天然气流量环道检测装置影响因素分析

天然气流量环道检测装置能降低检定站对上游气源及排气通道压力、流量的依赖,拓宽天然气流量计量检定站检定能力,进一步完善天然气流量量值溯源体系。装置对工艺、控制等关键技术要求高,装置的测量不确定度受多方面因素影响。介绍了国内外气体流量计量环道装置技术指标,分析了国家石油天然气大流量计量站成都分站天然气流量环道检测装置,以及环道检测装置不确定度影响因素,提出了降低环道检测装置整体不确定度的措施和建议。     

检定介质温度、压力对流量计在线检定的影响

流量计的检定和校准是流量量值传递的重要环节，而从计量学意义上讲，在线实流检定是最具备准确性、一致性、溯源性和实验性等计量特性的检定方法，所以在线实流检定一直是研究的重点。天然气的在线实流检定一般用移动式流量标准装置对现场的流量计进行检定。通过研究发现，检定介质的温度、压力波动，是影响流量计的检定的重要因素，尤其在小流量点进行测试时，会产生不可忽略的测量误差。为此，通过数学模型，分析了检定介质的温度、压力波动对天然气流量计在线实流检定的影响，并提出了相应的解决办法，可为开展天然气流量计在线实流检定工作提供参考。     

土库曼斯坦某气田清管工艺优化

随着我国中缅管道,西气东输二、三线和液化天然气上岸等新一轮输气管道工程的建设,用于计量天然气流量的流量计日益增多。只有对这些流量计实施准确检定才能确保流量计精确工作,从而使得我国天然气交接贸易更加公平。以天然气流量计检定站三级检定为基础,考虑输气管道沿线动能的增加对流量的影响,建立天然气在检定管路中的流动压损模型,利用MATLAB软件计算不同口径天然气流量计在检定中的参数变化,求解检定过程的压差,并对检定过程中的不确定度进行计算,符合我国天然气调度的要求。     

国家天然气计量检定能力规划和建设

为了适应国家天然气工业的快速发展,2008年国家石油天然气大流量计量站按照国家质检总局和中国石油天然气集团公司的要求编制完成了《天然气流量量值溯源体系2020年发展规划》。规划中明确了提升现有计量机构检定能力的方案,规划新建一批覆盖西北、华北、东北、华中、华南、新疆等地区的计量检定站点,以满足全国天然气管网的检定需求。天然气计量检定站点建设涉及计量工艺系统、天然气流量量值溯源传递方案、各级计量标准装置及天然气流量、压力和温度的稳定措施等关键技术。天然气计量检定站点的设计建设应重点从天然气流量测量技术上进行突破,攻克天然气计量标准装置测量准确度的瓶颈限制,降低对上下游管网的依赖,实现低能耗、高效率运行,进一步提高检定能力以满足国家天然气工业的发展需求。     

应用水力计算判定管道结垢

1．对管道温降、压降的计算分析 （1）温降。在一般情况下，井口到计量间的温度损耗约为每100m温降1℃。大庆油田采油一厂七矿中506转油站至1^#计量间掺水管线650m，到计量间温度应在63．5℃左右，而实际温度仅为60℃。管道中流量越大，携带热能越多，温降越小；当管道中流量减小时，携带热能减少，温降则会变大。     

天然气实流原级检定装置加热系统技术研究

天然气实流原级检定装置在检定过程中对气源温度要求较高,为满足原级标准装置的检定气源要求,在气源降压前增加加热系统对气源温度进行升温。首先介绍了几种节流效应系统计算方法,选择比热容法对检定站有关热负荷进行了计算,然后介绍了工业上常用的加热方式并进行了比较,最后对几种加热方式进行了数值模型建立,并对模拟结果进行分析,以此作为工程应用的基础,在建设国家级天然气实流检定站中选择最优的加热方式。     

组合涡轮气体流量标准装置计量性能测试与应用

介绍了国家石油天然气大流量计量站成都分站新建的组合涡轮气体流量标准装置,包括其工艺流程、计量性能测试要求及测试结果。该标准装置可用于天然气流量计实流检定,保证现场天然气贸易计量的准确性和可靠性。通过分析测试数据,证实该标准测量结果不确定度优于0.33%,测量结果的重复性、稳定性均满足气体流量工作计量器具的检定要求。     

LNG接收站内天然气流量测量准确度研究

LNG接收站内涉及到天然气的计量主要有LNG到港计量、外输流量计量、储罐罐存计量和增压气化过程中的流量计量。LNG到港计量和外输流量计量用于贸易交接,对交接双方的经济利益影响很大,要求计量结果准确可靠。外输流量计量中,气质分析过程中产生的密度误差可能引起较大的流量测量误差。储罐罐存计量可能由于存在检定时对体积的赋值不准引起较大的盘库误差,建议投用后根据实际条件重新进行校验,减小测量误差。增压气化过程中的流量计量由于不同LNG存在密度差异,利用文丘里流量计测量质量流量容易造成较大的测量误差。     

气井气水两相节流温降模型

准确预测气液两相节流温降是井下节流天然气水合物防治和携液分析的前题。基于能量守恒原理和Peng Robinson状态方程,结合Huron和Vida1提出的含强极性物质体系的G^E（超额吉布斯能量）混合规则和UNIFAC活度系数模型,建立了气-水两相节流温降数学模型。利用天然气-水节流压降温降实验数据验证了该模型的正确性,平均误差为-0.49 ℃（-2.55%）,平均绝对误差为0.76 ℃（3.80%）,标准差为1.13 ℃（5.40%）,明显优于Perkins的热力学模型。以广安002 38有水气井气体组分数据为例,进行了不同气水比下的节流温降计算,当GWR＜800 m³/m³时,地面节流不会生成天然气水合物,由此无需将嘴子安装在井下。     

具有温度压力补偿的天然气计量系统的流量计算

油田天然气的计量,通常是采用测量节流孔板前后差压的方法。目前,在转油站和计量间多数采用双波纹管差压计测量节流孔板前后的差压,然后根据仪表系数计算天然气的流量。天然气的流量受天然气的温度和压力的影响。若测量点的温度和压力不同,则相同流量所产生的差压就不同,仪表系数是在特定的温度和压力下计算出来的。当温度或压力变化时,再用上述的仪表系数来计算流量,就会产生较大的误差。随着油田计量水平的提高,在联合站、天然气增压站,逐渐采用电动单元组合仪表代替双波纹管差压计来计量天然气的流量。这套计量系统是由差压变送器、压力变送器、温度变送器、乘除器、开方器和记录仪组成。记录仪的指示值与流量成比例关     

基于运行仿真的多气源环状管网能量计量方法研究

目的 天然气能量计量的对象是其完全燃烧后产生的总热量,通常采用体积计量值与体积发热量相乘的方法确定天然气的能量值,而体积发热量取决于天然气的组成,即天然气中各组分的摩尔分数。多气源管网中天然气的组成通常随空间位置和时间变化,故管网的每个计量站都需要确定不同时刻输入或输出本站的天然气的体积发热量。国内长输管道的A级计量站均配置了在线气相色谱仪,可以分析天然气发热量,B级和C级计量站可使用仿真方法为天然气发热量赋值,从而降低配置气相色谱仪的投资与运行维护费用。方法 依据面向能量计量的管网仿真理论基础,针对某多气源环状管网,分别使用TGNET和SPS仿真软件建立了具有天然气组分跟踪与发热量计算功能的运行仿真模型。为提高仿真结果准确性,基于历史运行数据校准了仿真模型的管段输气效率这一关键参数。结果 分别应用TGNET和SPS模型对该管网持续48 h的历史运行过程进行了动态仿真,TGNET模型的发热量仿真结果与历史记录值的偏差在0.3%以内。结论 基于运行仿真的多气源环状管网能量计量是一种可行的方法,研究成果为国内天然气能量计量的实施和推广提供了一种可操作的方法。     

不同相态管输CO_2的节流放空实验

为了探究管输CO_2节流放空过程中的压力、温度响应及相态变化,基于Joule-Thomson效应搭建了橇装实验装置,分别进行了超临界态、液态、气态及含杂质气态CO_2多级节流放空实验。通过实验发现:(1)超临界态及气态实验出口温度先上升后下降,而液态实验出口温度先下降后上升并最终与主管温度变化一致;(2)主管内CO_2的压力、温度随着实验的进行而不断下降,且各截面之间参数差异明显,表明压力扰动传播速度受密度影响;(3)含杂质N2的CO_2放空时出口温度低于纯气态CO_2放空,主管内压力随时间变化速率大于纯CO_2实验主管压力变化速率;(4)管外气云逐渐收缩为气锥,气锥随管内压力下降、温度上升逐渐减弱并最终消失。实验结果表明:(1)在单级节流相同压降下,液态实验产生的温降明显小于超临界态及气态节流温降,但液态CO_2全节流过程会因发生相变而使平均节流效应增强;(2)密度影响内能对外耗散的程度,进而影响节流系数,即密度增大,节流系数降低。进而建议,通过增大泄放速率、节流入口增温、节流出口整流等措施来实现对CO_2放空过程的安全控制。     

中国天然气计量技术及展望

天然气计量是国家、社会和经济发展的基础性工作,准确可靠的计量是促进我国天然气工业快速发展的重要保证。为此,分析了天然气计量的重要性及其特点,从计量技术标准体系、计量器具的应用技术、天然气贸易交接计量方式、量值溯源体系和计量管理方面对国内外天然气计量技术进行了对比分析,并对中国天然气流量计量技术的发展进行了总结和展望。研究结果表明:①天然气计量是量大、动态、可压缩介质的气体计量,计量结果由工况流量、组成、温度、压力等数据导出,每个基础数据都要被准确测量,才能保证计量结果的准确性;②我国已经建立了天然气计量技术体系,主要包括计量法律、法规,计量技术标准与规范,计量量值溯源技术,计量器具的应用技术,计量管理制度等;③随着我国天然气工业的高质量快速发展,我国天然气计量技术体系将持续完善并进一步与国际接轨,计量器具可靠性保证可能从强制检定转变为通过检定或校准均可的方式进行溯源,计量器具国产化进程会加快,天然气贸易计量方式将发生从体积计量转变为能量计量的重大改变。结论认为,我国建立的天然气计量技术体系基本满足了国家天然气大发展的需求,但仍需进一步提升和完善。     

新型多管路超声波流量计量撬的研制与应用

天然气计量结果的准确性,直接影响贸易结算的公平性。提供了一种新型多管路超声波计量的模块化拼接组撬技术,通过工厂预制,提高了焊接质量与超声波流量计前后直管段的管道安装精度;入口汇管的进气和分流方式确保了上游气源更易充分混合,使流体介质更为均匀,从而使在线色谱分析小屋的数据更具有代表性,有利于提高商品贸易计量精度;多路比对流程设计,可实现各超声波流量计的相互比对、互为备用。新型多管路超声波流量计量撬的研制为超声波流量计量系统在天然气贸易交接计量中的应用提供了借鉴和参考。     

中俄东线天然气管道天然气质量分析与计量技术

天然气质量涉及在输送和使用过程中与安全卫生、环境保护以及经济利益相关指标的要求，而天然气计量则直接与购销双方天然气气量结算的金额有关。因此，天然气的质量分析和流量计量在天然气工业中具有重要的作用和意义。在跨国管道天然气贸易交接中，购销双方除了关注天然气价格以外，还会重点围绕天然气质量分析和流量计量开展技术谈判。为此，分析了中俄东线天然气管道技术谈判过程中所关注的天然气质量分析与流量计量技术问题，并从采用的方法标准、气质检测项目及其指标、流量计和辅助设施配置及其指标、取样口设置、在线分析仪器配置和分析及计量结果溯源性等关键技术方面进行了归纳和总结。研究结果表明：①明确了天然气质量分析与流量计量采标原则，使得在确定计量协议中的具体技术内容时有标可依；②确定了天然气质量分析中涉及的检测项目及其指标、取样口的设置、在线分析设备的配置、分析结果溯源性和保证措施，确保了其结果的准确性与可靠性； ③确定了计量系统指标要求、计量管路布置、流量计量溯源性和保证措施，确保了天然气流量计量结果的准确性与可靠性。结论认为，该研究成果可以为未来我国跨国管道天然气计量站及国内大型天然气贸易交接计量站的建设和管理提供经验和借鉴。     

超声波流量计计量系统性能的主要影响因素

随着我国天然气工业的发展，已有大量超声波流量计用于高压、大流量的天然气计量。尽管我国已于2001年颁布并实施了气体超声波流量计使用方面的国家标准GB/T18604-2001，但是随着超声波流量计越来越广泛的使用，国内外对超声波流量计计量性能的影响因素已有了进一步的研究；而且，目前我国超声波流量计在天然气计量中的应用效果也还需要进一步改善。因此，根据目前国、内外最新研究成果，对噪声、脏污、压力及温度测量对超声波流量计计量系统性能的主要影响因素以及控制对策进行了分析探讨，以期改变虽经实验室检定合格、但用于现场却不能达到预期计量性能效果的情况，使超声波流量计在现场能够得到更好的应用。     

超临界二氧化碳管道杂质对节流温降的影响

超临界二氧化碳管道输送安全是碳捕集与封存技术(Carbon Capture and Storage,即CCS)的一个重要环节。当超临界管道压力过高时,一般采用节流方式泄放管内高压,节流过程产生的温降可以根据绝热假设进行预测。根据绝热假设及能量守恒关系,通过求解临界节流过程中出口速度与音速的关系式,建立临界节流比与绝热指数关系;烟气二氧化碳中含有杂质,会影响节流过程中产生的温降,根据伯努利方程及等温焓差迭代方法计算节流温降,并依据二元交互作用系数混合规则分析超临界二氧化碳管道中杂质对节流温降的影响。研究结果表明:当二氧化碳中含有的杂质为二氧化硫时,有助于提高节流后的温度,并降低发生干冰堵塞的可能,然而当杂质为氮气时则会进一步降低节流后的温度。通过实例分析给出烟气二氧化碳节流具体操作建议:当采用多级节流时,较高的初始温度可以防止放空管出口处形成干冰。     

喷嘴湿气井两相流在线计量装置研究及应用

传统的湿气井计量大多采用分离法,存在工艺流程复杂、造价高昂、占地面积大等缺陷。研制了以喷嘴为节流元件的湿气井气液两相流在线计量装置。应用Fluent软件仿真模拟了单相气、单相液、气液两相流过装置的流动特性,计算了虚高系数,建立了气液两相含率在线计量模型。CFD研究及现场应用表明:该装置模型计量精度高,气相计量误差在5%以内,液相计量误差在8%以内。该装置结构简单,可以将温度、压力、差压、气流量、液流量集成在一个表头显示,可以异地重复使用,维护量少,降低计量设备安装与维护成本,满足气田开发工程计量的需要。     

多气源天然气输配管网的能量计量方法

随着我国多气源供应格局的形成,天然气计量方式逐渐从现行的体积计量方式向能量计量方式转变。现行的《天然气能量的测定》标准对多气源输配管网系统没有给出具体可操作的能量计量程序,若采用热值数量加权平均赋值方法,能量计量误差可达8%,不能满足能量计量标准GB/T 18603—2014《天然气计量系统技术要求》对能量计量精度的要求。为此,根据天然气输配管网的拓扑结构和气量平衡原理,利用天然气输配管网中现有的流量计量仪表对多气源输配管网进行状态重构,提出了一种区域多气源天然气输配系统状态重构能量计量方法,并对管网状态重构后进行能量计量的误差进行了分析。结果表明:(1)所提出的方法确定了多气源输配管网状态重构所需流量仪表的最少数量及仪表布置方法 ;(2)多气源输配系统管网状态重构后,各下游天然气用户能量计量的误差均不超过0.5%,可满足GB/T 18603—2014对能量计量准确度最高等级(A级)误差在1%以内的要求。该研究成果为我国天然气能量计量技术的应用和推广提供了一种可操作的程序。     

靖边气田水合物形成预测优化注醇

天然气水合物堵塞管线是采气过程中经常遇到的一个重要问题。文章针对长庆靖边气田水合物的形成条件,采用统计热力学方法,对该气田不同组成天然气在不同压力条件下形成水合物的温度进行了预测,计算出了靖边气田各井井口节流温降情况。依据靖边气井生产过程中甲醇消耗特征,建立了计算气井合理注醇量的方法,使靖边气田的气井注醇量更加科学合理,不但减少了井堵频次,同时大大降低了甲醇浪费。此方法可为气田气井的防堵提供参考依据。