隨著降壓生產和低流量生產在崖城13—1氣田現場的實施，南山終端天然氣計量系統(tǒng)需要優(yōu)化改造。在改造設計中，采用了孔板流量計和超聲波流量計結合使用，保證了南山終端天然氣計量在低流量生產下的準確性和穩(wěn)定性，去除了孑L板流量計在低流量下計量誤差的不確定性，同時也考慮到了后期油氣田滾動開發(fā)流量增大后的預留空間，降低了生產成本。

0.引言

海上氣田開發(fā)后期，降壓生產和低流量生產是一種通用手段。崖城13—1氣田已經開發(fā)生產20年，已進入后期開發(fā)階段。在低流量工況下，由孔板流量計組成的計量系統(tǒng)的計量精度已不能達到原有設計標準。

原計量系統(tǒng)已經使用20多年，主要由3條并行的Daniel孑L板流量計和3臺Omni流量計算機組成，計量管管道口徑為DNl50、壓力等級為IOMPa，設計***大計量能力為8．5×104in3／h。由于低流量生產原因，供氣量將進入一個小流量時期，流量將基本保持在1．77×103n13／h，在這種情況下，現場DNl50的孑L板流量計已經無法滿足計量精度要求。

為了使南山終端天然氣計量系統(tǒng)滿足新的計量要求，保證終端計量的持續(xù)性、穩(wěn)定性和準確性，對現場一個流量支路進行升級改造。將路孔板流量計升級為超聲波流量計。由新的Daniel超聲波流量計和流量計算機Floboss$600+構成一套新的計量系統(tǒng)。

1.原計量系統(tǒng)工藝流程

1．1原計量系統(tǒng)工藝流程

原南山終端天然氣計量系統(tǒng)主要構成如下：

1)三條并行口徑DNl50差壓孔板閥、計量管、上游直管段、下游直管段、自動馬達閥構成的計量管線；

2)三套由差壓傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器及變送器構成的取壓管線及傳感回路，三臺流量計算機與取壓傳感系統(tǒng)、監(jiān)控計算機相聯(lián)；

3)一臺監(jiān)控計算機同時與流量計算機、自動馬達閥、在線累積取樣系統(tǒng)、在線氣相色譜天然氣組分分析儀、羅斯蒙特操作監(jiān)控系統(tǒng)相聯(lián)，一套在線累積取樣系統(tǒng)包括一用一備兩個取樣鋼瓶¨。21，如圖1所示。

1．2孔板流量計原理及不足

孔板流量計是通過標準孔板和多參數變送器組合使用的差壓式流量計量裝置。流體在流經管道內的孔板時，流束在孑L板處形成局部收縮，從而使流速增加，靜壓力低，于是在孔板前后便形成了壓力降。流體流動的流量越大，在孔板前后產生的壓差就越大。所以可以測量壓差，通過計算便可得出流體的流量。在實際應用時，由于孔板流量計自身的局限性，會影響到計量的精度。

1)在安裝時，需要預留足夠長的直管段。根據建造時的設計標準，采用了20D的計量管直管段長度，而2003年經過修訂的標準ISO 5167–2003要求差壓式計量管上游直管段要達到44D才能滿足計量準確度的要求，上游直管段不足影響天然氣流態(tài)，給計量帶來偏差。

2)上下游直管段內壁的污染物及磨損、孔板沾染污染物、變形及銳角的磨損、密封性能的下降、上游氣體流動狀態(tài)的波動，對差壓的準確測量影響很大。

3)當管道中流體流速低至流量計***小測量值時，孔板兩側的壓差會出現測量誤差較大甚至是測量不到的情況，嚴重影響了流量計在低流量下的測量精度。

2.計量系統(tǒng)優(yōu)化改造

為滿足下游用氣需要，確保計量系統(tǒng)在低流量下仍能保證較高的精度，需要對原有的孔板流量計量系統(tǒng)進行改造。改造后的計量系統(tǒng)包括1條超聲波流量計量管和2條孔板流量計量管，既可以滿足下游用戶的低流量用氣需求，又可以充分利用原計量系統(tǒng)，降低改造費用。

2．1超聲波流量計

超聲波流量計由超聲波換能器、電子線路及流量顯示和累積系統(tǒng)三部分組成。超聲波發(fā)射換能器將電能轉換為超聲波能量，并將其發(fā)射到被測流體中，接收器接收到的超聲波信號，經電子線路放大并轉換為代表流量的電信號供給顯示和積算儀表進行顯示和積算。這樣就實現了流量的檢測和顯示。

與孑L板流量計相比，超聲波流量計的精度要更高，并且其量程比較大，可達1：100。在較低的流量下，超聲波流量計仍能正常測量并保證較高的精度。

2．2改造方案本次優(yōu)化改造，考慮下游用戶的實際提氣需求和改造時的預算費用，僅選取1條計量支路進行改造，充分利用現有設備，節(jié)約大量成本。這樣既可滿足下游用戶低流量用氣，也可滿足其在用氣高峰時的計量；同時預留了后期改造空間，具體改造實施方案如下：

1)將現有的1套Omni流量計算機更換為1套Floboss$600流量計算機；流量計算機系統(tǒng)將采集現場該流量支路的溫度和壓力信號、超聲波流量計的流速以及來自上位機寫入的天然氣組分數據，執(zhí)行AGA8報告和IS06976標準，計算出天然氣的壓縮因子、熱值、標準密度、在線密度、工況流量、標況流量、能量流量以及各種累積量，并生成報表；負責與DCS通信，把相關的數據遠傳給DCS系統(tǒng)，如圖2所示。

2)在原有計量管路的基礎上，去掉1條計量支路中的孔板流量計、上下游直管段和溫度壓力變送器，只保留原計量支路的上下游閥門。新的計量支路由一臺管徑為DNl00的Daniel超聲波流量計、上游20D直管段和整流盤、下游大于5D直管段和溫度變送器、壓力變送器構成并集成為計量串，計量串前后配上DNl50變DNl00的變徑短管，通過法蘭與上下游閥門連接，組成新的超聲波計量系統(tǒng)。

如圖3所示。

3)超聲波流量計參數設計如表1所示。

3.優(yōu)化改造前后比較

3．1 技術性能的比較‘61超聲波流量計與孔板流量計技術性能的比較

如表2所示。

4.結論

孔板流量計和超聲波流量計的結合使用，在氣田后期開發(fā)降壓生產、低流量生產中有很好的適用性，具有良好的應用前景。在南山終端天然氣計量系統(tǒng)優(yōu)化改造中，新增一臺超聲波流量計，解決了原孔板流量計低流量生產時計量準確度達不到原有設計標準的問題，也為后續(xù)油氣田滾動開發(fā)留有余地，起到降本增效作用。