孔板流量计在天然气中选购安装使用及问题详解

    本文主要介绍了简易孔板流量计的结构，工作原理及安装要求在桃2区块生产过程中的应用情况，并分析了影响孔板流量准确性的因素及制作安装时应该注意的一些问题。

1、引言：
  目前我厂单井计量均采用旋进漩涡流量计.由于其价格较高、量程范围相对较小.且在运行中受气井工况(产液)及外界环境条件变化的影响.计量偏差较大、故障率较高直接影响着现场生产二因此在桃2区块开展了简易孔板流量计应用试验以优选出适合现场生产的计量装置及仪表。

2、简易孔板流量计的结构原理及安装要求：
2.1、简易孔板流量计结构：
  简易孔板流量计是由一次检测件(节流件)和二次装置(差压变送器和流量显示仪)组成二节流件采用简易孔板.孔板孔径为(11.21mm-29.9mm).差压变送器范围0一40hPa，输出信号4-20mt1.供电电源12VDC。
2.2、工作原理：
  充满管道的流体流经管道内的节流装置.在节流件附近造成局部收缩.流速增加.在其上、下游两侧产生静压力差。

图1孔板流量计工作原理

2.3、单井流量数据远传：
  将差压变送器信号接人RTU进行差压采集计量压力采用井口油压的压力值.由于井口无温度测量仪表.计量夏季温度采用系统自设温度12°C;.冬季温度采用系统自设温度6°C。在集气站上位机采集到单井数据之后计算流量.在集气站站控上集成孔板流量计监控画面.即做出瞬时流量和历史数据画面.对数据进行显示并存储.自动生成报

图2孔板流量计站控系统报表
2.4、安装要求：
 (1）差压变送器引压管方向:差压变送器导压管安装方向必须与水平面保持垂直。
 (2)孔板流量计的孔板方向不能安装错误.孔板法兰上标示“H'’为高压端.为气体的进口.标示为“L".为低压端.为气体的出口.安装流程图如下图所示:

图3简易孔板流量计安装流程图

3、2010年简易孔板流量计试验情况：
   2010年.我厂在桃2-9-18、桃2一2一21等6口单井先后开展了简易孔板流量计与旋进漩涡流量计性能对比试验二试验中.在井口截断阀和下游闸阀之间先安装旋进漩涡流量计.再在旋进漩涡流量计下游串联一台孔板流量计二为改善孔板计量装置安装、运行条件.以提高其运行的准确可靠性.针对部分重点环节进行了优化、改进二    (1)安装位置:将计量装置安装于井口水平管段上(远离井口针阀、紧急截断阀等阴流件).并利用水平工艺管段作为流量计的计量直管段(远大于前10D、后5D计量直管段配置).以***大限度改善计量介质流众。
    (2)取压管路:将原水平安装、管径较小的取压管路改为垂直安装、加粗处理(。18mm).并尽可能缩短取压管长度.以有效防止管线积液、冻堵;简易孔板流量计现场安装情况如下图所示:    注:下图为配置进口差压变送器(罗斯蒙特3051)的简易孔板流量计;下图为配置国产双法兰差压变送器的简易孔板流量计。   试验初期.经试验发现国产双法兰差压变送器(西安安森、西安华恒.精度等级0.5级)质量不过关.变送器故障率高.现场经常出现变送器零漂大、显示差压死值、变送器显示零等.导致计量数据不稳定二***后选用进口差压变送器(罗斯蒙特3051.精度等级0.1级)后.简易孔板流量计运行较为稳定二通过与井口串联的智能旋进漩涡流量计数据比对.二者偏差较小.平均约为2.6%。

图4进口罗斯蒙特差压变送器 图5国产安森差压变送器

    经过6个月的试验.通过合理优化、简化简易孔板计量装置.使流量计的计量精度得到了基本保证.且运行稳定、冬季运行未发现孔板、仪表冻堵.价格相对便宜、维护管理较为简单.基本可以满足现场的实际需要。

表1分类表

3.1、2011年桃2区块简易孔板流量计运行情况：
   为进一步解决引压管冻堵问题.2011年对简易孔板流量计引压管再次进行改造.引压管做的粗而短( 18mm)，取压阀用球阀取代针阀，并选择垂直向上安装，有效地预防了引压管冻堵问题。2011年在桃2区块对已损坏的华海、福鑫、苍南、航天等流量计进行更换，安装46套简易孔板流量计，对简易孔板流量计的稳定性，准确性及冬季运行情况进行进一步考察。

图6改造后的简易孔板流量计
3.1.1、计量稳定性：
  分别选取产气量在0.5万方、1.0万方、2.0万方三口单井在4天同一时间内进行了稳定性分析二

图7  0. 5万方以下流量计运行情况及曲线 图8  1. 0万方以上流量计运行情况及曲线图 图9  2. 0万方以上流量计运行情况及曲线图 
    通过流量计现场计量数据稳定性可以看出，简易孔板流量计在气量0.5万方以上的时候运行平稳，计量准确，接近核产气量二而气量在0.5万方以下时由于单井带液量大、含固体杂质多等原因，对流量计计量影响较为严重，计量数据波动幅度大二3.1.2计量准确性    选取了产气量在2.0万方的一口单井某一时期进行了准确性分析(表2）。

    注:2012-1-5计量偏差较大，由于气量流态不稳定造成    通过流量计现场计量数据准确性可以看出，简易孔板流量准确，跟核产气量平均偏差3.43%，接近核产气量.1.3冬季运行过程中流量计冻堵情况    虽然现场流量计已全部做了保温，但冬季运行过程中前后发现有4台简易孔板流量计发生冻堵现象二其中有:桃2_6_3、桃2_17_21、桃2_6,_10、桃2_6,_14二桃2_6,_3井因差压变送器引压管水平安装，致使导压管取压口冻堵，剩余3口井都是单井含液量大，孔板流量计截流造成变送器下取压口冻堵。

4、造成计量偏差的原因斗：
4.1、计量介质条件影响：
  井口天然气未经气液分离，成份复杂、流态不稳定，难以满足计量装置对计量介质的基本要求;斗.2计量装置配套标准较低    单井计量装置加工精度较低，安装方式不规范(垂直安装于井口针阀下法兰处)且无计量直管段，必然导致较大的系统误差;斗.3流量计算方式粗略    简易孔板流量计，采用远程读取井口压

表2示意表

力、差压、温度数据，并依据站控自编程粗略计算井口流量，可靠性较低。在计量程序中对温度、密度等进行实时修正。 基于上述原因，现场技术人员在单井流量计算程序中，引人流量修正系数(依据实际偏差系数，确定修正系数)对各单井计量数据修正，实现气井的相对准确计量。

5、目前存在的问题：
   (1)井口差压变送器数据正常，桃2-1站站控系统及中心站流量数据通讯故障，经常出现丢包、通讯中断现象。
   由于桃2-1站采用无线网桥，单井数据采集均通过视频服务器，由于视频服务器连续采集数据，占用带宽较大，且单井供电系统无风机，经常造成单井馈电、电压不稳，网桥无法正常工作，经常出现数据丢包、通讯中断等情况。冬季运行过程中存在冻堵问题二虽然按照要求简易孔板流量计全部做了保温，但由于单井产液现象，致使流量计冬季运行冻堵现象无法避免。

6、结论：  
  简易孔板开展试验应用以来近4个月，未发生差压变送器损坏、孔板磨损等情况二简易孔板流量计运行稳定、价格相对便宜、维护管理较为简单，基本可以满足现场的实际需要简易孔板流量计量程比窄，不适用于流量变化较大的场合;  
   对于每天产气量5000方/天以下的单井，由于孔板孔径太小(小于l10mm)，节流严重，易造成孔板冻堵，而且计量误差较大，稳定性较差，因此建议5000方以下的气井建议选取DN32D的旋进漩涡流量计(量程范围60-1440m3/d)进行计量。
   对于产液量较大的井，不适合安装简易孔板，容易造成简易孔板流量计引压管冻堵。