣站匯集處理后的氣井氣進入壓氣站，在壓氣站經過降壓、分離、凈化達到符合管輸條件后向外輸送。從生產流程來看，油田天然氣生產計量分為井口計量、聯合站/接轉站計量、油田內部天然氣交接計量、油田天然氣外銷計量。目前勝利油田天然氣計量采用的儀表主要有：旋進旋渦流量計、孔板流量計、渦輪流量計、氣體腰輪流量計及渦街流量計。勝利油田天然氣生產、使用環節如圖1所示。
2 數據分析
2017年對油田范圍20個單位天然氣貿易交接計量用流量計的計量性能和現場管理情況進行檢查,完成了142臺流量計信息采集工作。2018年重點對500臺天然氣貿易交接用流量計進行3個周期的檢定數據追蹤，并隨機抽取100臺進行了離線檢定，進行數據核查對比，即采用音速噴嘴氣體流量標準裝置對不同類型、不同廠家的天然氣流量計進行離線檢定，同時對近年來油田二級單位的天然氣流量計多個周期的檢定數據進行分析，分析歷年檢定數據、專項抽檢檢定數據以及日常實驗數據。項目組選取了500臺流量計進行了數據跟蹤分析，數據見表1。
從表1可以看出，油田常用的流量計在檢定時誤差超差率在60%～80%之間，大都需要調整。
3 流量計抽檢情況
3.1 不同類型流量計抽檢情況
在2017年的工作基礎上,對2018年送檢的氣體流量計進行了抽查，并按不同類型進行了統計（表2）。
3.2 不同廠家流量計抽查對比情況
主要分析了油田內常用廠家產品的檢定合格率，各廠家流量計檢定合格率對比見表3。從表3中可以看出：氣體流量計周期內誤差超差概率偏大，總體達60%。
3.3 核查時間對流量計誤差影響情況
2018年選取100臺氣體流量計按照其檢定后的使用時間進行了統計，其不合格率統計見表4。從表4中可以看出，5個月之后流量計的使用誤差出現較大偏差，檢定不合格率明顯增加。
4 流量計規范使用情況
分析了500臺流量計的儀表流量范圍與現場實際運行流量的匹配，發現有65臺流量計存在問題，占比13%；22臺流量計未按規范要求安裝使用，占比達7.2%。流量計安裝規范要求見表5。
綜合以上數據分析，水蒸汽流量計誤差較大的原因主要有以下幾個方面：
1）現場流量計口徑與流量范圍選擇不合適，存在超量程運行的現象。
2）流量計產品質量參差不齊，廠家多，部分流量計無法保證在一個計量檢定周期內計量性能的穩定。
3）流量計不能嚴格按照規范要求安裝。
4）智能儀表自帶溫度變送器和壓力變送器缺少檢定手段，但其測量的溫度、壓力值直接參與標況流量的修正計算，其計量的準確性直接影響儀表的計量性能。
5 使用建議和管理對策
1）對流量計選型進行監督評價。流量計的選型不當將會影響測量的精度以及使用壽命, 特別是當流量計的口徑、規格、測量范圍選擇不當時, 會造成“大馬拉小車或小馬拉大車”的現象, 將嚴重影響計量的準確性。
不同的流量計特點、使用性能等各不相同（表6）。通常情況下，流量取流量計*大流量的70%~80%左右，*大流量不能超過限制流量的120%，持續的時間必須低于30 min，如果*大流量超出流量限制，那么計量準確性大幅下降。
大部分流量計儀表或多或少會受進口流動狀況的影響，因而必須保證良好流動狀況。輸送管道上安裝的定排量泵、往復式壓縮機、振動閥或調節器都是常見的脈動源，上游管道布置和阻流件會引起流動擾動，另外管道直徑上和方向上的急劇改變等不良布置，都會 產生脈動。
新申請安裝的流量計，選型、配備、安裝要符合QSH1020 2510《天然氣計量儀表配備規范》的要求。要結合現場工況充分分析后對流量計選型作出評價。
2）強化現場管理。在用的流量計，要強化運維，加大期間核查力度，未經檢定及超周期未檢的流量計應送法定或授權檢定機構進行檢定，確保計量器具檢定、計量器具現場管理、計量數據管理規范到位，確保計量管理依法合規，計量信息準確可靠。
3）加強流量計維護保養。建議定期對流量計進行維護或清洗，并選擇合適的儀表進行核對，如果出現較大波動時，要及時進行檢定。
4）進一步加強天然氣計量儀表的檢定，確保計量儀表的準確可靠。一是要把天然氣計量儀表的檢定納入全年計量器具檢定計劃大表；二是實行計量器具周檢公報的方式，技術監督網根據檢測機構提高的數據及時公布各個單位的天然氣流量計周期檢定的信息；三是加大計量器具的周期檢定的監督考核力度，對于天然氣計量儀表不能及時檢定的，使用單位應及時向該采油廠的技術監督管理部門匯報。
6 結束語
綜上所述，天然氣流量計計量過程中需要考慮的因素非常多，主要包括以下幾方面。
1）流量計的性能：精準度、測量范圍、壓力要求、流量限值以及抗磨損性能等。
2）流體特性：溫度、壓力、黏度、比熱容、氣體壓縮系數、潤滑性以及是否具有腐蝕性。
3）安裝要求：流體管道的布置位置、布置方向、流體的流動方向、上下游管道的長度、管道的內外徑、管道固定情況、排污以及過濾設備安裝以及維護空間的大小等。
4）環境條件：周邊的溫度、濕度、有無電磁干擾、有無易燃易爆物等。
天然氣流量計量誤差的影響因素具有不確定性，很難對其進行定量分析，在實際應用中不僅要保證流量計本身的準確性，還要充分考慮其經濟性。
天然氣計量涉及到天然氣生產、輸送和銷售的各個環節，與油田工業生產以及日常生活密切相關。天然氣流量計檢定結果的準確與否直接影響著現場計量的準確性。為加強天然氣貿易交接計量管理，確保天然氣貿易交接計量數據準確、可靠，更好地維護油田利益，流量檢定站在2017年天然氣貿易交接計量專項稽查的基礎上，開展了油田在用水蒸汽流量計計量性能及使用性綜合技術分析。
1 油田天然氣生產
中國石化勝利油田分公司（以下簡稱勝利油田）的天然氣主要來源是氣井氣和油井的伴生氣。油井采油作業中的伴生氣在聯合站或接轉站進行氣液分離、脫水等環節操作后與經集氣站匯集處理后的氣井氣進入壓氣站，在壓氣站經過降壓、分離、凈化達到符合管輸條件后向外輸送。從生產流程來看，油田天然氣生產計量分為井口計量、聯合站/接轉站計量、油田內部天然氣交接計量、油田天然氣外銷計量。目前勝利油田天然氣計量采用的儀表主要有：旋進旋渦流量計、孔板流量計、渦輪流量計、氣體腰輪流量計及渦街流量計。勝利油田天然氣生產、使用環節如圖1所示。
2 數據分析
2017年對油田范圍20個單位天然氣貿易交接計量用流量計的計量性能和現場管理情況進行檢查,完成了142臺流量計信息采集工作。2018年重點對500臺天然氣貿易交接用流量計進行3個周期的檢定數據追蹤，并隨機抽取100臺進行了離線檢定，進行數據核查對比，即采用音速噴嘴氣體流量標準裝置對不同類型、不同廠家的天然氣流量計進行離線檢定，同時對近年來油田二級單位的天然氣流量計多個周期的檢定數據進行分析，分析歷年檢定數據、專項抽檢檢定數據以及日常實驗數據。項目組選取了500臺流量計進行了數據跟蹤分析，數據見表1。
從表1可以看出，油田常用的流量計在檢定時誤差超差率在60%～80%之間，大都需要調整。
3 流量計抽檢情況
3.1 不同類型流量計抽檢情況
在2017年的工作基礎上,對2018年送檢的氣體流量計進行了抽查，并按不同類型進行了統計（表2）。
3.2 不同廠家流量計抽查對比情況
主要分析了油田內常用廠家產品的檢定合格率，各廠家流量計檢定合格率對比見表3。從表3中可以看出：氣體流量計周期內誤差超差概率偏大，總體達60%。
3.3 核查時間對流量計誤差影響情況
2018年選取100臺氣體流量計按照其檢定后的使用時間進行了統計，其不合格率統計見表4。從表4中可以看出，5個月之后流量計的使用誤差出現較大偏差，檢定不合格率明顯增加。
4 流量計規范使用情況
分析了500臺流量計的儀表流量范圍與現場實際運行流量的匹配，發現有65臺流量計存在問題，占比13%；22臺流量計未按規范要求安裝使用，占比達7.2%。流量計安裝規范要求見表5。
綜合以上數據分析，水蒸汽流量計誤差較大的原因主要有以下幾個方面：
1）現場流量計口徑與流量范圍選擇不合適，存在超量程運行的現象。
2）流量計產品質量參差不齊，廠家多，部分流量計無法保證在一個計量檢定周期內計量性能的穩定。
3）流量計不能嚴格按照規范要求安裝。
4）智能儀表自帶溫度變送器和壓力變送器缺少檢定手段，但其測量的溫度、壓力值直接參與標況流量的修正計算，其計量的準確性直接影響儀表的計量性能。
5 使用建議和管理對策
1）對流量計選型進行監督評價。流量計的選型不當將會影響測量的精度以及使用壽命, 特別是當流量計的口徑、規格、測量范圍選擇不當時, 會造成“大馬拉小車或小馬拉大車”的現象, 將嚴重影響計量的準確性。
不同的流量計特點、使用性能等各不相同（表6）。通常情況下，流量取流量計*大流量的70%~80%左右，*大流量不能超過限制流量的120%，持續的時間必須低于30 min，如果*大流量超出流量限制，那么計量準確性大幅下降。
大部分流量計儀表或多或少會受進口流動狀況的影響，因而必須保證良好流動狀況。輸送管道上安裝的定排量泵、往復式壓縮機、振動閥或調節器都是常見的脈動源，上游管道布置和阻流件會引起流動擾動，另外管道直徑上和方向上的急劇改變等不良布置，都會 產生脈動。
新申請安裝的流量計，選型、配備、安裝要符合QSH1020 2510《天然氣計量儀表配備規范》的要求。要結合現場工況充分分析后對流量計選型作出評價。
2）強化現場管理。在用的流量計，要強化運維，加大期間核查力度，未經檢定及超周期未檢的流量計應送法定或授權檢定機構進行檢定，確保計量器具檢定、計量器具現場管理、計量數據管理規范到位，確保計量管理依法合規，計量信息準確可靠。
3）加強流量計維護保養。建議定期對流量計進行維護或清洗，并選擇合適的儀表進行核對，如果出現較大波動時，要及時進行檢定。
4）進一步加強天然氣計量儀表的檢定，確保計量儀表的準確可靠。一是要把天然氣計量儀表的檢定納入全年計量器具檢定計劃大表；二是實行計量器具周檢公報的方式，技術監督網根據檢測機構提高的數據及時公布各個單位的天然氣流量計周期檢定的信息；三是加大計量器具的周期檢定的監督考核力度，對于天然氣計量儀表不能及時檢定的，使用單位應及時向該采油廠的技術監督管理部門匯報。
6 結束語
綜上所述，天然氣流量計計量過程中需要考慮的因素非常多，主要包括以下幾方面。
1）流量計的性能：精準度、測量范圍、壓力要求、流量限值以及抗磨損性能等。
2）流體特性：溫度、壓力、黏度、比熱容、氣體壓縮系數、潤滑性以及是否具有腐蝕性。
3）安裝要求：流體管道的布置位置、布置方向、流體的流動方向、上下游管道的長度、管道的內外徑、管道固定情況、排污以及過濾設備安裝以及維護空間的大小等。
4）環境條件：周邊的溫度、濕度、有無電磁干擾、有無易燃易爆物等。
天然氣流量計量誤差的影響因素具有不確定性，很難對其進行定量分析，在實際應用中不僅要保證流量計本身的準確性，還要充分考慮其經濟性。