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孔板流量计偏差阐发与改进办法

作者:郑 武 来源:中海石油(中国)无限公司天津分公司辽东功课公司 公布时候:2020-05-07 14:05:34

 摘 要:孔板流量计遍及利用于石油石化行业,是获得海上油田油井、气井自然气产量的首要计量东西。但在长时候生产运行过程中,孔板流量计的计量数据会产生必然的偏差。产生这些偏差的启事很多,经由过程对孔板测量道理的研究,连络现场实际运行环境,阐发可能影响孔板流量计计量精度的身分,并在此根本上提出呼应的工艺流程改进办法,以进步自然气产量计量的精确度,为油气井邃密办理供应可靠、精准的数据支撑。

 
1 孔板流量计事情道理
        孔板流量计具有布局简朴、装置简练、利用可靠性高档特性,是海上油田油气井计量时zui常常利用的流量计。它是由节流装配(孔板)、取压装配、紧固装配和附件构成。孔板流量计的事情道理是操纵流体节流的道理,也就是当充满管道的流体流经管道内的节流装配时,流体将在节流件处构成部分收缩,从而使流体的流速增加,静压力降落,因而在节流件前后产生了静压力差。因为其与流量存在着必然的函数关系,流体的流速越年夜,产生的压差也越年夜,可经由过程孔板前后两端的取压装配将差压旌旗灯号传送给差压变送器,再转换成摹拟旌旗灯号输入,经由过程长途的流量计较仪,实现流体流量的计量(图 1)。
孔板工作原理
        这类测量流量的体例以水力学的能量守恒定律和活动持续性方程为根本。
 
       自然气质量流量计较根基公式:
QQ截图20200507141038.jpg
式中: mq 为自然气质量流量;ρ1 为自然气在操纵前提下上游取压孔处的密度,可经由过程计较或实测得出;C 为流出系数;β 为直径比,β = d D/ ;d 为操纵前提孔板开孔直径;D 为操纵前提上游测量管内径;ε为可收缩性系数;Δp 为上下流取压孔地位上所获得的静压力差。
 
        按自然气在操纵前提下和在标准参比前提下密度与其温度、压力的关系,并引入与干氛围的相对性推导计较合用公式。
自然气在标准参比前提下的体积流量计较合用公式:
QQ截图20200507141042.jpg
       式中: vn q 为自然气在标准参比前提下的体积流量;Avn 为体积流量计量系数(其值视计量单位而定,秒体积流量(m3/s)计量系数为 3.179×10-6);E 为渐近速率系数;FG 为相对密度系数;FZ 为超紧缩系数;FT为活动温度系数;P1 为孔板上游侧取压孔气流绝对静压。
 
        由上述公式可以看出,气体的体积流量 vn q 与孔板开孔直径 d 、上下流取压孔地位上所获得的静压力差 Δp 有着紧密密切的关系。
 
2 计量偏差的启事阐发
2.1 流量计装置不公道
        孔板流量计的装置应适合呼应的装置标准。按照 GB/T 21446—2008《用标准孔板流量计测量自然气流量》,节流装配应装置在 2 段具有等直径的圆形横截面的直管段之间,毗邻孔板的上、下流直管段应适合必然的技术请求。一般环境下,海上油田孔板装置请求为:毗邻孔板的上游直管段长度应为 10 D(D为测量管内径),下流直管段长度应为 5 D。在实际装置的过程中根基可以满足请求,但常常一些细节问题会被忽视,也会造成装置偏差,如:直管段内壁粗糙度不适合请求,引发偏差;施工职员领料、用料不适合标准,实际装置管道与设想请求不符等。
 
2.2 取压与气流异常
       从地层中开采出的原油进入油井计量分离器进行油气水三相分离,这一过程中,当呈现自然气气液 分离结果不好或分离器外部布局件(波纹板、捕雾器)毛病破坏时,也会产生倒霉的影响身分。如:①会使岛旯管路、测量腔室在长时候利用中产生积水、积油征象,严峻的环境下原油中的油泥及颗粒也会进入岛旯管,产生堵塞,从而影响计取压的精确性,造成计量偏差(图 2);②在夏季,环境气温较低时,有可能会使积液产生冻堵,此时流量计也不克不及实在地反应出孔板的前后压差,造成计量数据不精确;③仪表变送器颠末持久利用,会产生呼应的零点漂移,造成测量数据偏差。
孔板油泥污垢
 
       根据 GB/T 21446—2008《用标准孔板流量计测量自然气流量》,气畅经由过程孔板的活动应保持亚音速,是不变或仅随时候迟缓转变的,应避免脉动气流。当不克不及满足孔板装置直管段的长度请求时,应装置阻流件及活动调剂器,以确保气流的不变。
 
2.3 测量范围挑选不公道
       在一般生产中,因为油藏属性、地层能量、开采体例等的不合,每口油井的生产状况与产量也会不合。单一开口尺寸的孔板流量计的计量范围是牢固的,一般环境下常常利用孔板的量程比为 1∶3。实际操纵中,应按照油井的开产生产计划中的瞻望产气量或已 知产气量挑选与之相适应的孔板进行油井的计量。
 
2.4 职员操纵及保护不当
       对高产井与低产井的计量,因为其产气量的范围会超出测量范围,不成避免的事情就是改换不合孔径的孔板,以确保计量的精确性。职员的一些操纵失曲解直接导致计量数据不精确。对该项操纵有着呼应的严格请求:①孔板喇叭口的朝向应为管线下流标的目标;②装置装配孔板不克不及利用蛮力或锋利东西,避免孔板变形和事情面划伤;③装置密封圈应查抄有没有破坏环境;④改换上去的孔板应妥当保存,防生锈、防 挤压,运送途中避免磕碰。如果单一孔板可以或许满足计量范围的请求,则更应当重视按期的查抄与维保。孔板长时候未改换,受工艺介质冲刷、腐蚀、杂质聚积等身分的滋扰,其事情面易产生冲刷磨损、孔板变形、事情面结垢等。对此职员未能及时查抄发明,也会造成计量数据的偏差。
 
3 进步计量精度的办法
3.1 优化流程减少操纵失误
       以某海上油田为例,该油田共有油井数 23 口,其单井产气量漫衍由低到高的范围约为(3×102)~ (9×104)m3/d。因为该油田油井产气量范围颠簸较年夜,单一开口尺寸孔板的满刻度量程无法满足单井计量请求(表 1),需求频繁改换孔板。职员技术程度的 差别,将不成避免地带来操纵失误的环境,影响计量精度。为此经由过程对计量分离器生产流程进行优化设想,扩年夜孔板流量计的测量范围以减少职员直接打仗所引发的操纵失误。
孔板尺寸及满刻度流量表
       经由过程在原油井计量分离器气相出口增加 1 路气相计量管线和高级一体化孔板流量计,实现不合气量的油井在不装配改换孔板的环境下,操纵切换流程利用相对应的测量范围的孔板进行计量。
 
       此次改革后,将 2 台高级一体化孔板流量计别离装入 1.065 8 in(27.071 mm)及 2.531 in(64.287 mm)尺 寸的孔板,以实现年夜孔板和小孔板对该油田全数油井产气量测量范围的全覆盖,操纵职员只需开关阀门, 便可完成年夜小孔板的流程切换,避免了频繁改换孔板造成破坏。在减少职员事情量与事情强度同时,有效晋升了孔板流量计的计量精度(图 3、图 4)。
改造流程示意图
       经由过程对孔板流量计的保护,可以消弭年夜部分的影响身分。比方:①按期对取压管线和流量计腔室的积液排放;②经由过程拆检可和时发明孔板及测量腔室淤泥污垢并及时进行清理;③入夏季前相关管线、仪表附件等的保温查抄;④仪表变送器按期查抄、排放、标定,消弭零点漂移等身分酿成的偏差。在办理轨制上,应建立相关的法度(周检、月检、年检),并及时更 新,加强相关技术培训,加强员工任务心。
孔板参数设置图
4 结 论
       对新投产施工投用的流量计,其测量偏差产生的启事多是装置不标准或错误装置而至。对已长时候投用的流量计,测量偏差产生的启事多是保护不 及时、操纵失误或工艺方面的启事此至。综上所述,经由过程相关的阐发找出流量计测量偏差产生的启事并采纳改良办法,才气保证生产一般运行。

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