[摘要]标(biao)準孔闆(pan)計量
系(xì)統用于(yú)天然氣(qi)流量計(ji)量，測量(liang)管在運(yùn)行過程(cheng)中，直管(guan)段⭐内♌壁(bì)♌粗糙度(du)發生變(bian)化。文章(zhang)按使用(yòng)年限、氣(qi)質條件(jian)、日輸氣(qi)量等因(yin)素🏃♂️将真(zhen)管段内(nei)壁粗糙(cāo)度分爲(wèi)四類，分(fèn)析了各(gè)類測量(liàng)管粗糙(cāo)度變化(huà)，對計量(liàng)系統誤(wu)差的🌈影(ying)響，并列(liè)💯舉了對(dui)不同管(guǎn)徑的✨各(gè)類計量(liang)📐管粗糙(cāo)度的修(xiū)正。最終(zhong)提⛹🏻♀️出爲(wèi)減少粗(cū)糙度對(duì)标準🐕孔(kǒng)闆計量(liàng)系統的(de)誤差影(ying)響，對上(shàng)下遊直(zhí)管段的(de)維護建(jian)議。
中石(shí)化西南(nán)油氣分(fen)公司川(chuan)西氣田(tián)目前廣(guang)泛采用(yòng)以.标準(zhun)孔闆作(zuo)爲一次(ci)儀表的(de)差壓式(shì)計量系(xì)統進行(háng)天然氣(qi)流量計(ji)量，多數(shu)井在後(hòu)期開發(fa)中泡沫(mo)排水等(děng)工藝措(cuò)施十分(fen)頻繁，天(tiān)然氣中(zhōng)含大量(liang)水、油、粉(fěn)塵等雜(za)質，測量(liang)管在使(shi)用過程(cheng)📐中，由于(yú)長期經(jing)受髒污(wu)氣流的(de)沖刷、腐(fu)蝕，最終(zhong)🌈導緻直(zhí)管段🤟内(nei)壁粗糙(cao)度👨❤️👨發生(sheng)變化，對(dui)标準孔(kǒng)闆計量(liàng)系統的(de)誤差影(yǐng)響較大(da)，如何減(jian)少誤差(cha)，提高計(ji)量系統(tong)精度，結(jie)合工作(zuo)實踐談(tan)幾點認(ren)識和維(wei)護體會(hui)。
1計量直(zhí)管段使(shǐ)用情況(kuàng)調查
氣(qi)田計量(liàng)管段自(zi)投人使(shi)用以來(lái)，所有标(biāo)準孔闆(pan)計量系(xi)統粗糙(cao)度均按(àn)0.15mm進行修(xiu)正并參(cān)與流量(liàng)計算。對(duì)❄️現場使(shǐ)用🚩的計(ji)量管段(duàn)抽🔴樣調(diao)查(結果(guo)見表
1)發(fa)現部分(fen)計量直(zhí)管段内(nèi)壁嚴重(zhòng)存在腐(fǔ)蝕、結垢(gou)、結皮等(děng)現象，經(jing)測算确(què)認粗糙(cao)度在0.2~2mm之(zhi)間,遠大(dà)于計量(liang)🌏系統目(mu)前的設(shè)㊙️定值(0.15mm)，直(zhi)接影響(xiǎng)計量系(xì)統的精(jīng)度。
按表(biao)1分類，分(fèn)别選取(qǔ)了豐谷(gu)站備用(yòng)管線、江(jiāng)沙7井管(guǎn)線、135管道(dào)1、新計量(liang)管四根(gēn)計量管(guǎn)進行粗(cu)糙度檢(jiǎn)測，這四(sì)條⭕計量(liang)管基本(ben)情況以(yi)♉及粗糙(cāo)度檢測(ce)結果如(ru)表2。
由表(biǎo)2可以看(kan)出，計量(liang)管的内(nèi)壁粗糙(cao)程度跟(gen)使用條(tiao)💛件有⛹🏻♀️很(hěn)大關❌系(xi)，就氣田(tián)的氣質(zhi)而言，計(jì)量管投(tou)人使🚶♀️用(yòng)後粗糙(cāo)度就❗會(huì)發生較(jiào)🐇大的變(bian)化，其中(zhōng)結垢和(hé)結皮對(duì)其内壁(bì)粗糙度(dù)影響最(zui)大，計量(liang)管的内(nèi)壁粗糙(cao)度與氣(qi)質👄髒污(wu)程度、輸(shu)氣量大(dà)小、使用(yòng)年限長(zhǎng)短成❤️正(zheng)比。按使(shǐ)用年限(xiàn)、氣質條(tiáo)件、日輸(shū)氣量，其(qí)内壁粗(cū)糙⛱️度程(chéng)度可根(gēn)👄據上述(shù)三個因(yīn)素大緻(zhi)分爲四(sì)類，其中(zhōng)--類計量(liàng)管🏃🏻的内(nei)壁粗糙(cāo)度0.9mm，二類(lei)計量管(guǎn)内壁粗(cu)糙度🔞在(zài)0.4mm左右;三(san)類粗糙(cao)度0.25mm左右(yòu);四類粗(cu)糙度情(qíng)況最好(hǎo)，爲0.015mm左右(you)。
2直管段(duan)粗糙度(dù)變化帶(dai)來的計(ji)量誤差(chà)
标準孔(kǒng)闆流量(liang)計
運行(háng)時，對直(zhí)管段的(de)要求主(zhu)要包括(kuò):(1)直管段(duan)長度;(2)直(zhí)管段圓(yuan)度和直(zhí)徑;(3)直管(guan)段内壁(bi)粗糙度(dù)。以上三(sān)個條件(jian)中，直管(guan)段粗糙(cāo)度最易(yi)發生變(biàn)化。欲達(dá)到規定(dìng)的不确(què)定🌏度值(zhi)，直管段(duàn)内✨壁粗(cū)糙度必(bì)須滿足(zú)标準GB/T21446--2008所(suo)提要求(qiú)。
由于天(tiān)然氣從(cong)地層中(zhōng)采出來(lái)，雖經分(fèn)離、除塵(chen)或過濾(lǜ)，因其☎️所(suo)含成分(fen)十分複(fú)雜，從單(dan)井采氣(qi)計量、集(ji)氣計量(liàng)到配氣(qì)計量，氣(qi)質組分(fèn)各不相(xiang)同，因而(er)節流裝(zhuāng)置在使(shǐ)用過程(cheng)中其沖(chong)刷、腐蝕(shi)程度也(ye)不相同(tóng)。經調🌂查(chá)研究表(biǎo)明，氣流(liu)對⁉️孔闆(pǎn)直角人(rén)口邊緣(yuán)和測量(liàng)管内璧(bì)的沖刷(shua)腐蝕尤(yóu)爲嚴重(zhong)，這将造(zào)成💃流出(chū)系數C發(fā)生變化(huà)，流量⛹🏻♀️測(ce)量不确(què)定度超(chao)👈過估算(suàn)值。爲了(le)減小㊙️誤(wu)差，推薦(jiàn)更新孔(kong)闆和新(xin)測量管(guan)，若要繼(jì)續使用(yòng)可⛱️求出(chū)粗糙度(du)算術平(ping)均偏差(cha)R,，對流出(chu)系✏️數修(xiū)正後再(zai)使用。
修(xiu)正方法(fa)爲:将原(yuán)流出系(xi)數C乘上(shang)粗糙度(du)系數YRe，即(jí):
C'=C·YRe·bk(1)
式中:C'爲(wei)修正後(hòu)的流出(chu)系數;C爲(wei)标準流(liu)出系數(shù);YRe爲管👨❤️👨道(dào)粗糙度(dù)💯修❗正系(xi)數;bk爲孔(kǒng)闆開孔(kǒng)人口邊(bian)緣尖銳(rui)度修正(zhèng)系數。
注(zhu):本文不(bu)讨論孔(kǒng)闆開孔(kǒng)入口邊(biān)緣尖銳(ruì)度磨損(sun)對計❗量(liang)的影響(xiǎng)。
其中修(xiū)正系數(shu)YRe随測量(liang)管内壁(bì)相對粗(cū)糙度K/D和(hé)管徑雷(léi)💁諾數ReD而(ér)變化，其(qí)值按下(xià)式計算(suan):
當ReD≥106時，
YRe=γRe=γoo
γo與(yu)直徑比(bi)β2和相對(duì)粗糙度(du)的倒數(shù)D/K有關,其(qí)值在标(biāo)準GB/T21446--2008中查(chá)表求得(de)🐉。其中,K爲(wèi)等效絕(jué)對粗糙(cāo)度，可從(cóng)标準CB/T21446--2008中(zhōng)查表取(qu)得，有條(tiao)件的情(qing)況下，用(yong)流體實(shí)驗方法(fa)測出相(xiàng)對粗糙(cao)度K/D。
γo由β2和(hé)D/K共同決(jue)定，換言(yán)之，由粗(cu)糙度帶(dai)來的計(ji)量誤差(cha)由β2和D/K分(fèn)别🐅引入(rù)。對同-計(ji)量管,其(qí)相對粗(cu)糙度是(shi)一定的(de)，因此其(qí)🛀γ0随β增大(da)而增大(dà);而β的大(dà)小往往(wang)由輸氣(qi)量大小(xiao)決定，氣(qì)量越大(dà)，β值越大(dà)。
當D/K=400,β2=0.6時，查(chá)表可知(zhi)γo達到最(zui)大，爲1.020;同(tong)時标準(zhǔn)中規定(ding)，法蘭取(qǔ)壓👉時，ReD≥106，則(zé)γRe=γo，即此時(shi)γRe=1.020，則C'=1.020C。
已知(zhī):
即:當D/K=400,β2=0.6時(shi)，由測量(liàng)管内壁(bì)粗糙帶(dài)來的計(jì)量相對(duì)誤差爲(wei)(1.02-1)x100%=2%。也就是(shì)說🚩，如果(guo)不對計(jì)量管進(jìn)行粗糙(cāo)度修正(zhèng)，結果會(hui)比實際(jì)值偏低(di)2%。
然而，對(duì)于腐蝕(shí)程度高(gao)、嚴重結(jie)皮的鋼(gang)管，其K值(zhi)可能大(dà)🌍于2mm,Ra可能(néng)大于0.6mm。
依(yī)據現場(chang)調研，大(dà)部分應(ying)用較久(jiu)、氣質較(jiao)髒的計(ji)量🐕管其(qi)内壁👉粗(cū)糙度較(jiào)大，D/K值大(da)多小于(yú)400，因.此C'極(ji)可能大(da)于1.020C，即由(yóu)測量管(guan)内壁粗(cū)糙引人(ren)的計量(liàng)相對誤(wù)差也♉大(dà)于2%。目前(qian)在某些(xie)廠家的(de)計算軟(ruan)件可✂️以(yi)對粗糙(cāo)度小于(yu)1mm的情況(kuàng)進行修(xiū)正，超過(guo)1mm的就不(bú)能修🏃🏻♂️正(zhèng)了。因此(ci)，若測量(liang)管内壁(bi)粗糙度(dù)大🌂于1mm,則(ze)不具備(bei)修正意(yì)義，應更(geng)換新的(de)計量管(guǎn)。
3四類計(ji)k管粗糙(cao)度誤差(chà)影響
結(jié)合實驗(yan)用計量(liàng)直管段(duàn)現場使(shǐ)用條件(jian)，采用上(shàng)文所㊙️述(shù)方法🙇🏻可(kě)以計算(suàn)得出該(gai)四條直(zhí)管段在(zài)使用過(guo)程中⛹🏻♀️給(gei)計量帶(dai)來的✔️誤(wù)差✊影響(xiǎng)。
(1)豐谷站(zhàn)備用計(ji)量直管(guǎn)段粗糙(cāo)度帶來(lái)的計量(liàng)誤差影(ying)響:
由表(biao)1提供的(de)參數:K=0.870mm，則(ze)D/K=150/0.870=172;β2=0.62=0.36
由于D/K=172<400,無(wú)法通過(guo)标準查(chá)表求得(dé)γo值，但依(yī)據表中(zhong)γo變化趨(qu)勢可大(dà)緻判定(dìng)γo的範圍(wei)在1.009~1.014之間(jiān)，則C'也在(zài)(1.009-1.014)C之間。即(ji)該計量(liang)💃🏻管因粗(cu)糙度引(yǐn)人的計(ji)量誤差(chà)在-(0.9~1.4)%之間(jiān)。
(2)江沙7井(jing)計量直(zhí)管段粗(cu)糙度帶(dai)來的計(jì)量誤差(cha)影響:
由(you)表1提供(gòng)的參數(shù):K=0.416mm,則D/K=80/0.416=192;β2=0.27=0.073≈0.1
由于(yu)D/K=192<400,無法通(tōng)過标準(zhǔn)查表求(qiú)得Yo值，但(dàn)依據表(biao)中γo變化(huà)🐅趨☔勢可(ke)大緻判(pan)定γo的範(fan)圍在1.003~1.006之(zhī)間,則C'也(ye)在(1.003~1.006)C之間(jian)。即該計(ji)量管因(yin)粗糙度(du)引人的(de)計量誤(wu)差在-(0.3~0.6)%.之(zhī)間。
(3)135井管(guǎn)道1計量(liàng)直管段(duàn)粗糙度(du)帶來的(de)計量誤(wù)差影響(xiǎng):
由表1提(tí)供的參(can)數:K=0.230mm，則D/K=100/0.230=435;β2=0.52=0.25.
由(yóu)于D/K=435>400，可以(yǐ)查表求(qiu)得γo值，在(zai)1.003~1.006之間。則(zé)C'也在(1.003~1.006)C之(zhī).間。該計(jì)量管因(yin)粗糙度(du)引人的(de)計量誤(wu)差在-(0.3~0.6)%之(zhī)間。
(4)新計(ji)量管的(de)内壁很(hěn)光潔則(zé)可忽略(lue)粗糙度(du)引入的(de)計量誤(wu)差。
4直管(guǎn)段内壁(bì)粗糙度(du)修正
标(biao)準中規(gui)定，因測(ce)量管内(nei)壁粗糙(cao)度變化(huà)導緻的(de)流出系(xì)數C将發(fa)生變化(huà)，流量測(ce)量不确(que)定度超(chao)過估算(suan)🔞值。爲了(le)避免這(zhè)種超差(chà)，推薦更(gèng)新孔闆(pǎn)和新測(cè)量管，若(ruo)要繼續(xù)使用👄可(kě)求出粗(cu)糙度💛算(suàn)術平均(jun)偏差Ra,對(dui)流出系(xi)數修正(zheng)後再使(shi)用。
由于(yu)标準隻(zhi)對D/K≥400的情(qíng)況提出(chu)了規定(ding)，因此現(xiàn)場在用(yòng)✊的部分(fen)計🤞量管(guan)是無法(fǎ)按實際(jì)粗糙度(du)進行修(xiū)正的。就(jiu)目前采(cǎi)用的積(ji)算軟件(jiàn)📧而言,K值(zhi)最大也(yě)隻能修(xiu)正到D/K=400的(de)情況，表(biao)3列出了(le)氣田内(nei)目前常(chang)用的幾(jǐ)種測量(liàng)管可以(yǐ)進行修(xiu)正的粗(cū)糙度值(zhi)🚩。
由表3可(ke)知:不同(tóng)管徑的(de)計量管(guan)，現行标(biao)準能修(xiū)正的K值(zhi)的最🚩大(da)限值，即(jí)超過該(gai)範圍就(jiù)不能修(xiū)正了，也(yě)就是超(chāo)限K值參(can)與⁉️積算(suan)出的流(liu)量已經(jing)偏離正(zheng)常值。
例(li):現有在(zài)用計量(liang)管150mm，β值爲(wèi)0.7，K爲0.44mrm。
則:D/K=340，查(cha)表3得，最(zui)大K值爲(wèi)0.375mm。D/K=400，β2=0.5時，在标(biao)準中查(chá)表γo爲1.014,即(jí)相對修(xiu)正量🔱爲(wèi)1.4%。
D/K=340<400，因此實(shí)際相對(duì)修正量(liang)應該大(dà)于1.4%
同時(shí)，目前川(chuān)西氣田(tián)所有的(de)計量直(zhí)管段粗(cū)糙度修(xiu)正系數(shù)均💞取0.15mm，經(jīng)推算現(xian)場相對(duì)修正量(liàng)僅爲(0.6~0.9)%，即(ji)比理❤️論(lun)修正量(liàng)偏低👣(0.5~0.8)%。
由(you)此可得(dé)，川西氣(qì)田現用(yong)的粗糙(cāo)度修正(zhèng)系數0.15mm不(bu)合理，應(yīng)依據計(jì)量管的(de)實際粗(cū)糙度情(qing)況，并結(jie)合标準(zhun)進行取(qu)值。對沒(mei)有超💰過(guò)限值的(de)按實際(jì)K值修正(zheng)，對超過(guò)限值的(de)，按最大(da)限值進(jìn)行修正(zhèng)。下面(見(jiàn)表4)将給(gei)出不同(tóng)管徑的(de)各類計(ji)量管應(ying)采用的(de)修正值(zhi)。
豐谷站(zhan)備用管(guan)線與江(jiāng)沙7井計(jì)量管段(duan)，均爲D/K<400,标(biao)準并未(wèi)給出☔D/K<400時(shí)的♉Yn值查(chá)詢，因此(ci)無法進(jìn)行粗糙(cāo)度修正(zheng)，故⛷️該兩(liang)類計量(liang)管已不(bu)具備粗(cu)糙度修(xiu)正的意(yi)義。
135井管(guǎn)道1計量(liàng)直管段(duan)由于D/K>400,沒(méi)有超出(chu)标準範(fan)圍，因此(cǐ)可以通(tong)過軟件(jian)進行粗(cu)糙💔度👉修(xiū)正，修‼️正(zheng)值即爲(wèi)實測K值(zhí)0.23mm。
5直管段(duan)使用維(wei)護建議(yi)
目前，川(chuan)西氣田(tian)的一類(lei)測量管(guan)内璧粗(cū)糙度約(yuē)爲0.9mm左右(you)，有嚴🥵重(zhòng)結皮現(xiàn)象;二類(lèi)測量管(guan)内壁粗(cu)糙度在(zài)0.40mm左右，内(nei)壁大🏃多(duo)數有結(jie)垢和輕(qing)微結皮(pi)現象;三(sān)類測量(liàng)管内璧(bì)粗糙度(dù)在0.25mm左右(yòu)，内壁大(dà)多數有(yǒu)🆚結垢現(xian)象。這三(san)類測量(liang)管在不(bu)同管徑(jing)下，采用(yong)的K值修(xiu)💃🏻正值各(ge)不相同(tóng)。.
目前，氣(qi)田内标(biao)準孔闆(pan)計量系(xì)統對測(cè)量管統(tǒng)一采用(yong)0.15mm的👣修正(zheng)值，依據(ju)标準推(tui)算内壁(bì)粗糙度(dù)給計量(liàng)系統引(yin)人的誤(wù)差可達(da)2%以上，因(yin)此須分(fen)類修正(zheng)。
當粗糙(cāo)度沒有(yǒu)超過限(xiàn)值時采(cǎi)用實測(ce)值修正(zhèng)，對超過(guo)限值的(de)按🔞最大(dà)限值修(xiu)正。當然(ran)超過限(xian)值的按(àn)最大限(xian)💋值進♻️行(háng)修🥰正，也(yě)隻是從(cong)一定程(cheng)度上減(jiǎn)小粗糙(cao)度對計(jì)量的影(ying)響，要從(cóng)根本上(shang)消除其(qí)影響隻(zhi)有确保(bǎo)計量管(guǎn)内壁光(guang)滑、潔淨(jìng)，盡可能(neng)将天然(ran)氣中油(yóu)、水、雜質(zhì)等分離(lí)幹淨，加(jiā)強對計(ji)量管的(de)檢查維(wéi)護，對沒(méi)有維護(hù)價值的(de)進行更(geng)換。因此(cǐ)🤩，測量管(guǎn)在使用(yong)過程中(zhong)，直管段(duan)内璧應(ying)保持清(qīng)潔、除掉(diao)污😄垢，管(guan)道内壁(bi)上的腐(fu)蝕硬皮(pi)應除掉(diào),同時對(dui)内壁表(biǎo)面粗糙(cao)度進行(hang)檢測，至(zhì)少✏️在孔(kǒng)闆上遊(yóu)側10D的直(zhí)管段部(bu)分(即測(cè)量管💞)應(ying)滿足GB/T21446--2008标(biao)準規定(ding)，當發現(xian)内表面(miàn)有明顯(xiǎn)沖刷和(hé)腐蝕時(shí)，如其内(nèi)壁粗糙(cāo)度不符(fu)👌合标準(zhǔn)規定時(shi)，更新爲(wèi)💰内表✉️面(mian)符合要(yào)求的測(ce)量管。
本(ben)文來源(yuan)于網絡(luo),如有侵(qīn)權聯系(xi)即删除(chú)！
