摘要:孔闆(pǎn)流量(liàng)計 廣泛應(yīng)用于(yú)石油石化(huà)行業(yè)，是獲取海(hǎi)上油田油井、氣(qì)井天(tiān)然氣(qì)産量的重(zhòng)要計量工(gōng)具。但(dàn)在長時間(jiān)生産運行過程(chéng)中，孔闆(pǎn)流量計的計量數據會(huì)産生一定的誤(wù)差。産生這些誤(wù)差的原因很多(duō)，通過對孔闆測(cè)量原(yuán)理的研究，結合現(xiàn)場實際(jì)運行(háng)情況，分析可能影響孔闆(pǎn)流量計計(jì)量精(jīng)度的因(yīn)素，并在(zài)此基礎上提出相應的工(gōng)藝流程(chéng)改進措施，以(yǐ)提高(gāo)天然氣産量計量的正确(què)率，爲油(yóu)氣井精細管理提(tí)供可(kě)靠、正确的數據(jù)支持。
1孔闆(pǎn)流量(liàng)計工作原理
　　孔(kǒng)闆流(liú)量計具有結構(gòu)簡單(dān).安裝簡便.使用可靠(kào)等特點，是海上(shàng)油田油氣井計(jì)量時最(zuì)常用的(de)流量計。它是由(yóu)節流裝置(孔闆(pǎn)).取壓裝置、緊固裝置(zhì)和附(fù)件組(zǔ)成。孔(kǒng)闆(pǎn)流(liú)量計的工(gōng)作原理是(shì)利(lì)用流(liú)體(tǐ)節流(liú)的原(yuán)理，也(yě)就是當充(chōng)滿管(guǎn)道的流體(tǐ)流經管道(dào)内的節流裝置(zhì)時,流(liú)體将(jiāng)在節(jiē)流件(jiàn)處形成局(jú)部收縮,從(cóng)而使流體(tǐ)的(de)流(liú)速增(zēng)加，靜(jìng)壓(yā)力(lì)降低(dī)，于是在節(jiē)流件前後産生(shēng)了靜壓力差。由(yóu)于其與流量存在着(zhe)--定的函數(shù)關系(xì)，流體的(de)流速越(yuè)大,産生的壓差(chà)也越大(dà),可(kě)通過(guò)孔闆前後(hòu)兩端(duān)的取(qǔ)壓裝置将(jiāng)差壓信号傳送給差壓(yā)變送器(qì),再轉換成模拟(nǐ)信号輸出,通過遠程的(de)流(liú)量計(jì)算(suàn)儀,實現流體(tǐ)流量的計(jì)量(圖1)。
 
　　這種測量流量(liàng)的方法以(yǐ)水力(lì)學的(de)能量守恒(héng)定(dìng)律和流動連(lián)續性(xìng)方程(chéng)爲基礎。天然氣(qì)質量流量計算基本(běn)公式(shì):
 
　　式中:qm爲天(tiān)然氣質量流量(liàng);ρ1爲天然(rán)氣在操(cāo)作條件下.上遊(yóu)取壓孔處(chù)的密(mì)度,可(kě)通過計算(suàn)或實測得(dé)出;c爲(wèi)流出系(xì)數;β爲(wèi)直(zhí)徑比(bǐ)，β=d/d;d爲(wèi)操作條(tiáo)件孔(kǒng)闆開(kāi)孔直(zhí)徑;d爲(wèi)操作條件上遊測量管内(nèi)徑;ε爲可膨(péng)脹性(xìng)系數;△p爲上下遊取壓孔(kǒng)位(wèi)置上(shàng)所取(qǔ)得.的靜壓力(lì)差。
　　按天然氣在操作條件下(xià)和在标準(zhǔn)參比(bǐ)條件下密(mì)度與其溫度、壓力的(de)關系，并引人與(yǔ)幹空(kōng)氣的相對(duì)性推導計(jì)算實(shí)用公式(shì)。天然氣(qì)在标(biāo)準參比條(tiáo)件(jiàn)下(xià)的體(tǐ)積流(liú)量計算實用公(gōng)式:
 
　　式中:qvm爲天然氣在标(biāo)準參比(bǐ)條件下的體積(jī)流量;avn爲體積流(liú)量計量系數(其(qí)值視計(jì)量單位而定(dìng),秒(miǎo)體積流(liú)量(m³/s)計(jì)量系數爲(wèi)3.179×10-6);e爲漸近(jìn)速度系(xì)數;fg爲(wèi)相對密度(dù)系數;fz爲超壓縮(suō)系數;fr爲流動溫(wēn)度系數;p1爲孔闆(pǎn)上遊(yóu)側取壓孔(kǒng)氣流絕對(duì)靜(jìng)壓。
　　由上述公式可(kě)以看出,氣體的體積(jī)流量qvn與孔(kǒng)闆開孔直徑d、上(shàng)下遊(yóu)取壓孔位置上所取得的靜壓力(lì)差△p有着密切(qiē)的(de)關系。
2.1流量(liàng)計安裝不合(hé)理
　　孔闆流量(liàng)計(jì)的安(ān)裝(zhuāng)應符合(hé)相應的安裝規(guī)範。根(gēn)據gb/t21446--2008《用(yòng)标準(zhǔn)孔(kǒng)闆流量(liàng)計測(cè)量天(tiān)然氣(qì)流量(liàng)》,節流裝置(zhì)應安(ān)裝在(zài)2段(duàn)具有等(děng)直徑(jìng)的圓(yuán)形橫(héng)截面的直(zhí)管段(duàn)之間,毗(pí)鄰孔闆(pǎn)的上(shàng)、下遊直管(guǎn)段應符合一定(dìng)的技術(shù)要求。一(yī)般情況下(xià),海上油田孔闆安裝(zhuāng)要求爲:毗鄰孔闆的上遊直管(guǎn)段長度應爲10d(d爲(wèi)測量管内徑),下(xià)遊直管段長度(dù)應爲5d。在(zài)實際安(ān)裝的過(guò)程(chéng)中基本可(kě)以滿足要(yào)求(qiú),但往往--些細節問題(tí)會被忽(hū)視，也會(huì)造(zào)成安裝誤差，如:直管(guǎn)段内璧粗(cū)糙度(dù)不符合(hé)要求,引(yǐn)起誤差;施工人員領(lǐng)料(liào)、用料不(bú)符合規範(fàn),實際(jì)安裝管道與設(shè)計要求(qiú)不(bú)符等(děng)。
2.2取壓與氣流(liú)異常
　　從地層中開采出的(de)原油進(jìn)人油(yóu)井計(jì)量分(fèn)離(lí)器進(jìn)行油氣(qì)水三相分(fèn)離,這一過程(chéng)中(zhōng)，當出現天然氣氣液分離效(xiào)果不好或分離(lí)器内部結構(gòu)件(波紋闆(pǎn)、捕霧(wù)器)故(gù)障破(pò)損時,也會産生(shēng)不利(lì)的影(yǐng)響因(yīn)素。如(rú):①會使導壓(yā)管路(lù)、測量腔室(shì)在長(zhǎng)時間(jiān)使用(yòng)中産生積水、積(jī)油現(xiàn)象(xiàng),嚴重的(de)情況(kuàng)下原油中(zhōng)的油(yóu)泥及(jí)顆粒(lì)也會進入導壓(yā)管,發(fā)生(shēng)堵塞,從(cóng)而影響計取壓的正(zhèng)确性,造成(chéng)計量誤差(chà)(圖(tú)2);②在(zài)冬季,環境(jìng)氣溫較低時,有可能(néng)會使積液産生(shēng)凍堵(dǔ),此時流量(liàng)計也(yě)不(bú)能真實(shí)地反映出(chū)孔闆(pǎn)的前後(hòu)壓差,造(zào)成計(jì)量數(shù)據不(bú)正确(què);③儀表變送(sòng)器經過長期使用,會(huì)發生相應(yīng)的零點漂(piāo)移，造(zào)成測量數據偏(piān)差。
 
　　依據gb/t21446--2008《用标準(zhǔn)孔闆(pǎn)流量計測(cè)量天然氣(qì)流量》,氣流(liú)通過(guò)孔闆(pǎn)的流動(dòng)應保持亞音(yīn)速，是(shì)穩定(dìng)或僅随時間緩(huǎn)慢變化的(de)，應避(bì)免脈動氣流。當(dāng)不能滿足(zú)孔闆(pǎn)安裝直管段的(de)長度(dù)要求時,應安裝阻流(liú)件及(jí)流動調整器,以(yǐ)保證氣(qì)流(liú)的穩定。
2.3測量範圍選(xuǎn)擇不合理(lǐ)
　　在正(zhèng)常生産中，由于(yú)油藏屬性、地層能量(liàng)、開采方式(shì)等的不同,每口油井(jǐng)的(de)生産狀(zhuàng)态與(yǔ)産量(liàng)也會不同(tóng)。單(dān)--開口尺(chǐ)寸的孔闆(pǎn)流量計的計(jì)量範圍(wéi)是固定的(de),一般(bān)情況下常(cháng)用孔(kǒng)闆的量(liàng)程(chéng)比爲1:3。實際(jì)操作中,應(yīng)根據油井的開發生産方案中(zhōng)的預測産(chǎn)氣量或已(yǐ)知産氣量(liàng)選擇與之相适(shì)應的(de)孔闆(pǎn)進行(háng)油井的(de)計(jì)量。
2.4人員操作及(jí)維護(hù)不當(dāng)
　　對高(gāo)産井與低産井的計量,由于(yú)其産氣(qì)量的(de)範圍會(huì)超(chāo)出測量(liàng)範(fàn)圍,不可避(bì)免的工作就是(shì)更換不同孔徑(jìng)的孔闆,以(yǐ)确保計量的正确性(xìng)。人員的一些操(cāo)作失誤會直接(jiē)導(dǎo)緻計量(liàng)數據(jù)不正确。對(duì)于該項操作(zuò)有着相應(yīng)的(de)嚴格要求:①孔(kǒng)闆喇叭(bā)口的朝向(xiàng)應爲(wèi)管(guǎn)線下(xià)遊方向(xiàng);②安裝拆卸孔闆(pǎn)不能使用(yòng)蠻力(lì)或尖(jiān)銳(ruì)工(gōng)具,避(bì)免孔闆(pǎn)變形和工作(zuò)面劃(huà)傷;③安(ān)裝密(mì)封圈應檢(jiǎn)查有無破損情況;④更換下(xià)來的(de)孔闆應(yīng)妥(tuǒ)善保存，防生鏽、防擠(jǐ)壓,運送(sòng)途中避(bì)免磕(kē)碰(pèng)。
　　如果單(dān)一孔闆能(néng)夠滿(mǎn)足計(jì)量範圍的(de)要求,則更(gèng)應該(gāi)注意(yì)定(dìng)期的檢(jiǎn)查與維保。孔闆(pǎn)長時間(jiān)未(wèi)更換(huàn),受工藝介(jiè)質沖(chòng)刷、腐蝕、雜(zá)質堆(duī)積等因素(sù)的幹(gàn)擾,其工作面易(yì)産生(shēng)沖(chòng)刷(shuā)磨損(sǔn)、孔闆(pǎn)變形、工作(zuò)面結垢等。對此(cǐ)人員未能及時(shí)檢查(chá)發(fā)現,也會造成(chéng)計量數據(jù)的偏(piān)差(chà)。
3提高計量精(jīng)度的措施(shī)
3.1優化流程(chéng)減(jiǎn)少(shǎo)操作失誤
　　以某(mǒu)海上油田(tián)爲例(lì),該油(yóu)田共有油(yóu)井數23口,其(qí)單井(jǐng)産氣量分布(bù)由(yóu)低到高的(de)範圍(wéi)約爲(wèi)(3x102)~(9x10*)m'/d。由(yóu)于(yú)該油(yóu)田油(yóu)井産氣量(liàng)範圍波動較大(dà),單一開口(kǒu)尺寸孔闆的滿刻度量程無(wú)法(fǎ)滿足單井(jǐng)計(jì)量要求(qiú)(表(biǎo)1),需要頻(pín)繁更(gèng)換孔(kǒng)闆。人員技(jì)能水平的(de)差異(yì)，将不(bú)可(kě)避免地(dì)帶來(lái)操作失誤(wù)的情況,影(yǐng)響計(jì)量精度。爲此通過對計(jì)量分離器生産(chǎn)流(liú)程進(jìn)行優化設計,擴大孔闆流(liú)量計(jì)的測(cè)量範圍以減少人員(yuán)直接(jiē)接觸(chù)所引(yǐn)起的(de)操作失(shī)誤。
 
　　通過(guò)在原(yuán)油井(jǐng)計量(liàng)分離器氣(qì)相出(chū)口增加1路(lù)氣相(xiàng)計量(liàng)管線(xiàn)和高(gāo)級 一體(tǐ)化孔闆(pǎn)流量計 ,實(shí)現不(bú)同氣量的油井(jǐng)在不拆卸更換孔闆的情況下(xià),利用切換(huàn)流程(chéng)使用(yòng)相對應的(de)測量範圍(wéi)的孔闆進行計(jì)量。
　　此(cǐ)次改造後,将2台(tái)高級一體(tǐ)化孔(kǒng)闆流量計(jì)分别裝入1.0658in(27.071mm)及2.531in(64.287mm)尺寸的(de)孔闆,以實現大(dà)孔闆(pǎn)和小孔闆對該油田全部(bù)油井産氣量測(cè)量範圍(wéi)的全覆蓋,操作(zuò)人員隻(zhī)需開關閥門，即(jí)可完(wán)成大(dà)小孔(kǒng)闆的流程(chéng)切換(huàn),避免了頻(pín)繁更(gèng)換孔(kǒng)闆造(zào)成損(sǔn)壞。在(zài)減少人員(yuán)工作量與工作強(qiáng)度同(tóng)時，有效(xiào)提升了(le)孔闆流(liú)量計的計(jì)量精(jīng)度(圖3、圖4)。
 
3.2定期檢(jiǎn)查與(yǔ)維保
　　針對(duì)上述産生計量誤差(chà)的原因分(fèn)析中可以(yǐ)看出，通過對孔闆流量計的(de)維(wéi)護，可(kě)以消除大部分(fèn)的影響(xiǎng)因素。例如:①定期對(duì)取壓(yā)管線以(yǐ)及流量(liàng)計腔(qiāng)室的積液排放(fàng);②通過拆檢(jiǎn)可以(yǐ)及(jí)時發現(xiàn)孔闆(pǎn)及測量腔室淤泥污垢并(bìng)及時(shí)進(jìn)行清理(lǐ);③人冬季前(qián)相關(guān)管線、儀表附件等的保溫檢查(chá);④儀表變送器定(dìng)期檢(jiǎn)查、排放、标(biāo)定(dìng)，消除零點漂(piāo)移等(děng)因素造成的誤差。在(zài)管理制度(dù)上(shàng),應建立(lì)相關(guān)的程(chéng)序(周(zhōu)檢、月(yuè)檢、年檢),并(bìng)及時更新,加強(qiáng)相關技(jì)能培訓,增強員(yuán)工責任(rèn)心。
 
4結(jié)論
　　對于新(xīn)投産(chǎn)施(shī)工投用(yòng)的流(liú)量計,其(qí)測(cè)量誤差(chà)産(chǎn)生的(de)原因多(duō)是安裝不規範或(huò)錯誤安裝(zhuāng)所緻。對于(yú)已長時間投用的流量計,測量(liàng)誤差産生(shēng)的原(yuán)因多(duō)是維護不(bú)及(jí)時.操作(zuò)失誤或工藝方面的原因所緻(zhì)。綜上所述(shù)，通(tōng)過相關(guān)的分(fèn)析找出流量(liàng)計測(cè)量誤差(chà)産生(shēng)的原因并采取改善措施(shī),才能保障生産(chǎn)正常(cháng)運行(háng)。

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