0引言

我国井口天然气计量大都采用标准孔板流量计，其标准是 GB/T 21446《标准孔板流量计测量天然气计量》。但随着高酸性气田在川东北地区的开采，亟需探求一种或两种适用于高酸性天然气流量计量的计量装置，该装置要求维护周期长，装置有自洁功能，内部不易脏污，平时不需清洗（以免外排含H2S天然气），压损小（以免单质硫析出，阻塞管道），在相对长的时间内，内部耐冲蚀、不易磨损，流出系数变化小。

以较为成熟的高级孔板阀作为流量对比试验基准，探讨超声波流量计在天然气生产中的应用。

1.1超声波流量计选型

康乐创公司的1010GCS系统能准确测量气体的流量，并且利用了方便的夹装式技术。根据准确的温度和压力测量能计算出标准容积(质量)总数以及绝对容积。该超声波流量计流量计量采用的是AGA-8标准。

1010GCS系统能消除插入式传感器的繁琐，使用,康乐创的专利宽束传感器技术和自动零点设定，零点设定能消除零点漂移，使量程比(调节比)达到400：1；夹装式传感器几乎不需维修，不需要停止输送或者对管道减压就可以移动、检测；并且通过了FM、Cenelec、CSA、CEPEL等各种安全检测。

2流量对比实验过程

2.1试验现场概况

试验现场为采气单井站，日产天然气25×104m3, H2S和CO2含量分别为10.83g/m3和14.938 g/m3，真实相对密度0.5705，临界温度和压力分别为192.8K和4.653MPa，输压5.2MPa左右。天然气自井口采出后经加热、简单分离、计量输至大管线，站场设备主要有水套炉、分离器、高级孔板阀等。

该井生产平稳，气流波动较小，井口每天加注起泡剂。

2.2流量计的检定

为了保证作为参考基准的高级孔板阀计量准确，委托西南油气田公司计量检定中心对该套高级孔板阀进行了检定，检定结果如表1所示。

表1      阀式孔板节流装置测试结果

样品编号：04D1005B        D20=96.045mm     d20=49.973mm        测试日期：2004.11.19

2.3流量计的安装

选用双通道超声波流量计，“反射式”或V型安装，两个换能器安装在管道的同侧，超声波从管道的一侧射入，通过对面管壁的反射，由同侧的另一个换能器接收。为保证换能器声波的反射和接受效果，超声波换能器安装在内壁经磨削加工粗糙度达0.8μm的特殊测量管上。

考虑到高级孔板阀为节流元件，为了保证通过超声波流量计的气流为均匀流体，超声波流量计和高级孔板阀的安装顺序为：超声波在前，高级孔板阀在后。

2.4现场配套仪表

为排除配套仪表额外干扰，保证流量对比实验准确无误，所用变送器、热电阻均经检定合格投用。高级孔板阀配套仪表、超声波流量计配套仪表分别如表2、表3所示。

表2   超声波流量计配套仪表

表3  高级孔板阀配套仪表

2.5软件编制及功能

由于1010GCNFM-3型超声波流量计计算机为英文操作界面，且数据录取繁琐，为直观反映超声波流量计和高级孔板阀流量对比情况，以川中油气矿开发的TT2000B系统为操作平台，开发出超声波流量计计算机和该系统的数据通讯软件。

该软件功能：可以直观反映超声波流量计和高级孔板阀的各类计量参数变化趋势；超声波流量计各计量参数，包括每秒、小时、天、月的参数均进入TT2000B数据库，方便数据分析、处理；以高级孔板阀为基准线，可以查看超声波流量计的误差比较曲线。

2.6流量对比试验过程维护

（1）为了确保现场仪表准确运行，严格制定仪表维护周期，仪表调校、系统联校1次/月，孔板清洗周期2次/月。

（2）根据站场生产情况，对变送器导压管定时吹扫。

（3）数据补偿的处理如果一台流量计出现故障不能计量，计量恢复后应按以下顺序进行计量数据自动补偿：孔板流量计-超声波流量计。

3流量对比试验结果分析

以高级孔板阀和超声波流量计的日产量为参比单位，进行数据分析处理。

试验自2005年1月1日开始，至2005年10月31日结束，共收集数据300组，其中有效数据123组，占总数据的41%。

  3.1数据处理

为直观反映两种两种流量计的流量对比情况，以高级孔板阀产量为基准，绘制出超声波流量计的偏差比率曲线，如图1所示。超声波流量计偏差比率计算公式：

。

图1  超声波流量计比率曲线

3.2数据分析

（1）和高级孔板阀相比，外架式超声波流量数据较低，123组数据中114组数据低于高级孔板阀，占有效数据的92.6%；18组数据高于高级孔板阀，占有效数据的7.4%。

（2）与高级孔板阀流量数据相比较，外架式超声波流量计计量数据偏差在±1%以内的数据有121组，占有效数据的98.4%，有2组数据偏差为-47.07%和-20.93%，为非正常数据，二者日流量数据之差在1%内。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

（3）外架式超声波流量计计量精度较差压式流量计高，且对瞬时流速的变化敏感，在某些测量点上与孔板流量计出现了较大的误差。

根据计量数据分析，外架式超声波流量计能够满足天然气生产的基本要求，小流量计量精确度高。

4使用效果

优点：较高级孔板阀而言，超声波流量计维护方便，检定周期较长，无压损，对管路特性基本无干扰，量程范围宽，准确度高（可达0.5%），上、下游直管段要求小，小流量计量精度高。

缺点：

超声波流量计对测量介质敏感，介质中悬浮颗粒的多少影响其准确性；外夹装换能器的超声波流量计不能用于衬里或结垢太厚的管道，以及不能用于衬里与内管壁剥离或锈蚀严重的管道，需要对测量管特殊加工并定期清洗以保证测量管内壁光滑；1010GCS超声波流量计算机英文操作界面，且操作繁琐，资料录取麻烦，不适应当前天然气生产井站使用；超声波流量计的定期标定及溯源有待进一步解决；超声波流量计计算机及其探头的稳定性有待进一步完善。

5结语

超声波流量计对天然气流态要求小，直管段要求低，小流量测量数据精度较高，但受投资、标定和气质等因素限制，在生产井口的计量中，只能做为孔板流量计的补充。由于量程比较大、计量准确度高等特点，其在大流量计量和贸易计量中的应用前景较为光明。