油田氣體流量計(jì)研究
隨著改革進(jìn)一步開放，我國(guó)能源缺口越來越大。為了應(yīng)對(duì)的能源問題，國(guó)家對(duì)油氣田制度進(jìn)行了改革使石油公司的經(jīng)營(yíng)理念得到轉(zhuǎn)變，使天然氣生產(chǎn)和輸送部門之間那種傳統(tǒng)的管理調(diào)度關(guān)系發(fā)生了根本變革，雙方之間逐步建立了追求各自*大商業(yè)利益的供求關(guān)系。如何對(duì)天然氣進(jìn)行**、實(shí)時(shí)、經(jīng)濟(jì)地計(jì)量，提高能源利用率，已經(jīng)成為油氣儲(chǔ)運(yùn)工作者乃至整個(gè)天然氣行業(yè)必須面對(duì)的一個(gè)重要問題。
1 國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀
我國(guó)尚未形成天然氣計(jì)量的系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)內(nèi)目前在天然氣計(jì)量中采用《天然氣流量的標(biāo)準(zhǔn)孔板計(jì)量方法》（SY/T6143-2004）以及《天然氣發(fā)熱量、密度、相對(duì)密度和沃泊指數(shù)的計(jì)算方法》（GB/T11062-1998）等計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)，但這些標(biāo)準(zhǔn)尚沒有覆蓋天然氣計(jì)量的各個(gè)方面，特別是在天然氣貿(mào)易計(jì)量中缺乏天然氣計(jì)量系統(tǒng)統(tǒng)一的、系統(tǒng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。為了適應(yīng)我國(guó)天然氣日益國(guó)際化的需要，必須加快我國(guó)天然氣計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的國(guó)際接軌。
2 計(jì)量?jī)x表
歐美等工業(yè)化水平較高的發(fā)達(dá)國(guó)家，對(duì)天然氣計(jì)量技術(shù)的研究起步較早，投入的資金及科技力量較大，尤其是對(duì)貿(mào)易天然氣的計(jì)量十分重視。從流量計(jì)選型上，歐洲主要使用渦輪、腰輪流量計(jì)，如在荷蘭渦輪、腰輪流量計(jì)的使用約80%，在加拿大渦輪流量計(jì)的使用約占90%，而美國(guó)則以使用孔板為主，約占80%。從整體上來看，在流量計(jì)使用上，70年代形成了孔板使用高潮，80年代形成了渦輪流量計(jì)使用的高潮，90年代中后期則掀起了超聲流量計(jì)熱潮。由于孔板流量計(jì)具有堅(jiān)固耐用、性能可靠、維修方便、按標(biāo)準(zhǔn)制造無需標(biāo)定等優(yōu)點(diǎn)，我國(guó)油氣田天然氣計(jì)量?jī)x表一般采用 孔板流量計(jì) ，占天然氣計(jì)量?jī)x表的95%以上。
（1）電磁流量計(jì)--原理： 電磁流量計(jì) 種類繁多，有 插入式電磁流量計(jì) 、 電池供電電磁流量計(jì) 、流速儀等等，它是一種根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律來測(cè)量管內(nèi)導(dǎo)電介質(zhì)體積流量的感應(yīng)式儀表，采用單片機(jī)嵌入式技術(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字勵(lì)磁，同時(shí)在 電磁流量計(jì) 上采用CAN現(xiàn)場(chǎng)總線。
——優(yōu)點(diǎn)：適用于較大口徑管道的計(jì)量；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝容易；無可動(dòng)部件，性能可靠，耐用；應(yīng)用歷史悠久，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定*全；按標(biāo)準(zhǔn)制造的孔板不需要標(biāo)定；價(jià)格便宜。
——缺點(diǎn)：壓損大時(shí)不適宜長(zhǎng)輸管線計(jì)量；量程比小；前后直管段要求長(zhǎng)，占地面積大；輸出信號(hào)為模擬信號(hào)，重復(fù)性不高；對(duì)整21TECHNOLOGYSUPERVISIONINPE-TROLEUMINDUSTRY套流量計(jì)的精度影響因素多且錯(cuò)綜復(fù)雜，很難提高測(cè)量精度。
（2） 氣體渦輪流量計(jì) ，——原理：利用氣體推動(dòng)流量計(jì)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，通過測(cè)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)次數(shù)來計(jì)量氣體流量。——優(yōu)點(diǎn)：測(cè)量精度高，一般渦輪不確定度為0.5%～1.0%，精選渦輪可達(dá)到0.25%；測(cè)量范圍寬，量程比可達(dá)1：30；輸出為脈沖頻率信號(hào)，便于和計(jì)算機(jī)配套；結(jié)構(gòu)緊湊輕巧、安裝維護(hù)方便。——缺點(diǎn)：有可動(dòng)部件，易于損壞；抗臟污能力差，對(duì)介質(zhì)的干凈程度要求高。
（3）氣體腰輪流量計(jì)，——原理：周期性地充滿或排出一個(gè)或幾個(gè)計(jì)量空間的氣體，以此來測(cè)量氣體體積流量。——優(yōu)點(diǎn)：測(cè)量精度高，一般腰輪不確定度為0.5%～1.5%，精選腰輪可達(dá)到0.2%；量程比大，可達(dá)1∶400；可靠性好，不需要直管段；安裝條件要求低。——缺點(diǎn)：安裝時(shí)，殼體不能承受管線的各種應(yīng)力；對(duì)介質(zhì)的干凈程度要求高。
（4） 氣體渦街流量計(jì) ，——原理：基于卡門渦街原理制成的一種流體振蕩型流量計(jì)。在管道中插入一個(gè)旋渦發(fā)生體，當(dāng)管道中有流體流過時(shí)，在旋渦發(fā)生體的兩側(cè)將交替產(chǎn)生旋渦，在下游交替排列的旋渦列被稱為"渦街"，單位時(shí)間內(nèi)通過某一點(diǎn)的渦街的數(shù)量與流體的流速成正比。——優(yōu)點(diǎn)：無可動(dòng)部件，穩(wěn)定可靠；使用壽命長(zhǎng)，維護(hù)量小；壓力損失??；量程寬。——缺點(diǎn)：對(duì)雷諾數(shù)有要求（≥2×），適用范圍受限；不適合在有振動(dòng)干擾的管網(wǎng)中使用。由于渦街流量計(jì)應(yīng)用時(shí)間短，導(dǎo)致工作條件的偏離到底會(huì)帶來多大的附加誤差至今在標(biāo)準(zhǔn)及生產(chǎn)廠家資料中尚不明確。
（5） 旋進(jìn)旋渦智能流量計(jì) ，——原理：進(jìn)入旋進(jìn)漩渦智能流量計(jì)的氣體，在漩渦發(fā)生體的作用下，產(chǎn)生渦旋流，渦旋流在文丘里管中旋進(jìn)，到達(dá)收縮段突然節(jié)流，使漩渦加速；當(dāng)漩渦流突然進(jìn)入擴(kuò)散段后，由于壓力的變化，使旋渦流逆著前進(jìn)方向運(yùn)動(dòng)；在進(jìn)動(dòng)區(qū)域內(nèi)該信號(hào)頻率與流量大小成正比。——優(yōu)點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)了機(jī)電一體化，日常的計(jì)量過程不需人工值守；工藝安裝條件不苛刻，儀表上、下游直管段可較孔板流量計(jì)大大縮短；系統(tǒng)的測(cè)量準(zhǔn)確度能夠滿足目前的貿(mào)易計(jì)量要求（≤2%）；流量測(cè)量范圍較寬（/=15～20），可在孔板流量計(jì)無法涉足的部分小流量區(qū)域進(jìn)行有效工作；體積小、重量輕，離線標(biāo)定較為方便；測(cè)量信號(hào)既可就地顯示，也可按需遠(yuǎn)傳；無可動(dòng)部件，因此對(duì)于一般的測(cè)量就不存在儀表的機(jī)械磨損；儀表管理人員勿需專業(yè)培訓(xùn)，流量、壓力及溫度等測(cè)量參數(shù)可以從表頭直接讀取并且不必進(jìn)行折算轉(zhuǎn)換；只需定期更換電池（微功耗）及被測(cè)介質(zhì)的參數(shù)。
——缺點(diǎn)：截止頻率的設(shè)置具有隨意性；對(duì)噪聲或振動(dòng)等干擾信號(hào)較為敏感；無測(cè)量參數(shù)的歷史記錄。由于投放市場(chǎng)的時(shí)間較短，儀表的可靠性和穩(wěn)定性還有待于各種復(fù)雜工況的檢驗(yàn)；測(cè)量精度對(duì)流態(tài)及介質(zhì)臟污的敏感程度還有待于實(shí)驗(yàn)研究；現(xiàn)場(chǎng)檢定方法還有待于進(jìn)一步探索等。
（6） 超聲波流量計(jì) ，——原理： 超聲波流量計(jì) 由超聲波轉(zhuǎn)換器將電能轉(zhuǎn)換為超聲波能量，以一定的方式發(fā)射并穿過被測(cè)流體，接收器接收到超聲波信號(hào)，供顯示積算儀顯示和積算，實(shí)現(xiàn)流量的檢測(cè)顯示。——優(yōu)點(diǎn)：工作原理簡(jiǎn)單，有望成為基準(zhǔn)流量計(jì)；測(cè)量精度高，可達(dá)0.5%；量程比大；能實(shí)現(xiàn)雙向流量計(jì)量；可**測(cè)量脈動(dòng)流；適應(yīng)性強(qiáng)，占地少；無可動(dòng)部件， 堅(jiān)固耐用，可直接進(jìn)行清管作業(yè)；不受壓力、溫度、相對(duì)分子質(zhì)量、氣體組分變化的影響。由于它對(duì)流體無阻力，無壓力損失，受流體物理性質(zhì)限制少，以及使用簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，備受業(yè)界關(guān)注，具有很大的前景。
——缺點(diǎn)：價(jià)格昂貴，只適合于大、中口徑；對(duì)上下游直管段長(zhǎng)度等有要求。
3 然氣計(jì)量技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)預(yù)測(cè)
隨著外資企業(yè)不斷進(jìn)人我國(guó)天然氣市場(chǎng)以及國(guó)外天然氣的進(jìn)口增多，天然氣計(jì)量必然要與國(guó)際接軌。綜合分析表明，天然氣計(jì)量技術(shù)的發(fā)展將體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。
（1）計(jì)量方式的自動(dòng)化、智能化和遠(yuǎn)程化。由于電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)以及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅猛發(fā)展，天然氣計(jì)量已逐步向在線、實(shí)時(shí)、智能靠近，同時(shí)依靠網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程化通訊、控制和管理。為了提高測(cè)量精度，加快測(cè)量數(shù)據(jù)的傳遞發(fā)送，擴(kuò)大測(cè)量設(shè)備的自我診斷的能力，預(yù)計(jì)在測(cè)量系統(tǒng)中會(huì)更多地采用內(nèi)置式微處理機(jī)。
（2）計(jì)量方式由體積計(jì)量向能量方式轉(zhuǎn)變。在天然氣貿(mào)易計(jì)量中，以能量的方式進(jìn)行結(jié)算是*公平的方法。隨著社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的完善，在我國(guó)天然氣貿(mào)易計(jì)量中實(shí)行能量計(jì)量勢(shì)在必行。
（3）檢定方式、量值溯源從靜態(tài)單參數(shù)向動(dòng)態(tài)多參數(shù)溯源發(fā)展。隨著國(guó)內(nèi)外實(shí)流檢定技術(shù)的成熟，天然氣流量量值溯源正逐步向?qū)嵙鳈z定方向發(fā)展，即以實(shí)際天然氣介質(zhì)、在接近實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)工況等條件下對(duì)流量的分參數(shù)如壓力、溫度、氣質(zhì)組分和流量總量進(jìn)行動(dòng)態(tài)量值溯源。
（4）流量計(jì)的干校技術(shù)。流量計(jì)可實(shí)施干校（無須實(shí)流校驗(yàn)）是儀表先進(jìn)性的標(biāo)志，所有類型流量計(jì)都在追求實(shí)行干校，但是并非全部流量計(jì)皆可實(shí)現(xiàn)。 超聲流量計(jì) 由于其本身工作原理的特點(diǎn)，實(shí)行干校獨(dú)具優(yōu)勢(shì)。
（5）計(jì)量?jī)x表的多元化。不同的流量計(jì)有不同的特點(diǎn)和適應(yīng)范圍，流量?jī)x表選型由此呈現(xiàn)向多元化儀表方向發(fā)展。如對(duì)中低壓、中小流量可選擇智能型速度式流量計(jì)（渦輪、 旋進(jìn)旋渦流量計(jì) ）；對(duì)高壓、大流量可選擇氣體超聲流量計(jì)。
（6）計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)體系的完善。我國(guó)天然氣計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)不斷發(fā)展、豐富和完善，結(jié)合國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)后我國(guó)流量計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)已基本構(gòu)成完整的體系，正逐步由單一標(biāo)準(zhǔn)向多重標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展。
（7）計(jì)量管理的法制化、規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化。隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對(duì)天然氣計(jì)量的重視和管理觀念的根本性轉(zhuǎn)變，我國(guó)必將頒布有關(guān)天然氣計(jì)量管理方面的相關(guān)法律法規(guī)，來加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量器具的使用及相應(yīng)人員進(jìn)行管理，而且加強(qiáng)了對(duì)儀表采購(gòu)選型、安裝使用、質(zhì)量監(jiān)督、過程控制、數(shù)據(jù)管理和實(shí)流檢定的管理轉(zhuǎn)變和發(fā)展，以避免計(jì)量糾紛。
公安機(jī)關(guān)備案號(hào)：
