差压式仪表的不同安装方式对天然气计量误差的影响

郑立东

摘要：目前在我国天然气计量领域压差式计量仪器使用非常普遍。但是压差式计量仪表在安装过程中导压管与表之间的连接方式不同会对天然气的计量精度产生巨大的影响。本文主要针对不同安装方式下压差式计量仪表对天然气计量误差的影响进行了分析。

关键词：压差式流量计;安装方式;天然气;计量误差

引言

天然气领域的工业生产过程中流量计发挥出了重要的作用，流量计的计量精确性会对天然气供需双方经济利益产生巨大影响。由此可见，天然气计量对于天然气工业生产来说非常重要。在天然气计量中广泛使用的压差式仪表在不同的安装方式下会对天然气计量精度产生巨大影响。

1压差式孔板流量计工作原理

当天然气流体在孔板式流量计的管道内连续流动的过程中，由于孔板的存在会导致流体流动截面产生急剧收缩现象，管壁位置会产生最大流动阻力，从而使得其流速出现下降现象，压力会逐步升高，而处于管道中心位置的流体流速会急剧增加，压力相应的会产生下降现象，这样就会导致天然气主体在孔板径向方向上产生加速度。由于受到径向方向存在加速度，处于管壁位置的流体会逐渐向孔板开口的方向流动，这样就会产生流体局部收缩形成流束。在这种情形下开孔位置会产生最大流速，但是这一位置的静压力最低，天然气流体在经过孔板的过程中就会产生一个压力差，该压力差与流过孔板开孔位置的流量平方呈现出正比例的关系，而根据这种正比例关系就能够将流体的流量计算出来。

压差式孔板式流量计由于其本身的制造属于标准流程，因此在实际应用过程中并不需要再进行后续标定。整体结构非常牢固，而且在实际计量过程中稳定性较高，使用寿命也比较长，后期的维修保养非常便捷，能够适应各种情况下的计量工作，实际的应用成本也相对较低。压差式孔板流量计由于检测件、变送器、显示仪表等完全可以使用不同厂家产品，因此能够实现规模化的经济生产。

但是压差式孔板式流量计在实际的使用过程中整体的计量精度相对较低，对现场安装条件的要求也比较高，而且在计量过程中会产生较大的压力损失。

2 压差式计量仪表安装方式对天然气计量误差的影响分析

由于天然气是有多种烷烃、水等组分组成。在现场生产条件以及工艺参数产生变化的时候种烷烃以及水等组成成分也会产生相应的变化，在导压管中会产生凝聚现象，从而在一定程度上形成液柱，进而使得在压差是计量仪表的正负压室内会形成一个额外的压差。如下图1所示，天然气流体在经过孔板的时候会产生压差△P，而根据实际经验可以知道，天然气不仅仅会在保压管的aa以及cc个位置产生轻烃以水的凝结现象，在ab位置也会产生冷凝现象，而且在这两处位置产生的冷凝液并不会通过冷凝罐排出。如果在正负导压管产生的冷凝液液柱高度相同，那么就不会对正负压室内的压差产生影响，但是从实际情况来看ab以及cd置经常会出现较大的压差。这主要是因为在正负导压管中轻烃组分以及水的冷凝速度会存在一定差异。

根据天然气球体在流过孔板前后的温差等熵进行计算后知道，天然气流体在经过孔板之后温度会出现下降现象，而天然气流体在孔板前后的温差会随着下游压差的增加而逐渐增大，由此也可以知道。随着孔板前后天然气流体压差的逐步增加，流过孔板后的天然气流体温度会越来越低，从而使得孔板后天然气中的轻烃组分更加容易达到露点，从而使得负导压管中的轻烃组分冷凝速度更快。

另外，当天然气流体经过孔板的时候，会在孔板出口边缘位置形成卡曼窝街效应，从而进一步引发天然气流体的脉冲时压力变化，在这种情况下又会导致在负导压管中产生微呼吸现象，天然气中的轻烃组分在这一位置达到露点之后会迅速的填充到负导压管中，从而进一步加剧了负导压管内部的轻烃组分冷凝速度。

此外，天然氣流体在经过孔板开孔位置之后会在其端面位置上产生漩涡效应，导致流体产生旋转式的流速，而随着孔板前后天然气流体压差的增加，旋转流速的曲率半径也会逐步增加，这样就会进一步加剧孔板后天然气流体对负导压管的冲击，从而使得负导压管内部的换气速率也会进一步增加。

在实际进行天然气计量的过程中，由于上述几种原因的存在，加之现场计量条件比较恶劣，会对天然气的计量精度产生巨大影响，在某油田某计量站的实际计量中发现，在上述几种因素的影响之下天然气的计量误差甚至能够达到29%左右。由此可见其对天然气计量误差的影响非常大。

为了能够有效消除对天然气计量误差的巨大影响，在实际进行天然气计量的过程中所使用的压差式计量仪表可以按照下图2所示的方式来进行导压管把设计和安装。在这种安装方式之下，使得压差式计量仪表的安装过程更加规范，而且导压管主要是从计量仪表的下方实现与正负压室的连接，这与目前我国所使用的压差式计量仪表导压管安装方式完全不同。如果在针对伴生气单井进行计量的过程中，可以将原本设置在差压计正负压中心位置的冷凝罐及排污阀安装在原差压仪表的位置上。这样就能够让计量仪表导压管内部形成的冷凝液能够及时的从冷凝罐排出，也可以通过导压管将冷凝液排到输气管道中，在此情况下就能从根本上消除对天然气计量误差的影响。

3 结束语

在针对压差式仪表在不同安装方式下对天然气计量误差的具体影响因素进行分析后，提出了新的安装方法，从根本上消除了对天然气计量误差的影响。

参考文献：

[1]杨红.影响标准孔板流量计计量精度因素的定量分析研究[D].西南石油大学，2012.

[2]梁光川，袁宗明，蒲爱华，谢英，蒋长春，陈仲科，毛洪光.天然气输差问题分析与研究[J].天然气工业，1999（05）：70-75.

[3]姜海斌，任鸣钟，屈文理.天然气孔板计量问题[J].油气储运，2010，29（07）：557-559+478.