[摘要]标準孔闆計(ji)量 系統用于天然(ran)氣流量計量，測量(liang)管在運行過程中(zhōng)，直管段内壁🛀粗糙(cāo)度發生變化。文章(zhang)按使用年限、氣質(zhi)條件、日🐇輸氣量等(děng)因素将真管段内(nèi)壁粗糙度分爲四(sì)類🔞，分析了各類測(ce)量管粗🏃🏻糙度變化(huà)，對計量系統誤差(chà)的影響，并列舉了(le)對不同管徑的各(gè)類計量管粗糙度(dù)的修正。最終提🌏出(chū)爲減少粗糙度對(dui)标準孔闆計量系(xi)統🐉的誤差影響，對(dui)上下遊直管段的(de)維護建議。
中石化(huà)西南油氣分公司(si)川西氣田目前廣(guang)泛采用以.标準孔(kǒng)闆作爲一次儀表(biao)的差壓式計量系(xi)統進行天然氣流(liu)量計量✍️，多數井在(zài)後期開發中泡沫(mò)排✏️水等工藝措施(shi)十分頻繁，天然氣(qi)中含大量水、油、粉(fen)塵等雜質，測量管(guan)在🐪使用過程中，由(yóu)于長🐅期經受髒污(wu)氣流的沖刷、腐蝕(shi)，最終導緻直管段(duan)内壁粗糙度發生(shēng)變化，對标準孔闆(pǎn)計量系💰統的誤差(cha)影響較大，如何減(jian)少誤差，提👨‍❤️‍👨高計量(liàng)系統精度🔴，結合工(gong)作實踐談幾點認(ren)識和維護♍體會。
1計(jì)量直管段使用情(qing)況調查
　　氣田計量(liang)管段自投人使用(yong)以來，所有标準孔(kǒng)闆計量🏃🏻‍♂️系統粗糙(cāo)度均按0.15mm進行修正(zheng)并參與流量計算(suan)。對現場使用的計(jì)量管段抽樣調查(chá)(結果見表
1)發現部(bù)分計量直管段内(nèi)壁嚴重存在腐蝕(shí)、結垢、結☁️皮等現象(xiàng)，經測算确認粗糙(cāo)度在0.2~2mm之間,遠大于(yú)計量系統目前的(de)設定值(0.15mm)，直接影響(xiang)計量系統的精度(dù)。
　　按表1分類，分别選(xuan)取了豐谷站備用(yong)管線、江沙7井管線(xian)、135管🐆道1、新計🔅量管四(sì)根計量管進行粗(cū)糙度檢測，這四條(tiao)計量管基本情況(kuàng)以及粗糙度檢測(cè)結果如表2。
 
　　由表2可(ke)以看出，計量管的(de)内壁粗糙程度跟(gēn)使用條🔴件✂️有很大(dà)關系，就氣田的氣(qì)質而言，計量管投(tóu)人使用後粗糙度(dù)就會發生較大的(de)變化，其中結垢和(hé)結皮對其内壁粗(cu)糙度影♌響最大，計(ji)量管的内壁粗糙(cāo)度與氣質髒污程(cheng)度、輸氣量大小、使(shi)用年限長短成正(zhèng)比。按使用年限、氣(qi)質條件、日輸氣量(liang)，其内壁粗糙度程(cheng)度可根據上述三(sān)個因素大緻分爲(wei)四類，其中💰--類計量(liang)管⭐的内壁粗糙度(du)0.9mm，二類計量管内壁(bi)粗糙度👨‍❤️‍👨在🧑🏾‍🤝‍🧑🏼0.4mm左右;三(san)類粗糙度0.25mm左右;四(sì)類粗糙度情況最(zui)好，爲🧡0.015mm左右。
2直管段(duan)粗糙度變化帶來(lai)的計量誤差
　　标準(zhun)孔闆流量計 運行(hang)時，對直管段的要(yào)求主要包括:(1)直管(guan)段長度;(2)直管段圓(yuan)度和🙇‍♀️直徑;(3)直管段(duàn)内壁粗糙度。以上(shang)三個條❄️件中，直管(guǎn)段粗糙度🌈最易發(fa)生變化。欲達到規(gui)定的不确定度值(zhí)，直💁管段内壁粗糙(cāo)度必須滿足标準(zhǔn)GB/T21446--2008所提要求。
　　由于天(tiān)然氣從地層中采(cai)出來，雖經分離、除(chú)塵或過濾，因💁其所(suo)含成分十分複雜(zá)，從單井采氣計量(liàng)、集氣計量到配氣(qì)計量，氣質組分各(ge)不相同，因而節流(liu)裝置在使用過程(chéng)中其沖刷、腐蝕程(cheng)度也不相同。經調(diào)查研究表明，氣流(liú)對孔闆直角人口(kǒu)邊緣🌈和測量管内(nèi)璧的沖刷💔腐蝕尤(yóu)爲嚴重，這将造成(chéng)👅流出系數C發🔞生變(bian)化，流量測😄量不确(què)定度超過估算值(zhí)。爲了㊙️減小誤差，推(tui)薦更新孔闆和新(xin)測量管，若要繼續(xù)使用可求出粗糙(cao)度算術平均偏差(chà)R,，對流出系數修正(zhèng)後再使用。
　　修正方(fāng)法爲:将原流出系(xì)數C乘上粗糙度系(xì)數YRe，即:
C'=C·YRe·bk(1)
　　式中:C'爲修正(zhèng)後的流出系數;C爲(wei)标準流出系數;YRe爲(wèi)管道粗💚糙度修正(zhèng)系數;bk爲孔闆開孔(kǒng)人口邊緣尖銳度(du)修正系數🥵。
注:本文(wén)不讨論孔闆開孔(kǒng)入口邊緣尖銳度(du)磨損對計💛量的影(yǐng)響。
　　其中修正系數(shu)YRe随測量管内壁相(xiang)對粗糙度K/D和管徑(jing)雷諾數ReD而變化，其(qí)值按下式計算:
 
當(dāng)ReD≥106時，
YRe=γRe=γoo
　　γo與直徑比β2和相(xiàng)對粗糙度的倒數(shu)D/K有關,其值在标準(zhǔn)GB/T21446--2008中🐆查表求🌐得。其中(zhōng),K爲等效絕對粗糙(cāo)度，可從标準CB/T21446--2008中🏃‍♀️查(chá)表取得，有條🚶件的(de)情況下，用流體實(shí)驗方法測出相對(duì)粗糙度K/D。
　　γo由β2和D/K共同(tóng)決定，換言之，由粗(cū)糙度帶來的計量(liang)誤差🔱由✊β2和D/K分别引(yǐn)入。對同-計量管,其(qi)相對粗糙度是一(yī)定的，因此其γ0随β增(zeng)大而增大✍️;而β的大(da)小往往由輸氣量(liàng)大小決定，氣量越(yuè)大，β值越大。
　　當D/K=400,β2=0.6時，查(cha)表可知γo達到最大(da)，爲1.020;同時标準中規(gui)定，法蘭取壓⛱️時💞，ReD≥106，則(zé)γRe=γo，即此時γRe=1.020，則C'=1.020C。
已知:
 
　　即(ji):當D/K=400,β2=0.6時，由測量管内(nei)壁粗糙帶來的計(ji)量相對誤差爲(1.02-1)x100%=2%。也(ye)就是說，如果不對(duì)計量管進行粗糙(cao)度修正，結果會👉比(bi)實際值偏低2%。
　　然而(er)，對于腐蝕程度高(gao)、嚴重結皮的鋼管(guan)，其K值可能大于2mm,Ra可(ke)能大于0.6mm。
　　依據現場(chang)調研，大部分應用(yong)較久、氣質較髒的(de)計量管其内🥰壁粗(cū)糙度較大，D/K值大多(duō)小于400，因.此C'極可能(neng)大于1.020C，即由測量管(guan)内壁粗糙引人的(de)計量相對誤差也(ye)大于2%。目💃前在某些(xie)廠家的計算軟件(jian)可以對粗糙度小(xiǎo)于1mm的情況進行修(xiu)正，超過1mm的就不能(néng)修正了。因此⛹🏻‍♀️，若測(cè)量管内壁粗糙度(du)大于1mm,則不具備修(xiu)正意義，應更換新(xin)的計量管。
3四類計(ji)k管粗糙度誤差影(ying)響
　　結合實驗用計(ji)量直管段現場使(shi)用條件，采用上文(wen)所述方💯法可以計(jì)算得出該四條直(zhi)管段在使用過程(cheng)中給計量帶來的(de)誤差影響。
(1)豐谷站(zhan)備用計量直管段(duan)粗糙度帶來的計(jì)量誤差影📧響🧑🏾‍🤝‍🧑🏼:
　　由表(biǎo)1提供的參數:K=0.870mm，則D/K=150/0.870=172;β2=0.62=0.36
　　由(you)于D/K=172<400,無法通過标準(zhǔn)查表求得γo值，但依(yi)據表中γo變化趨勢(shi)可大緻判定γo的範(fàn)圍在1.009~1.014之間，則C'也在(zai)(1.009-1.014)C之間。即該計量管(guǎn)因🔱粗糙度引人的(de)計量誤差在-(0.9~1.4)%之間(jiān)。
(2)江沙7井計量直管(guan)段粗糙度帶來的(de)計量誤差影響:
　　由(yóu)表1提供的參數:K=0.416mm,則(zé)D/K=80/0.416=192;β2=0.27=0.073≈0.1
　　由于D/K=192<400,無法通過标(biāo)準查表求得Yo值，但(dàn)依據表中γo變化趨(qu)勢可大緻判定γo的(de)範圍在1.003~1.006之間,則C'也(yě)在(1.003~1.006)C之間。即該計量(liàng)管因粗糙度引人(rén)的🔅計量誤差在-(0.3~0.6)%.之(zhi)間。
(3)135井管道1計量直(zhí)管段粗糙度帶來(lai)的計量誤差影響(xiǎng):
　　由表1提供的參數(shù):K=0.230mm，則D/K=100/0.230=435;β2=0.52=0.25.
　　由于D/K=435>400，可以查表(biao)求得γo值，在1.003~1.006之間。則(ze)C'也在(1.003~1.006)C之.間。該計量(liang)管因粗糙🙇‍♀️度引人(ren)的計量誤差在-(0.3~0.6)%之(zhī)間。
(4)新計量管的内(nèi)壁很光潔則可忽(hu)略粗糙度引入的(de)計✍️量誤差。
4直管段(duàn)内壁粗糙度修正(zhèng)
　　标準中規定，因測(cè)量管内壁粗糙度(du)變化導緻的流出(chu)系數C将發生變化(hua)，流量測量不确定(ding)度超過估算🤞值。爲(wèi)了避免這種超👉差(cha)，推薦更新孔闆和(he)新測量管，若要繼(jì)續使用可求出粗(cū)糙度算術平📧均偏(piān)差Ra,對流出系數修(xiu)正後再使🈲用。
　　由于(yú)标準隻對D/K≥400的情況(kuang)提出了規定，因此(ci)現場在用的部分(fèn)計量管是無法按(an)實際粗糙度進行(hang)修正的👌。就目前采(cai)用的💯積算軟件而(er)言,K值最大也隻能(néng)修正到D/K=400的情況，表(biao)3列出了氣田内目(mù)前常用的幾種測(cè)量🤟管可以進行修(xiū)正的🍓粗糙度值。
　　由(you)表3可知:不同管徑(jing)的計量管，現行标(biāo)準能修正的✍️K值的(de)最⭐大限👉值，即超過(guò)該範圍就不能修(xiu)正了，也就👈是超限(xian)K值⛷️參與🚶積算出的(de)流量已經偏離正(zheng)常值。
 
例:現有在用(yòng)計量管150mm，β值爲0.7，K爲0.44mrm。
　　則(zé):D/K=340，查表3得，最大K值爲(wei)0.375mm。D/K=400，β2=0.5時，在标準中查表(biao)γo爲1.014,即相對修正量(liàng)爲1.4%。
D/K=340<400，因此實際相對(duì)修正量應該大于(yu)1.4%
　　同時，目前川西氣(qì)田所有的計量直(zhí)管段粗糙度修正(zhèng)🍓系數均🐪取🏃🏻‍♂️0.15mm，經推算(suan)現場相對修正量(liang)僅爲(0.6~0.9)%，即比理論修(xiu)正量偏低⭕(0.5~0.8)%。
　　由此可(ke)得，川西氣田現用(yong)的粗糙度修正系(xì)數0.15mm不合理，應依據(jù)計量管的實際粗(cū)糙度情況，并結合(hé)标準♊進行取值。對(dui)沒💋有超過限值的(de)按實際K值修正，對(dui)超🌈過限值的，按最(zui)大限值進行修正(zhèng)。下面(見表4)将給出(chu)不同管徑的各類(lei)計🌈量管應采用的(de)修正值。
 
　　豐谷站備(bèi)用管線與江沙7井(jǐng)計量管段，均爲D/K<400,标(biāo)準并未給出D/K<400時☀️的(de)Yn值查詢，因此無法(fa)進行粗糙度修正(zheng)，故㊙️該兩類計量管(guan)已不🌍具備粗糙度(dù)修正的意義。
　　135井管(guan)道1計量直管段由(yóu)于D/K>400,沒有超出标準(zhǔn)範圍，因此可以通(tong)過軟件進行粗糙(cāo)度修正💋，修正值即(ji)爲實測K值0.23mm。
5直管段(duan)使用維護建議
　　目(mù)前，川西氣田的一(yī)類測量管内璧粗(cu)糙度約爲0.9mm左右，有(you)嚴重結皮現象;二(er)類測量管内壁粗(cū)糙度在0.40mm左右，内壁(bi)大多數有結垢和(he)輕微結皮現象;三(san)類測量管内璧粗(cū)糙度在0.25mm左右，内壁(bì)大多數有結垢現(xian)象。這三類測量管(guan)在不同管徑下，采(cǎi)☁️用的K值修✨正值各(ge)不相同。.
　　目前，氣田(tian)内标準孔闆計量(liang)系統對測量管統(tong)一采用0.15mm的修正值(zhí)，依據标準推算内(nèi)壁粗糙度給計量(liang)系統引人的誤差(chà)可達2%以上，因此須(xū)分類修正。
　　當粗糙(cao)度沒有超過限值(zhí)時采用實測值修(xiu)正，對超🌈過限值的(de)按最大限值修正(zheng)。當然超過限值的(de)按最💰大限✉️值進行(háng)修正，也隻是從一(yi)定程度上減小粗(cu)糙度對計量的影(yǐng)響，要從根本上消(xiao)除其♌影響隻有确(què)保計量管内壁光(guāng)滑、潔淨，盡可❓能将(jiāng)天然氣中油、水、雜(za)質等分離❓幹淨，加(jiā)強對計量管的檢(jian)查維護，對沒🧡有維(wéi)護價值⛷️的進行更(geng)換。因此，測量管在(zai)使用♻️過程中，直管(guan)段内璧應保持清(qing)潔、除掉污垢，管道(dào)内壁上的腐蝕硬(ying)皮應除掉,同時對(duì)内壁表面粗糙度(du)進行檢測，至少🐉在(zai)孔闆上遊側10D的直(zhí)管段部分(即測量(liang)管✔️)應滿足GB/T21446--2008标準規(guī)定，當發現内表面(miàn)有明顯沖刷和腐(fǔ)蝕時，如其内壁粗(cu)糙度不符✊合标準(zhǔn)規定時，更新爲🈚内(nèi)表面符合要求的(de)測量管。

本文來源(yuán)于網絡,如有侵權(quán)聯系即删除！