长庆油田天然气流量计量实流校准、比对系统.pdf

1 3 4 石油工程建设 2 0 1 0年 2月 lI j ll 量 。 j 。 j 妻 庆油尊 天然气流童计善豢滚校准、 j}匕 辩蘩统 薯 l l 萋 篓 曩 孙 慧，任晓峰，吴宝祥，孙志鹏 西安长庆科技工程有限责任公司，陕西西安 7 1 0 0 1 8 摘要 天然 气流量测量 的精度 受多方 面因素影响 ． 因此必 须建立统 一的检 定流量 测量仪 表 准确 度 的方法．实流检定技术是流量测量仪表准确度检定的最新发展 文章阐述 了长庆油田在役的移动式 在 线天然 气 实流检 定装置 的标 准表选 型、检定 流程 及特 点 、技 术指标 、基本 配置 、现 场检 定 以及 固 定式在线天然气实流校准系统的检定设计流程、基本配置等情况 关键 词 天然 气 流 量 ；计 量 ；实流校 准 比对 中图分 类号 T E 8 6 3 ． 1 T H 8 1 4 文献标 识码 A 文章编号 1 0 0 1 2 2 0 6 2 0 1 0 0 1 0 1 3 4 0 3 O 引 言 流量是工业生产过程 中非常重要的参数 ．在油 气 田开发过程 中 ．流量计 量贯 穿于生 产全过 程 ．任 何 一个 环节都 离不 开流量计 量 流量计 量 又是企业 经济核算的重要依据 ．流量计量准确可靠是保证企 业 取得 最佳效 益和保 证生 产正 常 、高 效进行 的重要 手段 。但是 ．流量 测量 是一项 极其 复杂 的技 术 ，其 测量 精度受 多方 面因素影 响 ．如介质 物性 、安装条 件、操作条件、流动特性及环境变化等。因此 ，必 须建 立统一 的检定 流量 测量 仪表准确 度 的方法 ．确 保流量仪表满足生产工艺要求．保证 贸易平等 长庆 油 田天然气 流量测 量采用 孔板流 量计 、智 能 旋进流 量计 、涡轮 流量计 、超声 波流量 计等 ，其 中内部计 量 以孔 板流 量计为 主 ．外 输 贸易计量基 本 采 用多声 道气 体超声 流量计 长 庆油 田公 司天 然气 计 量站 负责气 田流量 计 的检 定工 作 ．对 孔板流 量计 的检定一 直沿 用几何 检定 验 法 ；智 能旋进 流量 计 多采 用实验 室流量 检定装 置离 线检定 ，使用 空气 和低压 天然气 作介质 ．负压 检定 超声 、涡轮 流量 计 则采 用离 线送检形 式检 定 随着实 流检定技 术 的 不 断发 展 ．长庆油 田逐步 建立起 完善 的天然气 实流 检定 系统 ．显著提 高 了整个 计量 系统 的可靠性 和可 信度。 2 0 0 4年 长 庆油 田首 次 引进 了移 动 式 在 线 实流 检 定装 置 ．2 0 0 8年 又 建 成 了 固定 式 在线 实 流 校 准 系统 ．使长 庆油 田天然 气计量 系统实 现 了在 线实 流 检定 、校 准 1移动 式在线 实流检 定装 置的应 用 1 ． 1应用 背景 随着 长庆气 田生 产规模 的不 断扩大 ，生产过 程 中流量检测仪表的数量不断增加 ．由于气 田站场分 散 ，因此需 要一 种移动 式检定 装置 。 目前 大量应 用 的孑 L 板流量计由于易受安装管路不规范 、实际气体 流动特性 、引压管路不当、孔板污损等多方面的影 响．测量的精度低 ．因此需要用移动式在线实流检 定装置 加 以更 新 1 ． 2 标准表选型 气 体 涡轮 流量 计 具有 测 量精 度 高 、性 能稳 定 、 影响因素少 、量程 比宽等特点 ；多声道气体超声波 流量 计 具 有 准 确 度 高 、适 用 的流 量 范 围大 、无 磨 损 、无 移动 部件 、无 压 力损 失 、维 护 量小 等特 点 。 因此选用 0 ． 5级高精度气体超声波流量计作为现场 比对表 ．选 用 0 ． 2级气 体涡 轮流量计 作 为标 准表 。 1 ． 3检 定流程 及特 点 见 图1 检定方 式为 双标准 表 串联 法 ．两个标 准表应 为 不同工作原理的仪表。设计一路 D 2 5 0 mm进气管 路 ．安装气体超声波流量计 设计两路出气管路 ， 根据长庆气 田在用天然气流量计量仪表的情况 ，一 路为 D 3 0 0 m i l l ，另一路为 D 1 0 0 I n m，并各安装 气 体 涡 轮 流量 计 作 为 标 准 表 ．表 后 安 装 电动 调 节 阀 。该 检定方式 的特 点为 1 将原设计汇管 T型连接改为弯头连接。 ． r 千 羊 ★ ★ ★ ★ 第 3 6卷第 1 期 孙慧等 长庆油田天然气流量计量实流校准 、比对系统 1 3 5 图 1检 定流 程 2 在 表 前 1 0倍 直 径 处 安 装 板 式 流 动 调 整 器 超声 波 流量 计前 设 2 0倍直 径 长 的直 管段 ，涡 轮流量计前设 1 5倍直径长的直管段 3 出气 管 路表 后 安 装 流量 调 节 阀 ，进 气 管 路 表后设 在线 式全组 分分 析仪 4 橇装 集成 ．整 车标 定 科罗 拉多 工程实 验 室有限公 司 C E E S I 出具 实 流检定 的测试 文件 。 1 ． 4 技 术 指标 总不确定度 制造完成对整套装置不做任何修 正时≤0 ． 6 ％．经标定修正后 ≤0 ． 5％ 工况 流量范 围 5 0～ 5 0 0 0 m 3 ／ h 。 设 计压力 6 ． 3 MP a ；工作压力 4 ． 0～6 ． 0 MP a 。 整套装 置压 损 不 大 于工作 压力 的 4％ 检测仪表准确度 超声波流量计 ≤0 ． 5级 ，涡 轮 流量 计 ≤ 0 ． 2级 ．温 度 变 送器 为 0 ． 1℃ ．压 力 变送器 ≤ 0 ． 0 7 5级 ．压 缩 因子计算 精度 ≤ 0 ． 3 级 。 防爆 等级 d l I B T 4 。 1 ． 5 检定装置的基本配置 见图2 图 2 检定装 置整体示意 整套装置主要包括 标准表及计量直管段部 分、色谱分析系统 、流量计算机、数据采集处理系 统 、流量调节控制系统 、橇座及工艺连接管件 、配 套仪表及变送器、控制室 、底盘车及防护箱等。 整套 装置 一次设 计完 成 ．检定装 置整 体组 装成 橇 ．并 与底 盘 车牢 固 固定 。现 场 作业 时整套 装 置 ， 除工艺连接管件外 ．无需作任何相对移动 放置在 底盘车上 。只需和现场标定预留口进行流程连接。 整套装置 含底盘车 的规格 尺寸为 1 2 ． 1 9 2 m 长 2 ． 4m 宽 x 3 ． 8 8 7m 高 。 牵 引 车 采 用 美 国A ME R I T R A I L公 司生 产 的底 盘 ．总 质量 2 3 t 。牵 引车是 用来 运输 拖 车及 背 负标 定 装置 的 ．选 用北方 奔驰 生产 的 N D 4 1 8 0 D 2 9 1 B J 型 重型汽车．该车最大牵引质量为 3 1 t ，两车合计总 质量 为 2 8 t 。 2 固定式 在线 实流 校准 系统 的应用 2 ． 1工程 建设 概 况 由于气 田内 已建 的外 贸计量 标定 预 留 口不符 合 移 动式 在 线 实 流 检 定 装 置 工 艺 连 接 的要 求 ．因 此 2 0 0 5年 对 计 量 口进 行 了相应 改造 ．但 有 部 分外 贸 计 量 口不满 足改造 的条 件 为 了对 气 田 内无法 改造 标 定 口的流量 计实 施离线 实 流检定 及流 量核查 ．在 第一采气厂的第一净化厂配气总站建立固定核查装 置 ．实现 贸 易流量 计 的在 线 实流检 定及 流量核 查 2 ． 2 固定检 定设 计 流程f 见 图3 固定检 定 区内并 联设计 规格 为 D 3 0 0 、D 2 5 0 、 D N 2 0 0 、D N 1 5 0 m m的检表 口，其 中 D N 3 0 0 m m的 管路上安装 固定核查超声流量计 。正常供气条件 下．能实现第一净化厂的所有外输贸易计量的超声 波流量计与 D 3 0 0 mm核查流量计的串联连接 ．从 而可实现被检流量计的流量核查 。D 2 5 0 、D 2 0 0 、 D 1 5 0 mm 的其 他 被 检 流量 计 可安 装 在 检 表 口上 ， 从而与移动式在线实流检定装置串联 ．由此可对其 中任一规格的流量计进行实流检定 2 ． 3 固定 式检 定装 置的基 本配 置 固定式 在 线 实 流校 准 系统 主 要包 括 D 2 5 0 、 1 3 6 石油工程建设 2 0 1 0年 2月 图 3 固定检定流程 D 2 0 0 、D 1 5 0 m m 三 条不 同规 格 的被 检 表测 试 管 路 、D 3 0 0 mm 的核 查 管路 、接 线箱 。核 查 表采用 D 3 0 0 m m 的超声 波流量 计 。 3现场 检定 程序 见图 4 t 二工二L 二 二 ． 二二二二一 l 茎 型 堕l 里 堡 l 竺 塞 茎 墨 堡 垩l 图 4 移动式在线实流检定装置检定程序 被检流量计的精度测试是在同一流量点以主标 准 涡轮 流 量计 的示 值 为 标 准 与被 检 流 量 计 进 行 比 较 。检定过程 中每调一个 流量点 ，应待压力 、温 度 、流量稳 定后 方可 进行 检定 每个 流 量点采 集 5 个 累 积流 量值 ．每个 检 定点 取值 3 m i n ，在 此期 间 同时采集标准表 、核查表 、被检表的流量值及被检 表原计量系统的流量计量数据 测试过程中应记录 瞬时流量值、流体温度、绝对压力 、气体组分 、时 间、大气压等参数 。 被校流量计相对误差的计算 ．不应超过被检表 精度等级的百分数．其公式如下 E { g q ／ g 1 0 0 ％ 1 式 中 流量 计瞬时 流量相 对示 值误差 ； q 厂 _ 第 i 个 检定 点被校 流量计 瞬时流 量值 ； 第 个检定点标准装置瞬时流量值。 E Q { Q 一Q ／ Q }1 0 0 ％ 2 式 中 E 『_一流量计平 均 累积 流量相 对示值 误差 9 厂 _ _第 i 个 检定 点 被校 流量 计 测得 的平 均 累积流 量 p 厂_ _第 i 个 检定 点标 准装置 测得 的平 均累 积 流量 被检 流量计 仪表 系数 MF是在 被检 流量计 超过 其准确 度等级 要求 时 ．用 于修正 计量结 果 ．使 其精 度提高的修正系数 MF q ， q l 0 3 4在 役检定 装置 的状 况 目前使用的移动式在线实流检定装置为长庆油 田天 然气最 高计量 标准仪 器 ．装 置 的首次检定 是在 国际上公认的美国科罗拉多工程实验站进行的．系 统 不确 定 度为 0 ． 5 ％ 按 照 国家计 量 检定 规 程 规定 检定周期为 1 年 ．目前我国具备检定条件的仅有正 在建设的西气东输南京计量 中心 作 者 简介 孙 慧 1 9 7 7 一 ，女 ，山 东单 县人 ，工 程 师 ， 2 0 0 1 年毕业于陕西师 范大学应用 电子专业 ．现从 事油气田 地 面 工 程设 计 工 作 。 收稿 日期 ．2 0 0 9 一 】 0 2 6