1、上游天然气及凝析物分配计量的基本方法及要点摘要：天然气作为一种多组分的混合气态化石燃料，在我国多个行业领域中都占据着重要的位置，然而，由于天气其在工业生产、输配以及销售等多个环节中，不能够做到合理的计量分配，从而导致其无法达到全局的统一和准确的传递流量进度。本文通过对上游天然气及凝析物分配计量的基本方法及要点进行分析，为今后实现天然气及凝析物计量的合理分配提供参考依据。 关键词：上游天然气；凝析物；分配计量；基本方法 中图分类号：U473.2+4 文献标识码： A 文章编号： 近几年来，随着我国工业建设的不断发展，天然气凭借着自身燃烧后无废渣、无废水且使用安全和洁净等诸多优势在工业生产建设中得
2、到了广泛的应用，已经逐步代替了煤炭和是由等能源，为工业生产带来了更大的效益。可见，在未来的时间里，天然气必然会越来越普遍的应用的工业和各个领域当中，为了能够使天然气流量量值达到全局的统一和准确的传递流量精度，确保天然气工业生产、输配、销售等各个环节都能做到准确计量，恰当分配与调度，合理解决计量纠纷。相关工作人员就必须要对上游天然气及凝析物分配计量的基本方法和要点进行充分的了解和掌握，从而使天然气的分配系统能够达到全面、完善。 一、国内外天然气及凝析物分配计量的研究现状 目前，随着工业生产对计量、节能和控制等方面要求的不断提高，因此，对分配计量的基本方法和要点的掌握将会直接影响了分配计量工作的效
3、果。多相流计量技术作为一种先进的分配计量方法，无论是其开发还是应用均取得了良好的发展。 在国外，能够提供凝析天然气流量技术的企业并不是很多。多相流量计中公开声称能够用于凝析天然气计量的流量计仅有Solarton、TEA、McCrometer、PECO、Agar 五家企业的产品，然而在这五家企业中，只有 Solartron 公司的 Dual-Stream流量计已有现场成功应用的报道，其余企业的产品均处在正在进行现场试验或者还处在实验室研发与改进阶段。 在国内，由于技术发展欠缺，因此，对于多相流量技术的研制仍处于起步阶段，所推出的产品中还存在着许多有待改进的问题，还不能够算作已经拥有真正的凝析天然
4、气流量技术。就我国目前对凝析天然气流量技术的应用现状来看，虽然许多单位对天然气流量技术都有过或者正在进行相应的研究工作。但是，除兰州海默公司和西安交通大学两家能够提供商品化的多相流量计，胜利油田稠油所与西安交通大学合作、辽河油田与清华大学合作研制的饱和蒸汽流量计有部分应用之外，其他单位的研究并没有明显的研究成果。 二、凝析天然气计量技术的基本方法及要点 国内在对凝析天然气计量的基本方法研究方面，主要采用的是一次传感元件以文丘里管或者文丘里管的改进型为主，技术中充分利用了文丘里管压降低、流量系数对气液相的流动结构不敏感等特点；结合多相流动模型与数字信号处理技术，对测量值进行运算后得到气液相流量。
5、 2.1 McCrometer 的 V-CONE 系列流量计 V-CONE 系列的流量计其采用的主要方法是在一段直管的中心位置固定一个特殊形状的阻力件，从而导致管道流通的面积发生一定的变化，产生类似于文丘里管的节流作用。这种流量计本身所具有的最大的特点就是对其传感器结构的优化。优化之后的传感器不仅不能够提升 V-CONE的测量范围，而且能够在很大程度上提高其测量的精度。实践证明，这种此类型流量计在实际应用中，其测量范围和精度等指标都远远超过了文丘里管。 凝析天然气的流型主要以光滑分层流、分层波浪流和环状流为主，流型的特点主要是液相成分集中在管壁附近，气相成分均匀分布在管道中心与水平管的上半部分
6、。在这种情况下，孔板、文丘里管、喷嘴等节流装置在用于凝析天然气流量测量的时候，就会出现由于缩颈而引起的液相断续通过节流件的情况，从而产生很大的附加阻力和差压波动，这样就会对测量的精度产生很大程度的影响。V-CONE 系列流量计能够使凝析气中的自由液体成分在沿管壁流过的时候，不会受到任何因素的阻拦，从而大大的减少了这种影响，使差压的测量值更加平稳、准确；同时也减少了流量计本身对流体流型的影响，减少了其它测量参数的波动。 2.2 Solartron 公司的凝析天然气流量计 这种天然气流量计所采取的测量元件主要是“混合器双文丘利管”的形式，在此结构当中，混合器所起到的作用是尽可能将气液相之间的速度差
7、减少，将管道截面的气液相分布均匀，利用多相流体力学的均相流模型对不同流量系数的文丘里管上得到的差压信号进行运算，获得气相质量含率，然后由所测混合物总质量流量计算得到气液相分相流量，同时对气液流量进行温度、压力补偿。 2.3 PECO 公司的凝析气流量计 这种流量计所采用的技术是，美国联邦能源与环境实验室二者共同开发的加长文丘里管测量气液两相流技术，将文丘里管入口与喉部之间的差压以及加长段的压降两个差压信号分别取出，然后结合多相流模型进行运算，从而得到相应的气相质量含率，进一步得到两相流量。虽然其测量的原理与 Solarton 公司的产品如出一辙，但二者在传感器的结构选择上却存在着不同。由于文丘
8、里管入口在此流量计中同样能够起到了混合器的作用，因此，二者在测量的精度方面，并没有存在很大的差别。2.4 TEA 公司的 VEGA 流量计 这种流量计所采取的技术主要是一种部分分离计量技术，测量的主要流程是通过一种结构紧凑的高效气液对相关装置实现分离，然后将凝析天然气分离成气液两相，分别利用文丘里管、涡轮等单相计量仪表测量气相和液相流量，分离后气相中夹带的少量液相成分通过一定的经验关系式或者理论模型进行修正。据调查，这种流量计目前已经成功完成了工业现场试验。 2.5 Agar 公司的在线多相流量计与凝析天然气流量计 Agar-301 多相流量计的设计，主要包括一个涡轮流量计和两个文丘里管，将这
9、些设备按照一定的顺序安装在竖直向上流动的管线上，二次仪表根据 3 个传感器的输出信号计算得到气体和液体的体积流量；如果还需要测量液相中的含水率，可以通过附加一个 Agar 公司的微波含水监测仪来完成，这种流量计不能用于凝析天然气计量。Agar401 是部分分离型多相流量计，结构比较复杂，整个流量计由一个小型分离器、孔板流量计、控制阀和一台 Agar301 多相流量计组成，可以测量凝析天然气。 结语： 综上所述，随着我国经济建设的不断以及对节能要求的不断提高，合理分配天然气已经成为了一项重要的工作，相关工作人员一定要在掌握分配计量的基本方法和要点的基础上，对其进行合理的应用，从而从根本上促进我国经济建设的可持续发展。 参考文献： 1Philip A Lawrence.上游天然气及凝析物分配计量的基本方法及要点J.石油与天然气化工.2012(41) 2耿艳峰,马叔初,郑金吾,关丹庆,吕勇杰.凝析天然气计量技术J.自动化仪表.2005(08) 3耿艳峰,马叔初,郑金吾,李玉星.基于槽式孔板的凝析天然气计量技术J.仪器仪表学报.2006(08) 4陈敏.天然气流量计量测试中心总图设计简介J.天然气与石油.1998(04) 5刘蕾,袁罗,鲁川.天然气计量中存在的问题及对策J.科技传播.2011(18)
