氪氣管道流量計測量硫氣流量過程中堵塞原因分析及解決方法
點擊次數(shù)：1765 發(fā)布時間：2021-01-08 07:23:46
天然氣是一種高效、 清潔燃料和優(yōu)質(zhì)化工原料。我國是天然氣資源豐富的大國，天然氣遠(yuǎn)景儲量達(dá)3.8*1013m3(38萬億m3),目前已探明儲量就有1.6*1012m3(1.6萬億m3)，未來中國工業(yè)的發(fā)展必將與天然氣能源發(fā)展密切相關(guān)，但是對于天然氣流量的測量相對來說非常薄弱，與國際其它發(fā)達(dá)**流量測量技術(shù)相比有很大的差距，天然氣流量計量已經(jīng)成為天然氣工業(yè)發(fā)展的重要制約因素,是天然氣使用中必須解決的一個重要問題。流量計量既是天然氣供需雙方貿(mào)易結(jié)算的依據(jù),又是生產(chǎn)部門用氣效率的*為重要的技術(shù)指標(biāo)，流量計量是在企業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)營管理中一項日常進(jìn)行的重要的技術(shù)基礎(chǔ)工作。天然氣的準(zhǔn)確計量不但能公平的貿(mào)易結(jié)算,而且能改進(jìn)生產(chǎn)工藝,提高產(chǎn)品質(zhì)量,降低產(chǎn)品生產(chǎn)成本,確保安全生產(chǎn),提高經(jīng)濟效益和社會效益。
目前天然氣計量中存在的問題及產(chǎn)生的原因
流量計量儀表品種多,計算模型五花八門,如標(biāo)準(zhǔn)氪氣管道流量計、渦街流量計、漩渦流量計、超聲流量計等,除了標(biāo)準(zhǔn)氪氣管道流量計外,缺乏必要的標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范支持。
氪氣管道流量計借助國際上長期的試驗研究及實踐經(jīng)驗總結(jié),早在20世紀(jì)30年代開始實行儀表干校,從二獲得了廣泛應(yīng)用.我國制定了天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)<<天然氣流量的標(biāo)準(zhǔn)孔板計量方法>>(SY/6143-1996),規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)孔板的結(jié)構(gòu)形式、技術(shù)要求、節(jié)流裝置的取壓方式、使用方法以及流量計算及其不確定度方面的資料.為天然氣流量計量提供了標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)。
本文針對于天然氣測量過程中普通在使用的作出分析，氪氣管道流量計的優(yōu)點：簡單結(jié)實；精度高；成本低；如果計算、制造加工和安裝符合ISO 5167，無須額外的標(biāo)定和再檢定。
氪氣管道流量計的缺點：由于流量和差壓的平方根成比例關(guān)系，量程比限制為4:1及5:1。由于水錘的作用，孔板可能會變形。如果設(shè)計或安裝不當(dāng)甚至?xí)氯艿馈？装宓闹苯沁吘壴陂L期運行后可能會磨損，特別是用在潮濕骯臟的蒸汽上。這些會改變孔板的特性，并且會影響精度。因此，為了保證孔板的重復(fù)性和精度，必須對孔板進(jìn)行周期檢查和更換。
氪氣管道流量計系統(tǒng)的安裝長度要求較高，為了保證精度，必須保證上下游至少有10倍和5倍管徑的直管段。
板流量計的應(yīng)用氪氣管道流量計的典型應(yīng)用：任何流量變化在4:1和5:1之間的流量計量。這包括鍋爐房出口和蒸汽分配至許多設(shè)備的場合，如部分設(shè)備運行，部分設(shè)備停止，但總的流量變化不大。
一、計量裝置堵塞的原因分析
對于高含硫氣田，在開發(fā)過程中，由于溫度和壓力的改變，硫在含硫天然氣內(nèi)的溶解度隨著局部溫度和壓力的降低而下降，致使元素硫及固體的高級多硫化物析出，沉積在井筒及設(shè)備內(nèi)壁，導(dǎo)致堵塞，嚴(yán)重影響氣井的正常生產(chǎn)。
硫沉積的形成與天然氣的流速和溫度、壓力、氣體組成有密切的關(guān)系。天然氣的流速越高，越能有效地使元素硫懸浮于氣體中帶出，從而減少了硫沉積的可能性。而根據(jù)高含硫氣田流體PVT物性研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)壓力、溫度下降時，氣體含硫飽和度也在下降，說明在生產(chǎn)過程中，隨著壓力和溫度的降低，有單質(zhì)硫析出。
在氣井生產(chǎn)初期，氣井中的殘酸返排到地面集輸系統(tǒng)。殘酸中含有硫磺顆粒和其他雜質(zhì)且粘稠性高，其粘度隨著溫度的增加而降低。固體物質(zhì)在地面集輸系統(tǒng)運移的過程中，附著在溫度較低或壓力改變的管道、儀器儀表連接通道處，導(dǎo)致了管道有效通徑變小，通道被堵塞，取壓不準(zhǔn)確而引起顯示數(shù)據(jù)與真實數(shù)據(jù)誤差較大，儀器儀表不能反映真實值，影響了站場產(chǎn)量調(diào)整和正常計量。
二、流量計堵塞的解決方法
計量裝置堵塞導(dǎo)致錯誤的流量數(shù)值，無論對人還是對設(shè)備而言，都具有相當(dāng)大的危害，為了減少甚至杜絕這種危害，防止安全事故的發(fā)生，從以下幾個方面進(jìn)行解決：
2.1 節(jié)流裝置定期清洗法
在氣田投產(chǎn)初期，單井的高級孔板閥流量計節(jié)流裝置也會有堵塞現(xiàn)象，需經(jīng)常進(jìn)行清洗。在堵塞初期，堵塞的物質(zhì)多是氣井中的殘酸返排的雜質(zhì)和井筒、管線內(nèi)的一些雜質(zhì)。隨著氣井的生產(chǎn)，堵塞的物質(zhì)中，井筒、管線內(nèi)的一些雜質(zhì)變少了，而氣井中的殘酸返排雜質(zhì)和硫黃顆粒增多，四個月以后，大部分堵塞物是硫黃顆粒和少量氣井中殘酸返排的雜質(zhì)。通過現(xiàn)場的檢查、清洗還發(fā)現(xiàn)，清洗過的高級孔板閥流量計節(jié)流裝置，大部分會在三個月后，會再次發(fā)生堵塞，堵塞物多是硫黃顆粒。因此建議制定相應(yīng)的高級孔板閥流量計節(jié)流裝置定期清洗制度，周期以三個月為宜，以解決高級氪氣管道流量計節(jié)流裝置堵塞現(xiàn)象。
2.2 五閥組吹掃解堵法
對于五閥組存在堵塞的問題， 現(xiàn)場都按照五閥組解堵安全技術(shù)操作規(guī)程進(jìn)行解堵，先準(zhǔn)備消氣防器具、工用具，再檢查確認(rèn)五閥組閥門開關(guān)無誤，然后進(jìn)行操作；
（1）將氣相流量計五閥組平衡閥打開；
（2）關(guān)閉氣相流量計導(dǎo)壓管線上的取壓針閥；
（3）加溫五閥組及流量計導(dǎo)壓管線；
（4）將氣相流量計放空管線導(dǎo)入堿桶；
（5）先緩慢打開放空針閥，然后逐漸開大針閥；
（6）將放空針閥關(guān)閉，打開導(dǎo)壓管線上的取壓針閥；
（7）將平衡閥打開；
（8）站控室人員觀察流量，若和該井配產(chǎn)相符則解堵操作完成；若不一致則按照上述步驟再次解堵。
以上是操作規(guī)程要求的步驟，在實際操作的過程中，發(fā)現(xiàn)*5步放空之后，只是將導(dǎo)壓管內(nèi)的壓力放空了，并不能徹底的把導(dǎo)壓管里的堵塞物吹掃干凈，有時候過一、兩個小時后，會再次發(fā)生堵塞。研究后認(rèn)為：放空之后，應(yīng)緩慢打開取壓針閥，對整個導(dǎo)壓管段進(jìn)行徹底吹掃，然后再進(jìn)行后續(xù)操作。此操作方法經(jīng)過現(xiàn)場使用后，吹掃效果較好，使五閥組堵塞后，堵塞間隔延長到了一周以上。因此，建議在操作規(guī)程*五步之后，加入一條：緩慢打開取壓針閥，對整個導(dǎo)壓管段進(jìn)行徹底吹掃。以提高解堵效果，減少解堵次數(shù)，降低操作人員勞動強度。需要注意的一點是，在開取壓針閥吹掃過程中，要緩慢打開，切忌猛開。
2.3 電伴熱帶防凍堵法
氣井生產(chǎn)時，五閥組由于存在堵塞現(xiàn)象，而溫度越低，越容易發(fā)生堵塞現(xiàn)象，需要時常進(jìn)行解堵操作，于是提高計量導(dǎo)壓管及五閥組管線內(nèi)天然氣溫度成了解決堵塞的另一個手段。在五閥組及導(dǎo)壓管上加裝伴熱帶，提高設(shè)備溫度，避免堵塞。
安裝伴熱帶時，確保發(fā)熱段在需伴熱的部位并緊貼于被加熱體以提高熱效率，除了自控溫電熱帶外，其它規(guī)格電熱帶安裝時不允許交叉、重疊，以避免過熱，電熱帶安裝時遇到銳利的邊棱、銳角，應(yīng)墊上鋁膠帶，以防破壞外絕緣層。在安裝電熱帶接線盒時，并聯(lián)帶應(yīng)留有一定富裕量，以方便檢修，使管道、閥門等設(shè)備附件拆卸方便，又不損壞電熱帶，做好絕緣測試和接地連接，確保電阻在正常范圍。
每口井的五閥組及導(dǎo)壓管上加裝伴熱帶時，都與其它井分開，單獨加裝，以便針對每口井的不同的情況，設(shè)置不同的溫度。在現(xiàn)場，電伴熱平時運行的溫度控制在60℃～65℃之間，若發(fā)生導(dǎo)壓管線及五閥組堵塞，應(yīng)查看伴熱帶安裝方式是否規(guī)范，是否投用等，及時處置，可調(diào)節(jié)伴熱帶運行溫度到80℃，并結(jié)合其它解堵措施進(jìn)行解堵，如熱水加熱吹掃法等，解堵操作完成后及時恢復(fù)流程，將伴熱帶溫度調(diào)節(jié)到60℃～65℃之間。
加熱解堵法是高含硫氣田計量解堵中有效的解堵方法，將加熱解堵與吹掃解堵法相結(jié)合，能用效的提高解堵效果，延長計量五閥組及導(dǎo)壓管堵塞間歇時間，生產(chǎn)中監(jiān)測計量導(dǎo)壓管及五閥組內(nèi)天然氣溫度，加裝電伴熱帶，及時調(diào)整伴熱帶運行溫度，能有效地減少堵塞的現(xiàn)象。
目前天然氣計量中存在的問題及產(chǎn)生的原因
流量計量儀表品種多,計算模型五花八門,如標(biāo)準(zhǔn)氪氣管道流量計、渦街流量計、漩渦流量計、超聲流量計等,除了標(biāo)準(zhǔn)氪氣管道流量計外,缺乏必要的標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范支持。
氪氣管道流量計借助國際上長期的試驗研究及實踐經(jīng)驗總結(jié),早在20世紀(jì)30年代開始實行儀表干校,從二獲得了廣泛應(yīng)用.我國制定了天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)<<天然氣流量的標(biāo)準(zhǔn)孔板計量方法>>(SY/6143-1996),規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)孔板的結(jié)構(gòu)形式、技術(shù)要求、節(jié)流裝置的取壓方式、使用方法以及流量計算及其不確定度方面的資料.為天然氣流量計量提供了標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)。
本文針對于天然氣測量過程中普通在使用的作出分析，氪氣管道流量計的優(yōu)點：簡單結(jié)實；精度高；成本低；如果計算、制造加工和安裝符合ISO 5167，無須額外的標(biāo)定和再檢定。
氪氣管道流量計的缺點：由于流量和差壓的平方根成比例關(guān)系，量程比限制為4:1及5:1。由于水錘的作用，孔板可能會變形。如果設(shè)計或安裝不當(dāng)甚至?xí)氯艿馈？装宓闹苯沁吘壴陂L期運行后可能會磨損，特別是用在潮濕骯臟的蒸汽上。這些會改變孔板的特性，并且會影響精度。因此，為了保證孔板的重復(fù)性和精度，必須對孔板進(jìn)行周期檢查和更換。
氪氣管道流量計系統(tǒng)的安裝長度要求較高，為了保證精度，必須保證上下游至少有10倍和5倍管徑的直管段。
板流量計的應(yīng)用氪氣管道流量計的典型應(yīng)用：任何流量變化在4:1和5:1之間的流量計量。這包括鍋爐房出口和蒸汽分配至許多設(shè)備的場合，如部分設(shè)備運行，部分設(shè)備停止，但總的流量變化不大。
一、計量裝置堵塞的原因分析
對于高含硫氣田，在開發(fā)過程中，由于溫度和壓力的改變，硫在含硫天然氣內(nèi)的溶解度隨著局部溫度和壓力的降低而下降，致使元素硫及固體的高級多硫化物析出，沉積在井筒及設(shè)備內(nèi)壁，導(dǎo)致堵塞，嚴(yán)重影響氣井的正常生產(chǎn)。
硫沉積的形成與天然氣的流速和溫度、壓力、氣體組成有密切的關(guān)系。天然氣的流速越高，越能有效地使元素硫懸浮于氣體中帶出，從而減少了硫沉積的可能性。而根據(jù)高含硫氣田流體PVT物性研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)壓力、溫度下降時，氣體含硫飽和度也在下降，說明在生產(chǎn)過程中，隨著壓力和溫度的降低，有單質(zhì)硫析出。
在氣井生產(chǎn)初期，氣井中的殘酸返排到地面集輸系統(tǒng)。殘酸中含有硫磺顆粒和其他雜質(zhì)且粘稠性高，其粘度隨著溫度的增加而降低。固體物質(zhì)在地面集輸系統(tǒng)運移的過程中，附著在溫度較低或壓力改變的管道、儀器儀表連接通道處，導(dǎo)致了管道有效通徑變小，通道被堵塞，取壓不準(zhǔn)確而引起顯示數(shù)據(jù)與真實數(shù)據(jù)誤差較大，儀器儀表不能反映真實值，影響了站場產(chǎn)量調(diào)整和正常計量。
二、流量計堵塞的解決方法
計量裝置堵塞導(dǎo)致錯誤的流量數(shù)值，無論對人還是對設(shè)備而言，都具有相當(dāng)大的危害，為了減少甚至杜絕這種危害，防止安全事故的發(fā)生，從以下幾個方面進(jìn)行解決：
2.1 節(jié)流裝置定期清洗法
在氣田投產(chǎn)初期，單井的高級孔板閥流量計節(jié)流裝置也會有堵塞現(xiàn)象，需經(jīng)常進(jìn)行清洗。在堵塞初期，堵塞的物質(zhì)多是氣井中的殘酸返排的雜質(zhì)和井筒、管線內(nèi)的一些雜質(zhì)。隨著氣井的生產(chǎn)，堵塞的物質(zhì)中，井筒、管線內(nèi)的一些雜質(zhì)變少了，而氣井中的殘酸返排雜質(zhì)和硫黃顆粒增多，四個月以后，大部分堵塞物是硫黃顆粒和少量氣井中殘酸返排的雜質(zhì)。通過現(xiàn)場的檢查、清洗還發(fā)現(xiàn)，清洗過的高級孔板閥流量計節(jié)流裝置，大部分會在三個月后，會再次發(fā)生堵塞，堵塞物多是硫黃顆粒。因此建議制定相應(yīng)的高級孔板閥流量計節(jié)流裝置定期清洗制度，周期以三個月為宜，以解決高級氪氣管道流量計節(jié)流裝置堵塞現(xiàn)象。
2.2 五閥組吹掃解堵法
對于五閥組存在堵塞的問題， 現(xiàn)場都按照五閥組解堵安全技術(shù)操作規(guī)程進(jìn)行解堵，先準(zhǔn)備消氣防器具、工用具，再檢查確認(rèn)五閥組閥門開關(guān)無誤，然后進(jìn)行操作；
（1）將氣相流量計五閥組平衡閥打開；
（2）關(guān)閉氣相流量計導(dǎo)壓管線上的取壓針閥；
（3）加溫五閥組及流量計導(dǎo)壓管線；
（4）將氣相流量計放空管線導(dǎo)入堿桶；
（5）先緩慢打開放空針閥，然后逐漸開大針閥；
（6）將放空針閥關(guān)閉，打開導(dǎo)壓管線上的取壓針閥；
（7）將平衡閥打開；
（8）站控室人員觀察流量，若和該井配產(chǎn)相符則解堵操作完成；若不一致則按照上述步驟再次解堵。
以上是操作規(guī)程要求的步驟，在實際操作的過程中，發(fā)現(xiàn)*5步放空之后，只是將導(dǎo)壓管內(nèi)的壓力放空了，并不能徹底的把導(dǎo)壓管里的堵塞物吹掃干凈，有時候過一、兩個小時后，會再次發(fā)生堵塞。研究后認(rèn)為：放空之后，應(yīng)緩慢打開取壓針閥，對整個導(dǎo)壓管段進(jìn)行徹底吹掃，然后再進(jìn)行后續(xù)操作。此操作方法經(jīng)過現(xiàn)場使用后，吹掃效果較好，使五閥組堵塞后，堵塞間隔延長到了一周以上。因此，建議在操作規(guī)程*五步之后，加入一條：緩慢打開取壓針閥，對整個導(dǎo)壓管段進(jìn)行徹底吹掃。以提高解堵效果，減少解堵次數(shù)，降低操作人員勞動強度。需要注意的一點是，在開取壓針閥吹掃過程中，要緩慢打開，切忌猛開。
2.3 電伴熱帶防凍堵法
氣井生產(chǎn)時，五閥組由于存在堵塞現(xiàn)象，而溫度越低，越容易發(fā)生堵塞現(xiàn)象，需要時常進(jìn)行解堵操作，于是提高計量導(dǎo)壓管及五閥組管線內(nèi)天然氣溫度成了解決堵塞的另一個手段。在五閥組及導(dǎo)壓管上加裝伴熱帶，提高設(shè)備溫度，避免堵塞。
安裝伴熱帶時，確保發(fā)熱段在需伴熱的部位并緊貼于被加熱體以提高熱效率，除了自控溫電熱帶外，其它規(guī)格電熱帶安裝時不允許交叉、重疊，以避免過熱，電熱帶安裝時遇到銳利的邊棱、銳角，應(yīng)墊上鋁膠帶，以防破壞外絕緣層。在安裝電熱帶接線盒時，并聯(lián)帶應(yīng)留有一定富裕量，以方便檢修，使管道、閥門等設(shè)備附件拆卸方便，又不損壞電熱帶，做好絕緣測試和接地連接，確保電阻在正常范圍。
每口井的五閥組及導(dǎo)壓管上加裝伴熱帶時，都與其它井分開，單獨加裝，以便針對每口井的不同的情況，設(shè)置不同的溫度。在現(xiàn)場，電伴熱平時運行的溫度控制在60℃～65℃之間，若發(fā)生導(dǎo)壓管線及五閥組堵塞，應(yīng)查看伴熱帶安裝方式是否規(guī)范，是否投用等，及時處置，可調(diào)節(jié)伴熱帶運行溫度到80℃，并結(jié)合其它解堵措施進(jìn)行解堵，如熱水加熱吹掃法等，解堵操作完成后及時恢復(fù)流程，將伴熱帶溫度調(diào)節(jié)到60℃～65℃之間。
加熱解堵法是高含硫氣田計量解堵中有效的解堵方法，將加熱解堵與吹掃解堵法相結(jié)合，能用效的提高解堵效果，延長計量五閥組及導(dǎo)壓管堵塞間歇時間，生產(chǎn)中監(jiān)測計量導(dǎo)壓管及五閥組內(nèi)天然氣溫度，加裝電伴熱帶，及時調(diào)整伴熱帶運行溫度，能有效地減少堵塞的現(xiàn)象。