嘉二气藏孔板流量计量误差分析及改进措施

蒋洪恩 高勇 王炯 李宣晓

（中国石油西南油气田公司川中油气矿，四川遂宁629300）

嘉二气藏孔板流量计量误差分析及改进措施

蒋洪恩 高勇 王炯 李宣晓

（中国石油西南油气田公司川中油气矿，四川遂宁629300）

针对嘉二气藏具有的气藏含水量高、井口计量输差大的问题，对输差原因进行了分析。认为脉动流影响，孔板检查、维护不到位，安装不符合标准要求，场站管理存在问题是其输差大的主要原因。为此，提出了减少脉动流、加强孔板管理、加强流量计检修，提高各个连接零件的加工精度等一系列降低嘉二气藏输差的改进措施。

嘉二气藏含水量差压式孔板流量计排水误差

0 引言

磨溪气田嘉二气藏在区域构造上处于四川盆地川中古隆中斜平缓构造带南部，在地理上位于遂宁市以南约25km处，地跨遂宁市与重庆市潼南县交界处。目前有生产井29口，日产天然气约60×104m3，日产水约700m3。该气藏具有气水过渡带的特征，所有生产井都出现不同程度的产水状况。据有关资料统计，嘉二气藏含水饱和度在45%以上，与雷一1气藏比，日产水量高出20多倍。嘉二气藏在计量上具有如下特征：①气藏含水量高；②气藏气井满足一井一测的方式，无点测；③输气管网不复杂，气井外输情况不复杂；④气藏具有井口计量输差大的特点。为此，针对嘉二气藏的计量输差大的问题，对其原因进行分析并提出相应的降低输差的改进措施，对提高井口计量的准确度具有重要意义。

1 输差原因分析

1.1 差压式孔板流量计产生输差的原因

目前，标准节流装置的结构已经标准化，有可靠的试验数据，只要严格遵照GB／T21446－2008《用标准孔板流量计测量天然气流量》标准中的加工和安装要求，就可以根据计算结果使用。但由于标准孔板流量计的设计安装及气质要求比较苛刻，在实际的工况条件下很难符合标准要求，容易使流量计产生计量附加误差，因此需要结合现场实际情况，对产生计量附加误差的原因进行分析并探讨相应对策。根据SY／T6143－2004标准，该标准运用在现场对输差产生较大影响有以下几个方面。

1）脉动流影响。气流通过节流装置的流动应保持亚音速，稳定的或仅随时间缓慢变化的，不适用于脉动流的流量测量。涉及到以下情况容易出现脉动流：①气井产气、产水不均匀；②产水多的井在分离器排液时；③气液两相管流调压阀猛开猛关或者阀芯松动磨损时。总之，存在水或油的冷凝物在管线中不规则运动的管流，气体流量不稳定，并随时间周期性地大幅度变化就会引起脉动流体。

嘉二气藏中除磨5、磨36、磨22、磨005－H12、磨005－H9、磨152H及磨005－1产气比较平稳外，其他22口井产气都不太平稳，瞬时流量起伏变化大。同时嘉二气藏产水量大，水进入分离器分离不及时，水气混合物就一同进入输气管线，水气在分离器猛开或猛关时都易引起脉动流，而除磨005－X17井外其余气井流程都安装有分离器。在外输气体中，如输给CNG用户，用气就不平稳，此时也会出现脉动流，从而引起计量不准。因此SY／T6143－2004标准明显不适用于脉动流测量。

2）孔板检查、维护不到位。孔板开孔应为圆筒形并垂直于A面，其内表面粗糙度不得影响边缘尖锐度的测量。上游边缘应无卷口、毛边，亦无目测可见的异常现象，倾斜A面45°对视入口边缘无反射光。孔板开孔应与测量管同轴。作业区孔板最容易出现的误差如孔板弯曲（变形），孔板入口直角边缘变钝、破损，孔板被划伤，密封圈损坏，长期使用管道腐蚀，这些硬件问题相对容易发现和纠正。为此，针对硬件问题制订了孔板保养的有效措施：定期对孔板进行检查、维护保养，加注密封脂，及时更换相应部件[1]。然而部分井站并未按规定对孔板进行及时清洗，部分老井的孔板更是多年未换，这对孔板的尖锐度系数有很大影响。目前作业区已对部分老井、计量压差不合适的井站进行了孔板更换，该项工作已基本完成。

同时孔板偏心和孔径比对孔板计量的不确定影响也较大。对于气井产水较多、水气猛进的分离器，如果分离器分离不及时，就会有水进入管网，则容易在孔板下腔室堆积形成脏物。脏物较多就会将孔板取压板抬高，孔板出现偏心。同时对于简易孔板阀而言，取压板上附加红制版的厚薄不一样也会使孔板产生偏心。如图1所示，某井站的孔板，由于孔板取压板放入位置不合适，导致取压板被气体冲蚀，取出孔板取压板，发现孔板阀下腔室有大量污水和积液。

图1 某井孔板取压板腐蚀图

3）流量计对计量的影响。差压变送器（差压计）的可靠度是按引用误差计算的。它的误差分布为若系统误差在50%以下运行，差压计的相对误差为士1%～士6%，对流量的影响范围为1%～3%[2]。因此使流量计的差压在50%上最好。然而嘉二气藏部分老井投产时安装的孔板，至今都没有变化。同时由于产量逐年递减，原来孔板孔径偏大致使流量计差压百分数偏小。有的单井流量计差压只有20%不到，这就对计量造成了很大的误差。现在由于SYQ（智能差压式）流量计也交由自己校表，在校表过程中发现差压和零位出现如下问题：关闭上下游导压管球阀，放空上下游腔室压力后，差压零位正常落零；用标准器检表，检查差压计（以磨120井为例），当标准值为20kPa时，流量计上显示值为19.54 kPa；标准值为30kPa时，流量计上显示值为29.49 kPa；标准值为50kPa时，流量计上显示值为49.41 kPa。可看出流量计差压偏低。用标准器将流量计的差压调整后，返回零位，发现零位偏大500Pa，这意味着计量严重偏高；若满足零位不偏高，则差压偏低，意味着计量严重偏低。

1.2 安装不符合标准要求

1）安装应该符合SY／T6143－2004的标准。孔板阀、导压管的弯曲度等的安装应该符合SY／T 6143－2004的标准。如图2所示，某井温度测量计安装不符合规则。

图2 某气井温度计安装不规范图

2）导压管连接处内漏问题。在现场发现流量计导压管连接处内漏的情况也较多，比如：孔板阀取压口接导压管处，导压管接球阀处，球阀接双工短接处以及导压管接流量计静差压腔室处。这几个地方经常会漏，其主要原因是各个连接部件加工不一致引起的。比如：在现场取压口安装双工短节时发现，公扣稍微偏小，每次都要缠很厚的生料带才能保证此连接处不漏。同时导压管上连接球阀与导压管的双工短接也存在加工不合理的现象，锥管加工精度不高，显然容易引起内漏。同时球阀本体使用时间过长也会发生内漏。以上几种情况的内漏，如果井上员工没有按照规定吹扫导压管及查漏，这几个漏点都不容易被查觉。

3）计量设备未更新及维修。为了减少输差，需要对输气管网的计量设施不断完善。SYQ流量计随着使用时间的增长出现的问题也越来越多。比如总量不能累计，差压变送器及压力变送器损坏，主板损坏等情况都很普遍。使用4～5年的流量计的主板和显示模块坏掉后，现在的厂家都不能维修，因为2005年版的主板和显示模块现在都已停产。差压偏移也是普遍存在的问题，如磨22井、磨005-1井差压漂移情况严重，每月花费在流量计维修上的费用也是不少的。

1.3 场站管理存在问题

由于嘉二气藏具有气水过渡带的特征，气藏含水较多，输气管线较容易进水，因此井站人员对导压管及时排液就显得特别重要，一旦分离器液体进入导压管就会造成计量偏高。同时场站、阀室工艺装置的巡回检查力度不够，未按规定的周期对计量仪表进行检查及维护。作业区管理细则上已明确要求每天至少吹扫导压管1次，检查仪表落零1次，产量有异常要及时吹扫和汇报情况。

2 降低嘉二气藏输差的措施

2.1 减少脉动流

1）采用控水采气的方法，保持气井在不产地层水的条件下生产，消除脉动源；应用高效分离器，加强气水分离；从管线中除去游离液体，及时吹扫排出管道内的积液，管线中的积液引起的脉动流可以采用自动清管系统或低处安装分液器来处理。为使天然气具有最佳的计量性能，应将天然气中的水分彻底脱除[3]。

2）控制计量管段下流阀，以有效抑制脉动流，同时对各类脉动源引起的差压波动都有抑制作用。

3）加装缓冲罐或设置专门的脉动消减器，抑制脉动源引起的差压波动；提高差压和孔径比；安装调压阀稳定输出压力，从而减少脉动流对计量的影响。

4）计量点尽量远离脉动源。生产中存在一些产生脉动流（包括其他流动畸态）的器件，如调压阀、过滤器等，设计时应提出计量要求，以便使工艺布局最佳化。例如，过滤器宜设置在分离器后和进气管汇前（过滤是为了延长孔板有效使用期、防止调压阀堵塞等），多级调压、多用户的宜先调再汇后配。由于现在标准使用的整流器（管束结构）无法用于脉动流的消除，因此按理各路配气时最好先调压再进缓冲罐，然后计量。

2.2 加强孔板管理

孔板可以方便地取出来清洗与检查。目前作业区规定清检周期为：外输至少1周1次，内输至少1月2次。相关管理制度也明确指出：“若发现肉眼可见的划痕、冲蚀、碰撞擦伤应更换新孔板。”同时一旦发现差压偏低，应及时更换孔板。

2.3 定期修改计量参数

这里具体而言是指温度和气质参数及孔板尖锐度等。对于外输气体气质参数和孔板尖锐度，应按照气质分析单按季度更改。而内输气体的气质参数，随着取样，每个季度也有部分气井的气质分析单。更改孔板尖锐度系数也需要专门的计算。因此在计量管理员时间充裕的情况下，每个季度应安排对内输计量气体的计量参数进行修改。

2.4 加强流量计检修

流量计对计量的影响是最直接的。当流量计发生可见故障如总量不累计、电池没电、显示屏跳跃、计量明显不准确等情况时，应及时通知计量管理人员，拆回流量计送回厂家检修。而针对目前校表过程中出现的差压和零位的偏差问题，虽然流量计的精度是1.0级，即差压在0～1000Pa属正常范围，但是内部仍然以0～200Pa为标准，在条件允许的情况下，应对差压进行重新标定。

2.5 加强工艺措施

1）提高各个连接零件的加工精度。井场计量流程的安装是由其他单位按照GB21446标准来进行的。作为使用方，有必要在施工方安装时提醒对方严格按照标准进行安装，提高各个微小零部件的加工精度，避免由于加工精度不高而引起的孔板阀取压口接导压管处、导压管接球阀处、球阀接双工短接处以及导压管接流量计静差压腔室处内漏现象。加工精度不高，是引起内漏的主要原因。针对这种情况在现场须多加生料带和垫圈密封，但往往只能在短时间内堵漏。提高加工精度才是解决此类问题的根本。

2）计量设备更新及维修。为了减少输差，需要对输气管网的计量设施进行不断完善。其一是计量器具的购买配备，其二是计量器具的更新及维护。具体如下：①计量点计量器具要配备完善。例如对于站内水套炉和生活用气的燃气消耗，放空火炬的放空量等都要配备计量装置。②加大用于提高计量准确性的计量改造投入。旧的计量装置均存在一些问题，提高计量准确性的目的就是要缩小计量误差带给计量人员分析输差的盲区。如早期双波纹流量计更换为先进的SGQ智能流量计（现作业区所用的双波纹流量计为数不多），同时要及时解决零位不标准的情况。对此，应对出现问题的流量计进行重新标定。这样才能对井口产气有更准确的认识，准确的井口计量也才会使地质动态分析更加准确。

3）减少非计量漏失。长输管道系统或技术设备质量、管理和其他外界因素造成管道内外泄漏，主要是非计量漏失。外漏一般存在于主管线上，是由管道腐蚀穿孔、自然或人为原因导致管道破坏；内漏一般指工艺系统中放空、排污阀门关闭不严或仪表的引压管线泄漏而引起的漏失。应当优化工艺操作，推行密闭作业流程，减少放空气量。在正常的工艺检修、清管作业等放空过程中，应坚持节能降耗的原则。同时加大巡线力度，及时发现外漏，认真检查是否有在管线上打孔盗气的情况发生[4]。

3 结论

1）加强井站员工的责任心，及时发现易漏处如导压管及各个连接部件跑、冒、漏、滴现象。

2）由于嘉二气藏含水较多，应准确及时地对导压管排液，避免液体进入输气管道，引起导压管积液的现象发生。

3）减少脉动流引起的误差，可加装缓冲罐或设置专门脉动消减器，抑制脉动源引起的差压波动；提高差压和孔径比；安装调压阀稳定输出压力，从而减小脉动流对计量的影响。

4）减少由孔板、温度计、差压不合适而引起的计量误差。要求井站员工按作业区规定，及时清洗孔板，发现孔板有明显划痕要及时更换。在清洗孔板时要仔细，特别是放入孔板时，上、下腔室要摇到位；在发现温度不正常，或差压使用百分数较低时，要及时通知作业区计量管理人员进行处理。

［1］陈文阁.差压式流量计在流量测量中的误差分析［J］.机车车辆工艺，2002（5）:30-33.

［2］王东，郭淑梅，白岩.差压式孔板流量计的误差来源与控制对策［J］.天然气工业，2007,27（10）：132-135.

［3］孙万章.天然气计量误差分析［J］.油气储运，1995，14（3）：35-40.

［4］梁光川，袁宗明，蒲爱华，等.天然气输差问题分析与研究［J］.天然气工业，1999，19（5）：70-75.

（编辑：蒋龙）

TE863.1

B

2095-1132（2012）04-0040-04

10.3969／j.issn.2095－1132.2012.04.011

2012－02－15

2012－06－20

蒋洪恩（1963-），工程师，从事油气储运工作。E-mail：lixuanxiao@petrochina.com.cn。