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孔板流量计在在高酸性酸气计量近况和存在的问题阐发

作者: 来源: 公布时候:2022-02-17 14:49:00

择要 以普光高含硫化氢气田为例,介绍了孔板流量计在高酸性气田集输站场单井加热炉、计量分离器、外输管线处的利用近况。阐发了孔板流量计在利用过程中容易产生堵塞的启事,阐述了导压体系容易产生的引压管积液、引压管堵塞、节流装配冲刷磨蚀、密封圈、均衡阀渗漏等问题。现场实施的保护保养、溶硫解堵、蒸汽解堵等办法获得了较好的利用结果。

 
川西南的普光高含硫化氢气田属超深、高含硫、高压、复杂山地气田,出井自然气含杂质较多,沿工艺管线、装备至上而下压力、温度等身分梯度转变,导致单质硫及其他杂质堆积,气质、气流前提无法到达相关标准规定请求,容易产生计量偏差。切磋现场工况中容易呈现的孔板堵塞、引压管积液或堵塞对计量精确度的影响,和为消弭或降落影响而采纳的办法。 
 
1、孔板流量计的事情道理
孔板流量计是一套流量测量装配,由节流装配、旌旗灯号引线、二次仪表体系构成。节流装配包含标准孔板、取压装配(孔板夹持器)和上下流测量管,首要感化是使管道中活动的流体产生静压力差[1]。充满管道的自然气在流经管道内的节流装配(孔板)时,流束将在节流件处构成部分收缩,从而使流速增加,压力降落,在节流件上下流便产生了压差,流量越年夜,产生的压差越年夜;流量越小,产生的压差越小。在已知有关参数的前提下,按照活动持续性道理和伯努利方程可以推导出差压与流量之间的关系,从而可以计较出流量的年夜小。 
 
2 孔板流量计在高酸性气田的利用环境
2.1 普光气田自然气特性
普光气田是目前海内已探明并投入开辟的H2S 和CO2含量zui高的气田,生产的自然气中H2S含量达13%~18%,CO2含量达8.6%,是典范的高酸气田,生产过程中存在着装备装配的元素硫堵塞、H2S 腐蚀及CO2的弱酸腐蚀等问题。 
 
2.2 普光气田集输站场孔板流量计的利用近况
孔板流量计是目前集气站场利用较为遍及的计量装配,具有布局简朴、操纵便利、经济实惠的特性。普光气田集输体系设置有多井轮换计量组合装配,首要用于实现多口气井气液分离后别离进行计量的一种分离分输计量组合装配。普光气田集输站场的自然气计量,采取的是孔板节流计量,此中在单井加热炉、计量分离器、外输管线处均装置有孔板计量装配。 
 
1)加热炉计量装配。装置在加热炉计量管段
上的高级孔板阀是针对单井进行计量的装配,该装配前没有设置气体分离体系。未经气液分离并加杂着一些缓蚀剂的异化自然气,颠小节流降压后,进入孔板装配进行计量。杂质对孔板阀的利用寿命及计量的精确性影响很年夜。 
 
2)分离器计量装配。计量分离器的高级孔板
阀装置在分离器气相出口,是对单井产量进行精确计量的现场计量装配,由卧式重力式分离器和孔板计量装配构成。单井自然气在分离器内颠末气、 液、固体杂质分离后,再对气、液别离进行的计量。
 
此处计量数据较为精确,是各单井公道配产的根据地点。
 
3)外输计量装配。外输计量孔板阀装置在外输计量直管段上,是对整座集气站所有气井产出的异化自然气进行计量。
 
普光气田集气站的外输体系采取的是气、液混输湿气运送设想,此处的管径年夜、输气压力不变。加元素硫在前面管线、汇管、计量分离器等装备的分离、沉降,造成此处的元素硫堵塞较少,对计量的影响较小。 
 
3 孔板流量计在利用中存在的问题
3.1 被测流体特性的影响
GB/T 21446—2008《用标准孔板流量计测量自然气流量》标准中规定,经由过程孔板的自然气是经污染措置后的自然气,气流是均匀单相的牛顿流体。若气体中含有的固体或液体微粒成均匀分离状况,且质量分数不超越2%,也可以为是均匀单相的牛顿流体。流经孔板之前的气流流束应与管道轴线平行,气流活动应为充分生长紊流且无旋涡,管道横
截面所有点上的旋涡角小于2°即以为无旋涡。但是因为川西南高含硫化氢气田属超深、高含硫、高压、复杂山地气田,出井自然气含杂质较多,沿工艺管线、装备至上而下压力、温度等身分梯度转变,导致单质硫及其他杂质堆积,气质、气流前提达不到相关标准规定请求,容易产生计量偏差[2]。 
 
3.1.1 堵塞物构成机理
1)化学溶解和化学堆积。含硫自然气中存在着一个对单质硫的溶解和堆积有着很年夜影响的化学均衡。加拿年夜Albert Sulfur ResearchLdt的研究表白,在地层前提下,元素硫与H2S产生反应可构成一种多硫化氢物质。
 
含硫气藏开辟时,多硫化氢自然气在穿过递减的压力和温度剖面时,反应均衡点产生转变,多硫化氢分化,天生单质硫。当气相中溶解的元素硫到达临界饱和度时,元素硫跟着压力的继续降落而析出。分化出的硫量到达必然值,流体气动力不足以照顾固态颗粒硫时,元素硫就会堆积在管壁并聚集起来,这一堆积过程首要产生的是化学反应。
 
2)物理溶解和物理堆积。稠密流体(地层前提下时为地层自然气)对单质硫的物理溶解与剖析才气也有很年夜影响。在油藏储集层低温高压的环境下,自然气对单质硫有很年夜的溶解度。当含硫自然气藏投入开辟后,跟着压力、温度的不竭降落,元素硫的溶解度也呼应降落。一旦压力、温度降落光临界值以下,便会丰年夜量的单质硫析出。当析出的硫
量到达必然值,且流体气动力前提不足以照顾硫的固态颗粒时,这些析出的硫便会堆积上去,这一堆积过程主如果物理转变。 
 
3.1.2 堵塞对计量的影响
从现场勘查及堵塞物构成机理可知,高含硫化氢气田在生产运行过程中所带出的酸液色彩呈黄色或浅黄色,经化验和阐发判定首要含单质硫。在平常洗濯集气站高级孔板阀计量体系时发明,管 壁、整流器、孔板、导压体系附着丰年夜量单质硫等杂质,更存在整流器整流孔几近被完整堵塞的环境。这些杂质不但使得流量计导压体系不克不及精确地登科静压、差压等参数,还使整流器落空原本的整流感化,气体的流态产生转变,影响计量的精确度。是以,按期洗濯流量计和处理工艺体系内硫堆积是进步计量精确度的关头。而实验成果表白,杂质形态受温度影响也较年夜,保持计量装配表里部处于较低温度对减少硫堆积、进步计量精确度尤其明显。 
 
1)堵塞导致计量直管段直径转变。从生产过程中发明,跟着运行时候的增加,计量装配上下流的直管段会逐步呈现堆积硫,直接导致直管段的直径变小,严峻时如图1所示,造成气的活动范围减小。
计量直管段堵塞
2)整流器堵塞导致整流结果降落。气体经由过程节流装配的活动必须是保持层流。在气体流经孔板前,其流束必须与管道轴线平行,不得有紊流。而为了保持颠末孔板阀时的气体流态为层流,集气站各孔板计量装配前均装置了整流器,但在实际运行中,整流器常常呈现筛孔堵塞的征象,严峻时如图2所示,导致流态产生转变,落空整流感化。 
 
3)孔板阀阀腔内、孔板及晋升导板上附着杂质过量。对集气站的高级孔板阀拆洗时,发明高级孔板阀的孔板上、导板和腔内附着年夜量的单质硫等。这些杂质会对孔板的锋利度产生不良影响,导致计量不精确,同时也会导致孔板无法一般的提取,给高级孔板阀的按期洗濯事情造成不便。
整流器堵塞
3.2 导压体系问题
引压管zui容易呈现的问题是有积液和堵塞。 
 
3.2.1 引压管积液
因为自然气中含有水分,会呈现引压管积液征象。这类积液常常会造成流量计测量失真,导致变送器的输入呈现颠簸。在酷寒的夏季很容易造成冻堵,zui终导致流量计无法一般运行。是以,需求按期对积液进行排放。 
 
3.2.2 引压管堵塞
因为测量介质自然气中含有单质硫等杂质,介质黏稠,会导致引压管堵塞。如不按期排污,引压管更容易堵塞,乃至导致杂质固化。一旦产生上述环境,流量计将无法一般运行。是以,要按期排污或疏浚。
 
遵循规定,集气站(包含集气总站)对引压管进行周期性排堵,夏季每班一次,夏季每天一次。另 外,集气总站当产量降落约 20×104 m3时,及时对岛旯管、五阀组进行加强解堵。因为频繁解堵会降落五阀组的密封性,需求每年改换一次五阀组。 
 
3.2.3 节流装配钝化
孔板流量计的流出系数C是在标准尝试室前提下进行校准标定的。当孔板和孔板夹持器或孔板入口直角锋利度未到达标准请求时,会引发气体流态畸变,使流出系数C值改变,zui终影响流量计精确度。小孔径孔板入口边沿轻微的磨圆会引发流量测量值5%的负偏差;而高含硫自然气具有较强的腐蚀性,严峻磨蚀和中等沾污的孔板也会引发12%的负偏差。别的,高压流体的冲刷也会导致标准孔板的入口直角锋利度产生钝化[4]。严峻钝化时会使流出系数偏移1%~2%。在流量计较中,对孔板入口直角锋利度的切确修改造成很年夜的坚苦。2017年2季度,对某区块16座集气站合计65套高级孔板阀洗濯过程中,发明不合程度毁伤的孔板共8块,占全数孔板的12.3%。明显,按期查抄孔板包管流出系数C值的不变对进步计量精确度也很首要。
 
3.2.4 密封圈、均衡阀渗漏
川西南高含硫化氢气地步层自然气不但存在流速快,还存在气质组分复杂的特性。按照对残酸液进行取样,发明黏度较高、成分复杂。别的,因为气田开辟采取持续加注缓蚀剂的防腐工艺,而缓蚀剂黏度年夜,易与堆积物连络,构成颗状物质。在实际生产中,密封圈与孔板之间、均衡阀密封部分容易堆积杂质或毁伤(图3)。气体流经孔板时直接从孔板外边沿和上腔渗漏至下流,导致计量偏低。
密封圈损坏
4 建议
4.1 加强流量计的保护保养
加强流量计各部位按期保护保养。每周对孔板阀操纵查抄一次,每个月对孔板洗濯一次,包管孔板阀操纵一般,孔板洁净、无毁伤。每活动一次滑阀,就加注一次密封脂,包管滑阀周到不漏,密封杰出。保持孔板阀大要洁净,油漆无零落、锈蚀,铭牌清楚,零部件齐备无缺,无表里渗征象,可动部分矫捷好用。除按期洗濯保养以外,可采取公用电磁加热器对孔板流量计测量管段按期进行加热除垢,以减少因管道结垢变径对计量的影响。同时,标准装置引压管伴热体系,以减少引压管堵塞征象[5]。 
 
4.2 实施有效的解堵办法
4.2.1 溶硫剂解堵
溶硫剂MDEA(二甲基二硫等异化物)是一种非常高效的消弭元素硫堆积堵塞的解堵剂,解堵结果明显。但溶硫剂具有极强的腐蚀性,容易造成装备附件破坏(如孔板密封垫圈、晋升轴密封胶圈等)。是以仅在已完整被单质硫堵塞、装备材质许可的前提下小范围利用。 
 
4.2.2 蒸汽解堵
开端时对孔板阀内的元素硫堵塞采取净水冲刷的体例进行措置,但结果不睬想,附着在晋升轴齿轮、导板齿缝和滑板上的部分杂质无法完整被洗濯失落,杂质仍然会对孔板阀的一般操纵造成影响。 颠末实验,用高压蒸汽冲刷的体例较好。高压蒸汽不但能将阀腔内的元素硫杂质冲刷洁净,还能将阀腔内残存的缓蚀剂、密封脂等杂质冲刷洁净,不留死角,对阀体内的附件也不会造成伤害。洗濯结束后,阀门操纵矫捷、可靠,投入运行后持续生产时候长,洗濯结果非常明显。 
 
4.3 及时改换计量分离器高级孔板阀孔板密封垫圈
现场实际操纵过程中发明,计量分离器高级孔板阀孔板的橡胶密封垫圈利用一个月摆布就会呈现腐蚀老化。是以,每个月对计量分离器高级孔板阀进行一次保护保养,对见效的橡胶密封垫圈及时进行改换。目前,实验利用耐腐性更强的四聚氟乙烯质料替代橡胶制作孔板密封垫,利用结果较好。 
 
5 结论
高酸气田集气站场利用的高级孔板阀,是站场自然气计量的首要装备,在运行过程中遭到所计量介质的性子、压力、温度和本身材质、布局等多种身分的影响,造成操纵坚苦、计量不精确等问题,严峻影响现场的宁静安稳生产。
 
在目前无法改变自然气高含 H2S 的客观环境下,经由过程现场实际事情,提出了一些解堵、维修保养的体例,获得了必然的结果。经由过程以上一系列的保护保养办法和改进事情,能更好地处理高级孔板阀在平常利用过程中呈现的问题,包管孔板阀的宁静运行和自然气计量的精确。

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