油气田天然气流量计量系统的校准

    0　引言

    平湖是我国东海发现和投入生产开发的第一个以凝析天然气为主的复合型油气田，位于上海市东南约 400 km 处，总输气管道长为 389.7 km（其中海上段 366.88 km，陆上段 22.91 km）。平台所产的天然气经脱水和控制露点后，通过海陆长输气管送至天然气处理厂。自 1999 年 4 月 8 日开始，平湖向上海市安全平稳、连续正常供气至今^[1-2]。最近，平湖油气田海上生产作业项目组和上海市计量测试技术研究院就平台天然气外输流量装置进行多次沟通，主要问题是平台的天然气计量系统的流量和天然气处理厂的流量出现了较大的偏差，怀疑可能是海底管线泄漏造成。为查找已出现问题的原因，上海市计量测试技术研究院对中国海洋石油平湖油气田海上生产作业项目组的天然气海管入口孔板流量计量装置进行校准。

    1　天然气流量计量系统的状况

    平台天然气流量计量系统为差压式节流装置，系统由差压（孔板）式节流装置、差压变送器、压力变送器、铂热电阻温度计、温度变送器和 DCS 流量积算装置组成。主要参数如下：

    差压（孔板）式节流装置（法兰取压）：管径193.70 mm，孔板内径 142.254 mm；

    差压变送器：FT-3501，0 ~ 25 kPa；

    压力变送器：PT-3501，0 ~ 13 800 kPa；

    铂热电阻温度计：Pt100，0 ~ 100 ℃；

    温度变送器：TT-3501，0 ~ 100 ℃。

    DCS 流量积算装置：47 123 ~ 99 100 m³/h ( 结算状态 )，其中差压、压力、温度通道显示误差均不超过 ±0.1% FS。

    该系统的结算条件为压力 101.325 kPa，温度15.6 ℃，孔板流量计量系统的取压方式为法兰取压，由上游测量静压。孔板的内径为 142.254 mm（20 ℃），材质为不锈钢，其膨胀系数为 16.6×10^-6/℃，孔板流量计量装置的管道内径为 193.70 mm（20℃），材质为碳钢。现场条件为节流件上游阻力件是不同平面上的多弯头，第一节阻流件与整流器之间的直管段长度为 2.55 m（13D），整流器与孔板之间的直管段长度为 2.52 m（13D），孔板下游侧的直管段长度为 3.04 m（16D），孔板下游侧到测温口的直管段长度为 2.10 m（11D），并且测量管和孔板垂直，节流装置管道示意图见图 1。

    天然气计量系统设计工况如下：

    常用流量：81 250 Nm³/h；

    设计压力：9.1 kPa（绝压）；

    设计温度：44 ℃；

    常用差压：17.970 kPa；

    结算状态：15.6℃，101.325 kPa。

    2　试验方案

    天然气流量计量系统的校准方法采用了系统整体的测量方法，即对差压式天然气计量系统涉及多个参数在现场进行组合，如温度、压力、差压式节流装置和 DCS 系统等，现场组合如图 2 所示。