油田在用水蒸汽流量计计量性能及适用性分析
摘要：天然气贸易交接用流量计的计量性能和现场管理情况的检查和抽检需采用音速喷嘴气体流量标准装置对不同类型、不同厂家的天然气流量计进行离线检定。通过对油田二级单位的天然气流量计多个周期的检定数据、历年检定数据、专项抽检检定数据以及日常实验数据进行分析，从而找出对检定数据的影响因素、目前油田天然气流量计量在贸易交接环节以及日常使用中出现的问题，并提出使用建议和管理对策。
天然气计量涉及到天然气生产、输送和销售的各个环节，与油田工业生产以及日常生活密切相关。天然气流量计检定结果的准确与否直接影响着现场计量的准确性。为加强天然气贸易交接计量管理，确保天然气贸易交接计量数据准确、可靠，更好地维护油田利益，流量检定站在2017年天然气贸易交接计量专项稽查的基础上，开展了油田在用水蒸汽流量计计量性能及使用性综合技术分析。
1 油田天然气生产
中国石化胜利油田分公司（以下简称胜利油田）的天然气主要来源是气井气和油井的伴生气。油井采油作业中的伴生气在联合站或接转站进行气液分离、脱水等环节操作后与经集气站汇集处理后的气井气进入压气站，在压气站经过降压、分离、净化达到符合管输条件后向外输送。从生产流程来看，油田天然气生产计量分为井口计量、联合站/接转站计量、油田内部天然气交接计量、油田天然气外销计量。目前胜利油田天然气计量采用的仪表主要有：旋进旋涡流量计、孔板流量计、涡轮流量计、气体腰轮流量计及涡街流量计。胜利油田天然气生产、使用环节如图1所示。
2 数据分析
2017年对油田范围20个单位天然气贸易交接计量用流量计的计量性能和现场管理情况进行检查,完成了142台流量计信息采集工作。2018年重点对500台天然气贸易交接用流量计进行3个周期的检定数据追踪，并随机抽取100台进行了离线检定，进行数据核查对比，即采用音速喷嘴气体流量标准装置对不同类型、不同厂家的天然气流量计进行离线检定，同时对近年来油田二级单位的天然气流量计多个周期的检定数据进行分析，分析历年检定数据、专项抽检检定数据以及日常实验数据。项目组选取了500台流量计进行了数据跟踪分析，数据见表1。
从表1可以看出，油田常用的流量计在检定时误差超差率在60%～80%之间，大都需要调整。
3 流量计抽检情况
3.1 不同类型流量计抽检情况
在2017年的工作基础上,对2018年送检的气体流量计进行了抽查，并按不同类型进行了统计（表2）。
3.2 不同厂家流量计抽查对比情况
主要分析了油田内常用厂家产品的检定合格率，各厂家流量计检定合格率对比见表3。从表3中可以看出：气体流量计周期内误差超差概率偏大，总体达60%。
3.3 核查时间对流量计误差影响情况
2018年选取100台气体流量计按照其检定后的使用时间进行了统计，其不合格率统计见表4。从表4中可以看出，5个月之后流量计的使用误差出现较大偏差，检定不合格率明显增加。
4 流量计规范使用情况
分析了500台流量计的仪表流量范围与现场实际运行流量的匹配，发现有65台流量计存在问题，占比13%；22台流量计未按规范要求安装使用，占比达7.2%。流量计安装规范要求见表5。
综合以上数据分析，水蒸汽流量计误差较大的原因主要有以下几个方面：
1）现场流量计口径与流量范围选择不合适，存在超量程运行的现象。
2）流量计产品质量参差不齐，厂家多，部分流量计无法保证在一个计量检定周期内计量性能的稳定。
3）流量计不能严格按照规范要求安装。
4）智能仪表自带温度变送器和压力变送器缺少检定手段，但其测量的温度、压力值直接参与标况流量的修正计算，其计量的准确性直接影响仪表的计量性能。
5 使用建议和管理对策
1）对流量计选型进行监督评价。流量计的选型不当将会影响测量的精度以及使用寿命, 特别是当流量计的口径、规格、测量范围选择不当时, 会造成“大马拉小车或小马拉大车”的现象, 将严重影响计量的准确性。
不同的流量计特点、使用性能等各不相同（表6）。通常情况下，流量取流量计*大流量的70%~80%左右，*大流量不能超过限制流量的120%，持续的时间必须低于30 min，如果*大流量超出流量限制，那么计量准确性大幅下降。
大部分流量计仪表或多或少会受进口流动状况的影响，因而必须保证良好流动状况。输送管道上安装的定排量泵、往复式压缩机、振动阀或调节器都是常见的脉动源，上游管道布置和阻流件会引起流动扰动，另外管道直径上和方向上的急剧改变等不良布置，都会 产生脉动。
新申请安装的流量计，选型、配备、安装要符合QSH1020 2510《天然气计量仪表配备规范》的要求。要结合现场工况充分分析后对流量计选型作出评价。
2）强化现场管理。在用的流量计，要强化运维，加大期间核查力度，未经检定及超周期未检的流量计应送法定或授权检定机构进行检定，确保计量器具检定、计量器具现场管理、计量数据管理规范到位，确保计量管理依法合规，计量信息准确可靠。
3）加强流量计维护保养。建议定期对流量计进行维护或清洗，并选择合适的仪表进行核对，如果出现较大波动时，要及时进行检定。
4）进一步加强天然气计量仪表的检定，确保计量仪表的准确可靠。一是要把天然气计量仪表的检定纳入全年计量器具检定计划大表；二是实行计量器具周检公报的方式，技术监督网根据检测机构提高的数据及时公布各个单位的天然气流量计周期检定的信息；三是加大计量器具的周期检定的监督考核力度，对于天然气计量仪表不能及时检定的，使用单位应及时向该采油厂的技术监督管理部门汇报。
6 结束语
综上所述，天然气流量计计量过程中需要考虑的因素非常多，主要包括以下几方面。
1）流量计的性能：精准度、测量范围、压力要求、流量限值以及抗磨损性能等。
2）流体特性：温度、压力、黏度、比热容、气体压缩系数、润滑性以及是否具有腐蚀性。
3）安装要求：流体管道的布置位置、布置方向、流体的流动方向、上下游管道的长度、管道的内外径、管道固定情况、排污以及过滤设备安装以及维护空间的大小等。
4）环境条件：周边的温度、湿度、有无电磁干扰、有无易燃易爆物等。
天然气流量计量误差的影响因素具有不确定性，很难对其进行定量分析，在实际应用中不仅要保证流量计本身的准确性，还要充分考虑其经济性。
天然气计量涉及到天然气生产、输送和销售的各个环节，与油田工业生产以及日常生活密切相关。天然气流量计检定结果的准确与否直接影响着现场计量的准确性。为加强天然气贸易交接计量管理，确保天然气贸易交接计量数据准确、可靠，更好地维护油田利益，流量检定站在2017年天然气贸易交接计量专项稽查的基础上，开展了油田在用水蒸汽流量计计量性能及使用性综合技术分析。
1 油田天然气生产
中国石化胜利油田分公司（以下简称胜利油田）的天然气主要来源是气井气和油井的伴生气。油井采油作业中的伴生气在联合站或接转站进行气液分离、脱水等环节操作后与经集气站汇集处理后的气井气进入压气站，在压气站经过降压、分离、净化达到符合管输条件后向外输送。从生产流程来看，油田天然气生产计量分为井口计量、联合站/接转站计量、油田内部天然气交接计量、油田天然气外销计量。目前胜利油田天然气计量采用的仪表主要有：旋进旋涡流量计、孔板流量计、涡轮流量计、气体腰轮流量计及涡街流量计。胜利油田天然气生产、使用环节如图1所示。
2 数据分析
2017年对油田范围20个单位天然气贸易交接计量用流量计的计量性能和现场管理情况进行检查,完成了142台流量计信息采集工作。2018年重点对500台天然气贸易交接用流量计进行3个周期的检定数据追踪，并随机抽取100台进行了离线检定，进行数据核查对比，即采用音速喷嘴气体流量标准装置对不同类型、不同厂家的天然气流量计进行离线检定，同时对近年来油田二级单位的天然气流量计多个周期的检定数据进行分析，分析历年检定数据、专项抽检检定数据以及日常实验数据。项目组选取了500台流量计进行了数据跟踪分析，数据见表1。
从表1可以看出，油田常用的流量计在检定时误差超差率在60%～80%之间，大都需要调整。
3 流量计抽检情况
3.1 不同类型流量计抽检情况
在2017年的工作基础上,对2018年送检的气体流量计进行了抽查，并按不同类型进行了统计（表2）。
3.2 不同厂家流量计抽查对比情况
主要分析了油田内常用厂家产品的检定合格率，各厂家流量计检定合格率对比见表3。从表3中可以看出：气体流量计周期内误差超差概率偏大，总体达60%。
3.3 核查时间对流量计误差影响情况
2018年选取100台气体流量计按照其检定后的使用时间进行了统计，其不合格率统计见表4。从表4中可以看出，5个月之后流量计的使用误差出现较大偏差，检定不合格率明显增加。
4 流量计规范使用情况
分析了500台流量计的仪表流量范围与现场实际运行流量的匹配，发现有65台流量计存在问题，占比13%；22台流量计未按规范要求安装使用，占比达7.2%。流量计安装规范要求见表5。
综合以上数据分析，水蒸汽流量计误差较大的原因主要有以下几个方面：
1）现场流量计口径与流量范围选择不合适，存在超量程运行的现象。
2）流量计产品质量参差不齐，厂家多，部分流量计无法保证在一个计量检定周期内计量性能的稳定。
3）流量计不能严格按照规范要求安装。
4）智能仪表自带温度变送器和压力变送器缺少检定手段，但其测量的温度、压力值直接参与标况流量的修正计算，其计量的准确性直接影响仪表的计量性能。
5 使用建议和管理对策
1）对流量计选型进行监督评价。流量计的选型不当将会影响测量的精度以及使用寿命, 特别是当流量计的口径、规格、测量范围选择不当时, 会造成“大马拉小车或小马拉大车”的现象, 将严重影响计量的准确性。
不同的流量计特点、使用性能等各不相同（表6）。通常情况下，流量取流量计*大流量的70%~80%左右，*大流量不能超过限制流量的120%，持续的时间必须低于30 min，如果*大流量超出流量限制，那么计量准确性大幅下降。
大部分流量计仪表或多或少会受进口流动状况的影响，因而必须保证良好流动状况。输送管道上安装的定排量泵、往复式压缩机、振动阀或调节器都是常见的脉动源，上游管道布置和阻流件会引起流动扰动，另外管道直径上和方向上的急剧改变等不良布置，都会 产生脉动。
新申请安装的流量计，选型、配备、安装要符合QSH1020 2510《天然气计量仪表配备规范》的要求。要结合现场工况充分分析后对流量计选型作出评价。
2）强化现场管理。在用的流量计，要强化运维，加大期间核查力度，未经检定及超周期未检的流量计应送法定或授权检定机构进行检定，确保计量器具检定、计量器具现场管理、计量数据管理规范到位，确保计量管理依法合规，计量信息准确可靠。
3）加强流量计维护保养。建议定期对流量计进行维护或清洗，并选择合适的仪表进行核对，如果出现较大波动时，要及时进行检定。
4）进一步加强天然气计量仪表的检定，确保计量仪表的准确可靠。一是要把天然气计量仪表的检定纳入全年计量器具检定计划大表；二是实行计量器具周检公报的方式，技术监督网根据检测机构提高的数据及时公布各个单位的天然气流量计周期检定的信息；三是加大计量器具的周期检定的监督考核力度，对于天然气计量仪表不能及时检定的，使用单位应及时向该采油厂的技术监督管理部门汇报。
6 结束语
综上所述，天然气流量计计量过程中需要考虑的因素非常多，主要包括以下几方面。
1）流量计的性能：精准度、测量范围、压力要求、流量限值以及抗磨损性能等。
2）流体特性：温度、压力、黏度、比热容、气体压缩系数、润滑性以及是否具有腐蚀性。
3）安装要求：流体管道的布置位置、布置方向、流体的流动方向、上下游管道的长度、管道的内外径、管道固定情况、排污以及过滤设备安装以及维护空间的大小等。
4）环境条件：周边的温度、湿度、有无电磁干扰、有无易燃易爆物等。
天然气流量计量误差的影响因素具有不确定性，很难对其进行定量分析，在实际应用中不仅要保证流量计本身的准确性，还要充分考虑其经济性。