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      時間:2022-9-7 08:46:00

    油氣田常用流量計的分類及選型

    摘要:油氣田生產過程中油、氣、水流量計量需十分普遍。流量計選型是否合理,將直接影響工藝介質的計量的精度及后期的運維成本。本文簡要介紹油氣田常用的油、氣、水流量計量儀表的分類、特點及測量原理等,討論各種流量計的適用范圍和選型原則。
    1常用流量計簡介
      流量計是油氣田中重要的檢測儀表,在油氣田各類場站起著舉足輕重的作用。流量計是能源管理和貿易交接的必備工具,也在油田注水、污水處理等方面也有廣泛的應用。油氣田中應用的流量計按照結構原理主要分為容積式流量計、差壓式流量計、浮于式流量計、容積式流量計、速度式流量計、電磁流量計、質量流量計等。不同類型的流量計有各自的特點,因此,在實際應用中要根據不同的測量目的揚長避短,選擇最適宜的流量計,達到最佳的測量效果。
    油氣田內油、氣水主要計量儀表如表1所示。
     
    2油氣田常用流量計特點
    2.1差壓式流量計
      差壓式流量計是一類應用最為廣泛的流量計,其中尤以節流式差壓式流量計中檢測件為標準件的產品最為普反。節流式差壓式流量計由節流裝置、差壓變送器和流量顯示儀表組成。常用的節流件有孔板、文丘里管、噴嘴等。
      差壓式流量計的檢測件按其標準化程度分為兩大類:標準的和非標準。所謂標準檢測件是只要按照標準文件設計、制造、安裝和使用,無須經實流標定即可確定其流量值和估算測量誤差。非標準檢測件是成熟程度較差的,尚未列入國際標準中的檢測件。.
      下面主要介紹一下在油氣田內應用較多的孔板流量計。
    優點:
    (1)標準節流件是全世界通用的,并得到了國際標準組織的認可,無需實流校準,即可投用,在流量計中亦是唯一的。
    (2)結構易于復制,簡單、牢固、性能穩定可靠、價格低廉。
    (3)應用范圍廣,包括全部單相流體(液、氣、蒸汽)、部分混相流,-般生產過程的管徑、工作狀態(溫度、壓力)皆有產品。
    (4)檢測件和差壓顯示儀表可分開不同廠家生產,便與專業化規模生產。
    缺點:
    (1)測量的重復性、精確度在流量計中屬于中等水平,由于眾多因素的影響錯綜復雜,精確度難于提高。
    (2)范圍度窄,由于流量系數與雷諾數有關,一般范圍度僅3:1~4:1.
    (3)有較長的直管段長度要求,一般難于滿足,尤其對較大管徑,問題更加突出。
    (4)壓力損失大,能耗高。
    (5)孔板以內孔銳角線來保證精度,因此對腐蝕、磨損、結垢、臟污敏感,長期使用精度難以保證,需每年拆下強檢一次。
    (6)采用法蘭連接,易產生跑、冒、滴、漏問題,大大增加了維護工作量?装辶髁坑嫲惭b如圖1所示。
     
    2.2浮于式流量計
      浮子流量計又稱子流量計,是變面積式流量計的一種,在1根由下向.上擴大的垂直錐管中,圓形橫截面的浮于的重力是由液體動力承受的,從而使浮于可以在錐管內自由地_上升和下降。浮于流量計在小、微流量方面有舉足輕重的作用。
    主要特點:
    (1)玻璃錐管浮子流量計結構簡單,使用方便,缺點是耐壓力低,有玻璃管易碎的較大風險。.
    (2)適用于小管徑和低流速。
    (3)壓力損失較低。
    2.3容積式流量計
      容積式流量計又稱定排量流量計,它利用機械測:量元件把流體連續不斷地分割成單個已知的體積部分,根據測量室逐次充滿和排放該體積部分流體的次數來測量流體體積總量。容積式流量計與差壓式流量計、浮于流量計并列為3類使用量最大的流量計,常應用于昂貴介質(油品等)的總量測量。容積式流量計按其測量元件分類可分為橢圓齒輪流量計、刮板流量計、雙轉于流量計、旋轉活塞流量計、往復活塞流量計、圓盤流量計、液封轉筒式流量計、濕式氣量計及膜式氣量計等。
    優點:
    (1)計量精度高。
    (2)安裝管道條件對計量精度沒有影響、無直管段需求。
    (3)可用于高粘度液體的測量。
    (4)范圍度寬。
    (5)直讀式儀表無需外部能源可直接獲得累計.總量,清晰明了操作簡便。
    缺點:
    (1)結構復雜,體積龐大。.
    (2)被測介質種類、口徑、介質工作狀態局限性較大。
    (3)不適用于高、低溫場合。
    (4)大部分儀表只適用于潔凈單相流體。
    (5)產生噪聲及振動。
    2.4速度式流量計
    2.4.1渦輪流量計
      渦輪流量計采用多葉片的轉于(渦輪)感受流體平均流速,從而推導出流量或總量的儀表。一般它由傳感器和顯示儀兩部分組成,也可做成整體式。.
      渦輪流量計和容積式流量計、科里奧利質量流量計稱為流量計中3類重復性、精度最佳的流量計。
    優點:
    (1)高精度。
    (2)重復性好。
    (3)無零點漂移,抗干擾能力好。
    (4)范圍度寬。
    (5)結構緊湊。
    缺點:
    (1)不能長期保持校準特性。
    (2)流體物性對流量特性有較大影響。
      渦輪流量計在以下測量對象中有著廣泛應用:石油、有機液體、無機液、液化氣、天然氣和低溫流體等。渦輪流量計在天然氣計量方面的應用僅次于孔板流量計。
    2.4.2超聲波流量計
      超聲波流量計按測量原理分可分為速度差式和多普勒式,利用速度差式原理制造超聲流量計是目前使用最多的一種超聲波流量計。
      利用多普勒效應制造的超聲多普勒流量計多用于測量介質有一定的懸浮顆;驓馀萁橘|,使用有一定的局限性,但卻解決丁時差式超聲波流量計只能測:量單一清澈流體的問題,也被認為是非接觸測量雙相流的理想儀表。
    優點:
    (1)可用來測量大管徑流量。無阻礙物、壓損小、便于安裝。
    (2)可測量強腐蝕性介質和非導電介質的流量。
    (3)測量范圍大,管徑范圍從20mm~5m,且制造成本與管徑大小關系不大。
    (4)測量的體積流量不受被測流體的溫度、壓力粘度反密度等熱物性參數的影響?梢宰龀晒潭ㄊ胶捅銛y式兩種形式。
    缺點:
    (1)溫度測量范圍不高,一般只能測量溫度低于200°C的流體..
    (2)抗干擾能力差,易受氣泡、結垢、泵及其它聲源混入的超聲雜音干擾。
    (3)直管段要求嚴格,為前20D、后5D,否則高散性差,測量精度低。
    (4)安裝的不確定性,會給流量測量帶來較大誤差。
    (5)使用壽命短(一般精度只能保證1年)。
    (6)價格較高。
    2.5電磁流量計(EMF)
      電磁流量計是根據法拉第電磁感應定律制成的一種測量導電性液體介質流量的儀表。電磁流量計有一系列優良特性,可以對臟污流、腐蝕流的進行測量。
    優點:
    (1)測量通道是段光滑直管,不會阻塞,適用于測量合固體顆粒的液固=相流體,如紙漿、泥漿、污水等。
    (2)不產生流量檢測所造成的壓力損失,節能效果好。
    (3)所測得體積流量實際上不受流體密度、粘度、溫度、壓力和電導率變化的明顯影響。
    (4)流量范圍大,口徑范圍寬。
    (5)可應用腐蝕性流體。
    缺點:
    (1)有一定局限性,它只能測量導電介質的液體流量,不能測量非導電介質的流量。
    (2)安裝與調試比其它流量計復雜,且要求更嚴格。安裝地點不能有振動,不能有強磁場。安裝時必須使變送器和管道有良好的接觸及良好的接地。在使用時必須排盡測量管中存留的氣體,否則會造成較大的測量誤差。
    (3)用來測量帶有污垢的粘性液體時,粘性物或沉淀物附著在測量管內壁或電板上,電板.上污垢物達到一定厚度,可能導致儀表無法測量。
      電磁流量計廣泛應用在油氣田注水、污水處.理、造紙、市政給排水等領域。
    2.6質量流量計
      質量流量計分直接式和間接式兩種。直接式質量流量計利用與質量流量直接有關的原理進行測量,目前其正成為商品大量應用只有熱式質量流量.計和科里奧利力質量流量計兩類。間接式質量流量計以壓力溫度補償式最為流行。
    2.6.1熱式質量流量計(恒溫差TMF)
    優點:
    (1)球閥安裝,安裝拆卸方便,并可以帶壓安裝。
    (2)測量值不受壓力和溫度影響。
    (3)響應迅速。
    缺點:
    (1)精度不及其他類型流量計,一般為3%。
    (2)適用范圍窄,只能用于測量干燥的非爆炸性的氣體,如壓縮空氣、氮氣、氬氣及其他中性氣體。
    2.6.2科里奧利質量流量計(CMF)
      科里奧利質量流量計是利用流體在振動管中流動時,產生與質量流量成正比的科里奧利力原理制成的一種直接式質量流量計.
    優點:
    (1)直接測量質量流量,準確度高。
    (2)測量值不受物性(密度、粘度)影響。
    (3)無前、后直管段要求。
    (4)可測量各種非牛頓流體及粘滯和含微粒的漿液。
    缺點:
    (1)重量體積較大、價格昂貴。
    (2)零點不穩定。
    (3)只限于中小口徑。
    3結束語
      不同工況可選流量計可能不止一種,在設計選型過程中應結合現場應用實際、精度要求、安裝空間、性價比等因素,綜合選型。

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