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煤层气流量计量选型



结合煤层气介质的实际工况,对比了气体计量常用的三种流量计:超声波、涡轮、孔板节流装置,并简单阐述了各自的优缺点。

1、概述

随着国内对煤层气开采项目的日益重视,在国家标准《油气集输设计规范》(GB50350-2005)的设计要求规定下,本文章主要针对煤层气集输站场的一级计量系统的流量计量方式进行了对比,并阐述了各自的优缺点,使得相关工程中在流量计的选择上做到技术先进、经济合理、确保质量、安全使用。

2、计量规范、标准

 

2.1煤层气输量计量可分为三级:

 

1)一级计量——油气田外输气的贸易交接计量;

 

2)二级计量——油气田内部集气过程的生产计量;

 

3)三级计量——油气田内部生活计量。

 

2.2煤层气输量计量系统准确度的要求应根据计量等级确定:

 

一级计量系统准确度可根据煤层气的输量范围不低于表2.1的规定,二级计量系统的最大允许误差应在±5.0%以内,三级计量系统的最大允许误差应在±7.0%以内。

 几倍1.jpg

2.3煤层气一级计量系统的流量计及配套仪表,应按现行国家标准《天然气计量系统技术要求》GB/T 18603的规定配置,配套仪表的准确度应按表2.2确定。天然气二、三级计量系统配套仪表的准确度,可分别参照表2.2B级和C级确定。

几倍2.jpg

2.4煤层气计量系统选用标准孔板节流装置时,其设计、安装和流量计算应符合现行国家标准《流量测量节流装置 用孔板、喷嘴和文丘里管测量充满圆管的流体流量》GB/T 2624的有关规定。对干气的计量,其流量计算可按国家现行标准《天然气流量的标准孔板计算方法》

SY/T 6143的规定进行。

 

当采用气体超声流量计测量煤层气流量时,其设计、安装和流量计算应符合现行国家标准《用气体超声流量计测量天然气流量》GB/T

18604的规定。

 

3、煤层气流量计量比选

 

根据《天然气计量系统技术要求》GB/T18603,煤层气流量计量的标准参比条件温度为20℃(热力学温度为293.15K)、压力为

 

101.325kPa,天然气计量单位以m3/h表示。

 

1涡轮流量计:由于煤层气介质特殊,考虑到含有煤粉,对叶轮的损耗太大,导致使用寿命缩短,需要经常维护,所以对于煤层气的流量计量,暂不考虑使用涡轮流量计。

2)超声流量计:超声波流量计与涡轮流量计性能大多相近,其凭借较大的量程比和对含有杂质气体计量的适应性广泛应用于气体管道

≥DN100)流量计量中。但超声波流量计费用过高,对于煤层气集输工程来讲,初期产能较低,使得对工程成本的控制尤为重要,相对来说超声计量没有较好的性价比。

 

但如果不考虑经济因素,超声波流量计以其更多的优势作为煤层气贸易计量的首选。

 

3)孔板节流装置 孔板节流装置为经典计量方法,如果可以提供足够的直管段长度,配备高精度高性能的变送器,完全可以满足煤层气贸易交接的计量要求。并且维护工作量较少,价格适中,十分适合煤层气杂质多、对投资控制严格的计量要求。但由于孔板节流装置的量程比较小,很难应对煤层气集输站场流量波动较大的情况,由此我们引出此种计量方式的升级产品——高级孔板阀。

 

4)高级孔板阀 高级孔板阀的计量原理同节流装置是相同的,他们最主要的区别在于高级孔板阀可在线更换孔板,可对流量范围的较大波动及时做出调整。因此我们将通过真实案例,具体介绍一种针对流量范围较大时,高级孔板阀的使用方案。

 

中国石油煤层气公司所辖项目《鄂东煤层气田保德区块北部5亿立方米产能建设工程》的集气站煤层气外输计量管线中的气体工况为:

 

:XXX,温度:XXX,流量范围:5~100×104Nm3/h。经过计算,我们得到如下计量方案:DNXXX的高级孔板阀按照一开一备2路配置。我们可以根据计算出的BETA值(孔板的开孔与孔板直径的比值),选用BETA值不同的多块孔板进行配置,这里我们暂按照ABCD四块孔板配置。得到如下表格:

几倍3.jpg

这样四块孔板就包含了3~110×104Nm3/h流量范围内的所有值,然后正常情况下,一路配置较大的两块孔板CD,另一路配置较小的两块孔板AB,通过切换计量回路上的电动阀门来对较大较小流量进行选择性计量,以减少单路高级孔板阀频繁更换孔板的次数。当然,如果当前正在使用的一路计量出现故障,另一路亦可作为备用路进行计量。

 

煤层气流量范围的变化不可能时刻都有较大波动,所以不用担心更换孔板和切换计量回路的次数过于频繁。如果整个流量范围的变化不大,完全可以采用2块孔板来代替4块,这样就更加方便了计量。

 

高级孔板阀相对来说更适合压力较低的情况下使用,因为高级孔板阀的重点就是在线更换孔板功能,气密性就成了最重要的问题。所以在高压的情况下,在线更换的安全问题就显得更加重要,在高压下进口设备整体来说要优于国产设备,但进口高级孔板阀的价格同超声流量计相差无几,因此在高压情况下依然推荐使用超声计量的方式。

4、结束语

 

随着计量技术的不断发展,气体流量计量的各种技术已经十分成熟,因此在满足精度及质量要求的前提下,价格和更好的适应恶劣工况成为计量选型的关键。目前大型工程中选用的计量装置更多为进口产品,真心希望国产计量设备能够更快更好的发展起来

 


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