天然气集输系统计量输差原因及控制对策

郭 东，黄伟杰，王 猛

（北京航天拓扑高科技有限责任公司，北京 100176）

我国经济、社会的高速发展与能源的供给密切相关，保障能源就是保障我国经济、社会的可持续发展。当前我国能源需求与能源供给的矛盾日益突出，经济、社会的可持续发展与生态环境的矛盾不断加剧，因此加强清洁能源的开采、使用和管理对于优化我国能源结构体系具有十分重要的作用。天然气是以甲烷、氢气、氮气、乙烷、丙烷等为主要成分的一种优质气体能源，因具有环保、高效的特点，越来越受到能源消费市场的青睐。然而，自2009年开始，我国天然气消费总量持续保持高速增长，供需矛盾日益凸显。因此加强天然气的开发及管理，缓解天然气的供需矛盾势在必行。在天然气开发过程中，集输系统广泛存在管网泄漏、设备选型不匹配、管存计算误差等而引起的输差问题，不仅严重影响油气生产企业的指标完成度，而且损害了油气生产企业的经济效益，因此控制天然气集输系统输差是当前十分重要的研究课题。本文概述了天然气集输系统输差的基本含义及其控制意义，并分析了天然气集输系统计量输差产生的原因，进而提出了天然气集输系统控制输差的对策。

1 天然气集输系统输差的内涵

目前国内普遍使用天然气体积量来计量天然气的数量，天然气集输系统输差则是指天然气在集输系统运输过程中减少或耗损的气量（体积量），即从集输系统输入天然气的气量与从集输系统输出天然气的气量之间的差值，即单井站产出的天然气气量减去外供气计量站计量值的数值。集输系统输差控制水平直接反映了油气生产企业基础管理水平，对集输系统输差的有效控制不仅可以提升企业的管理水平和经济效益，也能提高企业的行业竞争力。

2 天然气集输系统计量输差的原因

2.1 管网及系统泄漏

管网泄漏可以直接造成天然气集输系统的计量输差。管网老化、材料缺陷、管道腐蚀及施工质量不佳等均可能导致管网泄漏，其中管道腐蚀是天然气管网中经常存在的问题，也是造成天然气管网泄漏的主要原因。丁宁结合1969～2003年四川输气管网的事故统计数据，发现由腐蚀导致管道事故的比例达39.5%，并认为管道的内外腐蚀是四川地区输气管道泄漏的主要原因。陶海成等对某投产运行五年的天然气管网进行检测后发现管道内存在腐蚀群，并在管网内清理出大量黑色粉尘。杨富祥等基于长输天然气管道的腐蚀机理，认为长输管道因气候、环境的影响容易发生腐蚀穿孔而漏气，并指出了长输天然气管道内、外腐蚀类型。谢伟等报道了CO2腐蚀会给长岭气田设备设施造成严重的危害。吕其等指出外带压打孔窃气或者交叉施工破坏管线也能诱发泄漏导致输差。

2.2 管存计算误差

天然气作为一种气体，具有很强的压缩性，因此对天然气的计量要考虑到多种物理因素，例如环境温度、压力等。管存计算时在数据录取及其误差值带入上需要结合实际情况进行调整。根据管道储气量计算公式可知管存气量计算误差的原因主要有：①选取的温度、压力与实际情况存在偏差。②气体起始状态存在差异，压缩因子也是动态进行变化的，若压缩因子的选取与实际情况偏差较大就会引起较大的管存计算误差。③管道的实际长度、厚度等因素造成容积误差。④温度变送器引起的误差。⑤管道自耗气量及放空量的计量不精确。⑥天然气气质组分。

2.3 仪器仪表故障、选型不当及测量精度

仪器仪表故障、选型不当及测量精度常常导致天然气集输系统计量输差。王红彬等认为：①计量仪表的选取存在问题。目前市面上的计量设备种类繁多，主要有涡轮流量计、超声波流量计、孔板流量计等，不同的仪表适用范围及测量精度不同，仪表的选取应根据实际情况，综合考虑设计压力、瞬时压力、工作压力等因素，进而选取符合现状的计量仪表。②仪表精度存在缺陷可导致计量输差。若仪表回零不到位、参数设置不当、校验不及时等，均会造成计量误差。③仪表发生故障可导致仪表计量错误（不计量或者异常计量），进而产生计量输差。刘玉杰等认为设备（如压力温度传感器、流量计算机等）本身故障会产生计量输差，仪表选型时选用计量范围过大或者过小的流量计也会产生计量输差。吕其认为流量计的计量精度差异很大，其引起的输差通常可达±（2%～3%）。

2.4 人为因素

引起天然气集输系统计量输差的人为因素较多。孙雷雷等认为员工操作不当、录数错误等均会导致计量输差。王红彬等指出人为因素主要指从业人员专业素养不高，具体表现有随意改动计量参数，数据统计时粗心大意，仪表故障时未及时维修，气质参数变化未及时更新。刘玉杰等认为导致输差的人为因素主要有：繁放空、排污，导致管存气量损失；人为修改计量参数，导致计量精度变差；计量人员数据统计时发生错误。综上所述，引起天然气集输系统计量输差的人为因素主要有：①计量人员操作不当，繁放空、排污，导致管存气量损失。②计量人员法制意识不强，随意改动计量参数。③计量人员工作粗心大意，统计数据错误。④仪表故障时未及时维修。⑤气质参数变化未及时更新。

3 天然气集输系统计量输差的控制对策

不同学者针对导致集输系统计量输差的管网及系统泄漏、管存计算误差、仪器仪表故障及选型不当、人为因素等提出了相应的解决对策。吕其等提出了完善计量流程、提高气体组分录入及时性、合理调配外输气量、加强管线泄漏巡检及防护、动态误差标定等解决措施。刘兆勇提出利用输差计算软件及时校核，可快速发现计量输差。刘玉杰等提出加强计量设备管理、实行不定时监督制度、加强从业人员培训、实行计量器具的铅封化管理等措施来控制输差。师小杰提出建设数字化管道、减少人为误差、消除管道隐患及故障等措施来管控输差。孙雷雷等提出建立健全计量管理体系、推进计量管理标准化建设、提升计量工作队伍的业务、创新计量技术等四项控制输差的措施。综上所述，控制集输系统计量输差的主要措施有完善计量管理体系、提升从业人员专业素养、强化计量流程管控、建立监督管理体系、加强管网泄漏监测、创新计量技术。

4 结语

本文基于天然气集输系统计量输差产生的原因，结合前人的研究成果，提出了天然气集输系统控制输差的对策。主要结论为：①天然气集输系统计量输差产生的原因主要有管网及系统泄漏、管存计算误差、仪器仪表故障及选型不当、人为因素等。②控制集输系统计量输差的主要措施有完善计量管理体系、提升从业人员专业素养、强化计量流程管控、建立监督管理体系、加强管网泄漏监测、创新计量技术。