摘(zhai)要:孔闆流(liu)量計 廣泛(fan)應用于石(shi)油石化行(hang)業，是獲取(qu)海上油田(tian)油井、氣🏃🏻‍♂️井(jing)天然🌏氣♌産(chan)量的重要(yao)計量工具(ju)。但在長時(shi)間生産運(yun)行過程中(zhong)，孔闆流量(liang)計的計量(liang)數據會産(chan)生一定的(de)誤差。産生(sheng)這些誤差(cha)的原因很(hen)多，通過對(dui)孔闆測量(liang)原理的研(yan)究，結合現(xian)場實際運(yun)行情況，分(fen)析可能影(ying)響孔闆流(liu)量計計量(liang)精度的因(yin)素🔴，并在此(ci)基礎上提(ti)出相應的(de)工藝流程(cheng)改進措施(shi)，以提高天(tian)然氣産量(liang)計量的正(zheng)确率，爲油(you)♊氣井精細(xi)管理提供(gong)可靠、正确(que)的數據支(zhi)持。
1孔闆流(liu)量計工作(zuo)原理
　　孔闆(pan)流量計具(ju)有結構簡(jian)單.安裝簡(jian)便.使用可(ke)靠等🌈特點(dian)👣，是🐕海上油(you)田油氣井(jing)計量時最(zui)常用的流(liu)量計。它是(shi)由節流裝(zhuang)置(孔‼️闆).取(qu)壓裝置、緊(jin)固裝置和(he)附件📞組成(cheng)。孔闆流量(liang)計的工💯作(zuo)原理是利(li)用流體節(jie)流的原理(li)，也就是當(dang)充滿管道(dao)的流體流(liu)經管道内(nei)的節🌏流裝(zhuang)置時,流🈲體(ti)将在節流(liu)件處形成(cheng)局㊙️部收縮(suo),從而使流(liu)體的流速(su)增加，靜壓(ya)力降低，于(yu)是在節流(liu)件前後産(chan)生了靜壓(ya)力🧑🏾‍🤝‍🧑🏼差。由于(yu)其與流量(liang)存在着--定(ding)的函數關(guan)系，流體的(de)流速♋越大(da),産生的壓(ya)差也越大(da),可通過孔(kong)闆前後兩(liang)端的取壓(ya)裝置将差(cha)壓信号傳(chuan)送給差壓(ya)變送器,再(zai)轉換成模(mo)拟信号輸(shu)出,通過遠(yuan)程的流量(liang)計算儀⁉️,實(shi)現流體流(liu)量的計量(liang)(圖1)。
 
　　這種測(ce)量流量的(de)方法以水(shui)力學的能(neng)量守恒定(ding)律和流動(dong)連📞續性方(fang)程爲基礎(chu)。天然氣質(zhi)量流量計(ji)算基本公(gong)式:
 
　　式中:qm爲(wei)天然氣質(zhi)量流量;ρ1爲(wei)天然氣在(zai)操作條件(jian)下🔴.上遊取(qu)壓孔處的(de)密度,可通(tong)過計算或(huo)實測得出(chu);C爲流出👨‍❤️‍👨系(xi)數;β爲直徑(jing)比，β=d/D;d爲操作(zuo)條件孔闆(pan)開孔直徑(jing);D爲操作條(tiao)件上遊測(ce)量管内徑(jing);ε爲可膨脹(zhang)性系數;△p爲(wei)上下遊取(qu)壓孔位置(zhi)上所取得(de).的靜壓力(li)差。
　　按天然(ran)氣在操作(zuo)條件下和(he)在标準參(can)比條件下(xia)密度與其(qi)溫度、壓力(li)的關系，并(bing)引人與幹(gan)空氣的相(xiang)對性推導(dao)計算實用(yong)公式。天然(ran)氣在标準(zhun)參比條件(jian)下的體積(ji)💃🏻流量計☎️算(suan)實用公式(shi):
 
　　式中:qvm爲天(tian)然氣在标(biao)準參比條(tiao)件下的體(ti)積流量;Avn爲(wei)⭕體積🌈流量(liang)計量系數(shu)(其值視計(ji)量單位而(er)定,秒體積(ji)流量(m³/s)計量(liang)系數爲3.179×10-6);E爲(wei)漸近🔞速度(du)系數;FG爲相(xiang)對密度系(xi)數;FZ爲超壓(ya)縮系數;Fr爲(wei)流動溫度(du)🔴系數;P1爲😍孔(kong)闆上遊側(ce)取壓孔氣(qi)流絕對靜(jing)壓。
　　由上述(shu)公式可以(yi)看出,氣體(ti)的體積流(liu)量qvn與孔闆(pan)開孔直徑(jing)d、上下💞遊取(qu)壓孔位置(zhi)上所取得(de)的靜壓力(li)差△p有着密(mi)切的關系(xi)。
2.1流量計安(an)裝不合理(li)
　　孔闆流量(liang)計的安裝(zhuang)應符合相(xiang)應的安裝(zhuang)規範。根據(ju)GB/T21446--2008《用标‼️準孔(kong)♈闆流量計(ji)測量天然(ran)氣流量》,節(jie)流裝置應(ying)安裝✂️在2段(duan)具有等直(zhi)徑的🔴圓形(xing)橫截面的(de)直管段之(zhi)間,毗鄰孔(kong)闆的上、下(xia)遊直管段(duan)☔應符合一(yi)定的技術(shu)要求。一般(ban)情況下,海(hai)上油田孔(kong)闆安裝要(yao)求爲:毗鄰(lin)✉️孔闆的上(shang)遊直管段(duan)長度應爲(wei)10D(D爲測量管(guan)内徑),下遊(you)直管段長(zhang)度應🤩爲5D。在(zai)實際安裝(zhuang)的過程中(zhong)基本可以(yi)滿足要求(qiu),但往往--些(xie)細節問題(ti)會被📐忽視(shi)，也會造成(cheng)安裝誤差(cha)，如:直管段(duan)📧内璧粗糙(cao)度不符♊合(he)要求,引起(qi)誤差;施工(gong)人員領料(liao)、用料不符(fu)合規範,實(shi)際安裝管(guan)道與設計(ji)要求不符(fu)等。
2.2取壓與(yu)氣流異常(chang)
　　從地層中(zhong)開采出的(de)原油進人(ren)油井計量(liang)分離器進(jin)行🐕油🌐氣水(shui)三🤩相分離(li),這一過程(cheng)中，當出現(xian)天然氣氣(qi)液分離效(xiao)⭐果不好或(huo)分離❓器内(nei)部結構件(jian)(波紋闆、捕(bu)🏒霧器)故障(zhang)破損💃🏻時,也(ye)會産生不(bu)利的影🐅響(xiang)因素。如:①會(hui)使導壓管(guan)路、測量腔(qiang)室在長時(shi)間使用中(zhong)産生積水(shui)🆚、積油現象(xiang),嚴重的情(qing)況下原油(you)中的油🔴泥(ni)及顆粒也(ye)會進入導(dao)壓管,發生(sheng)堵塞,從而(er)影響計取(qu)壓的正确(que)性,造成計(ji)量誤差(圖(tu)2);②在冬季,環(huan)境氣溫較(jiao)低時,有可(ke)能👉會使積(ji)液産生凍(dong)♊堵,此時流(liu)量計也不(bu)能真實地(di)反映出孔(kong)闆的前後(hou)壓差,造成(cheng)🐉計量數據(ju)不正确;③儀(yi)表變送器(qi)經過長期(qi)使用,會發(fa)生相應的(de)零點漂移(yi)，造成測量(liang)數據偏差(cha)。
 
　　依據GB/T21446--2008《用标(biao)準孔闆流(liu)量計測量(liang)天然氣流(liu)量》,氣流通(tong)過🥵孔🏃闆的(de)流動應保(bao)持亞音速(su)，是穩定或(huo)僅随時間(jian)緩慢變化(hua)的，應避免(mian)脈動氣流(liu)。當不能滿(man)足孔闆安(an)裝直管段(duan)的長度要(yao)求時,應安(an)♍裝阻流件(jian)及流動調(diao)整器,以保(bao)證氣流的(de)穩定。
2.3測量(liang)範圍選擇(ze)不合理
　　在(zai)正常生産(chan)中，由于油(you)藏屬性、地(di)層能量、開(kai)采方式等(deng)的不同,每(mei)口油井的(de)生産狀态(tai)與産量也(ye)會不同。單(dan)--開口尺♉寸(cun)的☁️孔闆💔流(liu)量計的計(ji)量範圍是(shi)固定的,一(yi)般情況下(xia)常用孔闆(pan)的量程比(bi)爲1:3。實際操(cao)作中,應根(gen)據油井的(de)開發生㊙️産(chan)方案中的(de)預測産氣(qi)量或已🈲知(zhi)産氣量選(xuan)👅擇與之相(xiang)适應的孔(kong)闆進行油(you)井的計量(liang)。
2.4人員操作(zuo)及維護不(bu)當
　　對高産(chan)井與低産(chan)井的計量(liang),由于其産(chan)氣量的範(fan)圍會超🛀🏻出(chu)測量範圍(wei),不可避免(mian)的工作就(jiu)是更換不(bu)同孔徑✨的(de)孔闆,以确(que)保計量的(de)正确性。人(ren)員的一些(xie)操作失誤(wu)會直接導(dao)緻計量數(shu)據不正确(que)。對于該項(xiang)操作有着(zhe)相應的嚴(yan)格要求:①孔(kong)闆喇叭口(kou)的朝向應(ying)爲管線下(xia)遊方向;②安(an)裝拆卸孔(kong)闆不能使(shi)用蠻力或(huo)尖銳工具(ju),避免孔闆(pan)變形和工(gong)作面劃傷(shang);③安裝密封(feng)圈應檢查(cha)有☁️無破損(sun)情況;④更🌍換(huan)下來的孔(kong)闆應妥善(shan)保存，防生(sheng)鏽、防擠壓(ya),運送途中(zhong)避免磕碰(peng)。
　　如果單一(yi)孔闆能夠(gou)滿足計量(liang)範圍的要(yao)求,則更應(ying)該注意定(ding)期的檢查(cha)與維保。孔(kong)闆長時間(jian)未更換,受(shou)工藝💜介質(zhi)沖刷、腐蝕(shi)、雜質堆積(ji)等因素的(de)幹擾,其工(gong)作面易産(chan)生沖刷磨(mo)損📱、孔闆變(bian)⛱️形、工作面(mian)結垢等。對(dui)☁️此人員未(wei)能及時檢(jian)✌️查發現,也(ye)會造成計(ji)量數據的(de)🌐偏差。
3提高(gao)計量精度(du)的措施
3.1優(you)化流程減(jian)少操作失(shi)誤
　　以某海(hai)上油田爲(wei)例,該油田(tian)共有油井(jing)數23口,其單(dan)井🌈産😍氣量(liang)分布🚶由低(di)到高的範(fan)圍約爲(3x102)~(9x10*)m'/d。由(you)于該油田(tian)油井産✊氣(qi)量範圍波(bo)動較大,單(dan)一開口尺(chi)寸孔闆的(de)滿刻度量(liang)程無法滿(man)足單井計(ji)量要求(表(biao)1),需要頻繁(fan)更換孔闆(pan)。人員技能(neng)水平的差(cha)異，将不可(ke)避免地帶(dai)來操作失(shi)誤的情況(kuang),影響計量(liang)精度。爲此(ci)通過對計(ji)量分離器(qi)生産流😍程(cheng)進行優化(hua)設計,擴大(da)孔闆流量(liang)計的測量(liang)範圍以減(jian)少人員直(zhi)接接觸所(suo)引起的操(cao)作失誤。
 
　　通(tong)過在原油(you)井計量分(fen)離器氣相(xiang)出口增加(jia)1路氣相計(ji)量管線和(he)🔆高級 一體(ti)化孔闆流(liu)量計 ,實現(xian)不同氣量(liang)的油井在(zai)不拆卸更(geng)換孔闆的(de)情況下,利(li)用切換流(liu)程使用相(xiang)對應的測(ce)量範圍的(de)孔闆進行(hang)計量♻️。
　　此次(ci)改造後,将(jiang)2台高級一(yi)體化孔闆(pan)流量計分(fen)别裝入1.0658in(27.071mm)及(ji)2.531in(64.287mm)尺寸的孔(kong)闆,以實現(xian)大孔闆和(he)小孔闆對(dui)該油田全(quan)部油井産(chan)氣量測量(liang)範圍的全(quan)覆蓋,操作(zuo)人員隻需(xu)開關閥門(men)，即可完成(cheng)大小孔闆(pan)的流程切(qie)換,避免了(le)頻繁更換(huan)孔闆造成(cheng)損壞。在減(jian)少人員工(gong)作量與工(gong)作強度同(tong)時，有效提(ti)升了孔闆(pan)流量計的(de)計量❤️精度(du)(圖3、圖4)。
 
3.2定期(qi)檢查與維(wei)保
　　針對上(shang)述産生計(ji)量誤差的(de)原因分析(xi)中可以看(kan)出，通過對(dui)孔☔闆流量(liang)計的維護(hu)，可以消除(chu)大部分的(de)影響因⛷️素(su)。例如:①定👨‍❤️‍👨期(qi)對取壓管(guan)線以及流(liu)量計腔室(shi)的積液排(pai)放;②通過拆(chai)檢可以及(ji)時發現孔(kong)闆及測量(liang)腔室淤泥(ni)污垢并及(ji)時👣進行清(qing)理♌;③人冬季(ji)前相關管(guan)線、儀表附(fu)件等的保(bao)溫檢查;④儀(yi)表變送器(qi)🈲定期檢查(cha)、排🙇🏻放、标定(ding)，消除零點(dian)漂移等因(yin)素♈造成的(de)誤差。在管(guan)理制度上(shang),應㊙️建立相(xiang)關的程序(xu)(周檢、月檢(jian)、年檢),并及(ji)時🏃‍♀️更新,加(jia)強相關技(ji)能培訓,增(zeng)強員工責(ze)任心。
 
4結論(lun)
　　對于新投(tou)産施工投(tou)用的流量(liang)計,其測量(liang)誤差産生(sheng)的♉原因多(duo)是安裝不(bu)規範或錯(cuo)誤安裝所(suo)緻。對于已(yi)長時間投(tou)用的流量(liang)計,測量誤(wu)差産生的(de)原因多是(shi)維護不及(ji)時.操✌️作失(shi)誤或工藝(yi)方面的原(yuan)因所緻。綜(zong)上所述，通(tong)過相關的(de)分析找出(chu)💰流量計測(ce)量誤差産(chan)生的原因(yin)并采取改(gai)善措🙇‍♀️施,才(cai)能保障生(sheng)産正常運(yun)💋行。

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