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  时间:2022-9-7 08:46:00

油气田常用流量计的分类及选型

摘要:油气田生产过程中油、气、水流量计量需十分普遍。流量计选型是否合理,将直接影响工艺介质的计量的精度及后期的运维成本。本文简要介绍油气田常用的油、气、水流量计量仪表的分类、特点及测量原理等,讨论各种流量计的适用范围和选型原则。
1常用流量计简介
  流量计是油气田中重要的检测仪表,在油气田各类场站起着举足轻重的作用。流量计是能源管理和贸易交接的必备工具,也在油田注水、污水处理等方面也有广泛的应用。油气田中应用的流量计按照结构原理主要分为容积式流量计、差压式流量计、浮于式流量计、容积式流量计、速度式流量计、电磁流量计、质量流量计等。不同类型的流量计有各自的特点,因此,在实际应用中要根据不同的测量目的扬长避短,选择最适宜的流量计,达到最佳的测量效果。
油气田内油、气水主要计量仪表如表1所示。
 
2油气田常用流量计特点
2.1差压式流量计
  差压式流量计是一类应用最为广泛的流量计,其中尤以节流式差压式流量计中检测件为标准件的产品最为普反。节流式差压式流量计由节流装置、差压变送器和流量显示仪表组成。常用的节流件有孔板、文丘里管、喷嘴等。
  差压式流量计的检测件按其标准化程度分为两大类:标准的和非标准。所谓标准检测件是只要按照标准文件设计、制造、安装和使用,无须经实流标定即可确定其流量值和估算测量误差。非标准检测件是成熟程度较差的,尚未列入国际标准中的检测件。.
  下面主要介绍一下在油气田内应用较多的孔板流量计
优点:
(1)标准节流件是全世界通用的,并得到了国际标准组织的认可,无需实流校准,即可投用,在流量计中亦是唯一的。
(2)结构易于复制,简单、牢固、性能稳定可靠、价格低廉。
(3)应用范围广,包括全部单相流体(液、气、蒸汽)、部分混相流,-般生产过程的管径、工作状态(温度、压力)皆有产品。
(4)检测件和差压显示仪表可分开不同厂家生产,便与专业化规模生产。
缺点:
(1)测量的重复性、精确度在流量计中属于中等水平,由于众多因素的影响错综复杂,精确度难于提高。
(2)范围度窄,由于流量系数与雷诺数有关,一般范围度仅3:1~4:1.
(3)有较长的直管段长度要求,一般难于满足,尤其对较大管径,问题更加突出。
(4)压力损失大,能耗高。
(5)孔板以内孔锐角线来保证精度,因此对腐蚀、磨损、结垢、脏污敏感,长期使用精度难以保证,需每年拆下强检一次。
(6)采用法兰连接,易产生跑、冒、滴、漏问题,大大增加了维护工作量。孔板流量计安装如图1所示。
 
2.2浮于式流量计
  浮子流量计又称子流量计,是变面积式流量计的一种,在1根由下向.上扩大的垂直锥管中,圆形横截面的浮于的重力是由液体动力承受的,从而使浮于可以在锥管内自由地_上升和下降。浮于流量计在小、微流量方面有举足轻重的作用。
主要特点:
(1)玻璃锥管浮子流量计结构简单,使用方便,缺点是耐压力低,有玻璃管易碎的较大风险。.
(2)适用于小管径和低流速。
(3)压力损失较低。
2.3容积式流量计
  容积式流量计又称定排量流量计,它利用机械测:量元件把流体连续不断地分割成单个已知的体积部分,根据测量室逐次充满和排放该体积部分流体的次数来测量流体体积总量。容积式流量计与差压式流量计、浮于流量计并列为3类使用量最大的流量计,常应用于昂贵介质(油品等)的总量测量。容积式流量计按其测量元件分类可分为椭圆齿轮流量计、刮板流量计、双转于流量计、旋转活塞流量计、往复活塞流量计、圆盘流量计、液封转筒式流量计、湿式气量计及膜式气量计等。
优点:
(1)计量精度高。
(2)安装管道条件对计量精度没有影响、无直管段需求。
(3)可用于高粘度液体的测量。
(4)范围度宽。
(5)直读式仪表无需外部能源可直接获得累计.总量,清晰明了操作简便。
缺点:
(1)结构复杂,体积庞大。.
(2)被测介质种类、口径、介质工作状态局限性较大。
(3)不适用于高、低温场合。
(4)大部分仪表只适用于洁净单相流体。
(5)产生噪声及振动。
2.4速度式流量计
2.4.1涡轮流量计
  涡轮流量计采用多叶片的转于(涡轮)感受流体平均流速,从而推导出流量或总量的仪表。一般它由传感器和显示仪两部分组成,也可做成整体式。.
  涡轮流量计和容积式流量计、科里奥利质量流量计称为流量计中3类重复性、精度最佳的流量计。
优点:
(1)高精度。
(2)重复性好。
(3)无零点漂移,抗干扰能力好。
(4)范围度宽。
(5)结构紧凑。
缺点:
(1)不能长期保持校准特性。
(2)流体物性对流量特性有较大影响。
  涡轮流量计在以下测量对象中有着广泛应用:石油、有机液体、无机液、液化气、天然气和低温流体等。涡轮流量计在天然气计量方面的应用仅次于孔板流量计。
2.4.2超声波流量计
  超声波流量计按测量原理分可分为速度差式和多普勒式,利用速度差式原理制造超声流量计是目前使用最多的一种超声波流量计。
  利用多普勒效应制造的超声多普勒流量计多用于测量介质有一定的悬浮颗粒或气泡介质,使用有一定的局限性,但却解决丁时差式超声波流量计只能测:量单一清澈流体的问题,也被认为是非接触测量双相流的理想仪表。
优点:
(1)可用来测量大管径流量。无阻碍物、压损小、便于安装。
(2)可测量强腐蚀性介质和非导电介质的流量。
(3)测量范围大,管径范围从20mm~5m,且制造成本与管径大小关系不大。
(4)测量的体积流量不受被测流体的温度、压力粘度反密度等热物性参数的影响。可以做成固定式和便携式两种形式。
缺点:
(1)温度测量范围不高,一般只能测量温度低于200°C的流体..
(2)抗干扰能力差,易受气泡、结垢、泵及其它声源混入的超声杂音干扰。
(3)直管段要求严格,为前20D、后5D,否则高散性差,测量精度低。
(4)安装的不确定性,会给流量测量带来较大误差。
(5)使用寿命短(一般精度只能保证1年)。
(6)价格较高。
2.5电磁流量计(EMF)
  电磁流量计是根据法拉第电磁感应定律制成的一种测量导电性液体介质流量的仪表。电磁流量计有一系列优良特性,可以对脏污流、腐蚀流的进行测量。
优点:
(1)测量通道是段光滑直管,不会阻塞,适用于测量合固体颗粒的液固=相流体,如纸浆、泥浆、污水等。
(2)不产生流量检测所造成的压力损失,节能效果好。
(3)所测得体积流量实际上不受流体密度、粘度、温度、压力和电导率变化的明显影响。
(4)流量范围大,口径范围宽。
(5)可应用腐蚀性流体。
缺点:
(1)有一定局限性,它只能测量导电介质的液体流量,不能测量非导电介质的流量。
(2)安装与调试比其它流量计复杂,且要求更严格。安装地点不能有振动,不能有强磁场。安装时必须使变送器和管道有良好的接触及良好的接地。在使用时必须排尽测量管中存留的气体,否则会造成较大的测量误差。
(3)用来测量带有污垢的粘性液体时,粘性物或沉淀物附着在测量管内壁或电板上,电板.上污垢物达到一定厚度,可能导致仪表无法测量。
  电磁流量计广泛应用在油气田注水、污水处.理、造纸、市政给排水等领域。
2.6质量流量计
  质量流量计分直接式和间接式两种。直接式质量流量计利用与质量流量直接有关的原理进行测量,目前其正成为商品大量应用只有热式质量流量.计和科里奥利力质量流量计两类。间接式质量流量计以压力温度补偿式最为流行。
2.6.1热式质量流量计(恒温差TMF)
优点:
(1)球阀安装,安装拆卸方便,并可以带压安装。
(2)测量值不受压力和温度影响。
(3)响应迅速。
缺点:
(1)精度不及其他类型流量计,一般为3%。
(2)适用范围窄,只能用于测量干燥的非爆炸性的气体,如压缩空气、氮气、氩气及其他中性气体。
2.6.2科里奥利质量流量计(CMF)
  科里奧利质量流量计是利用流体在振动管中流动时,产生与质量流量成正比的科里奥利力原理制成的一种直接式质量流量计.
优点:
(1)直接测量质量流量,准确度高。
(2)测量值不受物性(密度、粘度)影响。
(3)无前、后直管段要求。
(4)可测量各种非牛顿流体及粘滞和含微粒的浆液。
缺点:
(1)重量体积较大、价格昂贵。
(2)零点不稳定。
(3)只限于中小口径。
3结束语
  不同工况可选流量计可能不止一种,在设计选型过程中应结合现场应用实际、精度要求、安装空间、性价比等因素,综合选型。

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