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普光氣田超聲波流量計的優化應用

發布時間:2019-10-21  發布作者:

摘要:普光氣田屬于高含硫氣田,具有“三高一深”的特點,天然氣具有壓力高、流量大、含有大量液固體雜質的特點,常堵塞高級孔板閥和孔板流量計引壓管線,計量不準確,還帶來很多不安全因素,為此改用了超聲波流量計。針對超聲波流量計常存在示值不穩定和計量偏低的問題,開展了一系列的實驗工作,嘗試引入了抗噪膜,并進行了補償參數優化,有效的解決了示值不穩定和計量偏低的問題,達到了超聲波流量計的可靠性和穩定性,大大提高了普光氣田酸氣計量的準確度。
普光氣田是我國規模較大、豐度較高的特大型整裝海相氣田,天然氣組分中H 2 S平均含量為14.93%,CO 2 平均含量為9.57% [1] 。由于酸氣具有壓力高、流量大、介質含有液固體雜質,介質成分復雜,單質硫、殘酸等雜質沉積經常堵塞孔板流量計的孔板閥和引壓管,解堵清洗工作頻繁,且工作量大,不僅影響計量的準確性,其較強的腐蝕性還縮短了設備的使用壽命,大大增加了人員H 2 S中毒的危險系數 [2] 。因此,普光氣田改用了雙通道直射式時差法外夾式超聲波流量計。超聲波流量計受單質硫、壓井液等雜質的影響較小,波動幅度小,計量數據曲線更加接近于配產,而且維護方便,危險性小等特點 [3] ,更加適合普光氣田的工況,但經過一段時間的試用,但是仍然存在示值不穩定和計量偏低的情況。
1 問題分析及措施探索
普光氣田大灣區塊選用的是國外某公司外夾式超聲波流量計,變送器型號為FUS1010 通用型,換能器選用的是雙聲道高精度型。采用兩組換能器平行直射式安裝,形成兩組數據反饋通道,變送器把兩組通道的數值進行平均對比,減少了誤差,增強了精度。超聲波流量計在使用了數月后出現示值不穩定和計量偏低的情況。為此,開展了一系列的研究工作,嘗試增加粘貼抗噪膜,并進行計量參數優化,有效的解決了存在的問題。
2 抗噪膜技術的使用
由于普光天然氣輸送為濕氣混輸,且高含硫化氫,在高壓高溫節流降溫后很容易析出大量硫磺顆粒,造成聲波散射,雜亂的聲波通過管壁傳遞到配對探頭上,反射和散射形成的雜波產生噪音,影響信噪比,導致計量數據偏低 [3] ,為此在換能器和管壁之間涂抹耦合劑后,增加粘貼了抗噪膜。
2.1 厚度計算
抗噪膜主要作用是過濾反射波,保留透射波,同步與信號相差二分之一周期管道噪音。對信號波所在頻率附近有較好的通透性,能夠吸收該頻率附近的雜波 [3] 。在抗噪膜的選擇上,抗噪膜的厚度按四分之一聲長選擇,而對應的頻率采用探頭的中間頻率。
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超聲波在流體中的聲速,在初始安裝的時候,根據換能器在管道內發射超聲波會自動得出,根據CC129 參數規范可知每張抗噪膜的厚度是0.027英寸,換算成毫米為0.69mm。
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2.2  抗噪膜技術的應用
反射式安裝前波形圖凌亂,信噪比只有5:1,根據超聲波工程應用經驗,正常情況下信噪比必須大于10:1,才能進行準確計量 [3] 。在改為直射式、添加3層CC129抗噪膜后信號強度得到增加,信噪比得到提高。安裝后波形變化如圖1。
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3 流量補償參數的優化
通過與加熱爐高級孔板閥及氣井配產之間進行流量對比,發現超聲波流量計始終存在流量偏小的問題。通過表1可知,每天要低4-5萬方/天左右。
3.1 AGA8補償參數優化
在用超聲波流量計算機具有處理AGA8補償信息的功能,能將組分告知FUG1010變送器,可以支持與分析儀表的通訊,雖然氣體組分存在實時變化,但是變化范圍不大。因此采用加密分析氣體組分進行修正組分參數,從而修正壓縮因子進行流量補償是較好的的方法。
AGA8基于美國天然氣協會8號報告允許氣體組分發生變化,并給出了氣體組分發生變化時氣體實際密度(Kg/M 3 )與壓縮因子Z f 的變化情況,然后利用該值可以計算質量流量,或者標準體積流量 [4] 。因此通過DV軟件建立與FUG1010變送器的通訊,將得到的大灣區塊氣體組分參數、實際溫度和壓力補償參數輸入到變送器,得到實際壓縮因子,從而修正流量計量結果。
3.2 補償功能應用
在完成氣體組分分析后,修改參數設置,重新激活超聲波流量計AGA8流量補償功能,超聲波流量計1通道流量提高了0.13萬方,2通道提高了0.31萬m 3 ,平均流量計提高0.21萬m 3 ,每天平均流量提高4.42萬m 3左右,與外輸流量計進行計量比對,計量差值大大降低,更加接近實際配產值。
4 結論
1)通過引入抗噪模和AGA8流量補償后,超聲波流量計計量數值與實際配產值和加熱爐流量計計量值基本一致,示值不穩和計量偏低的問題得到有效解決,大大提高了普光氣田酸氣計量的準確性。
2)超聲波流量計波動幅度相對孔板流量計要小,誤差在±3%以內,數據相對比較穩定,受單質硫、壓井液的影響較小,其較高的精確性、可靠性、穩定性比較適合高含硫氣田的工況。

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