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：2318 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)質化工原料。我國是天然氣資源豐富的大國，天然氣遠景儲量達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，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**流量測量技術相比有很大的差距，天然氣流量計量已經成為天然氣工業(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易結算的依據,又是生產部門用氣效率的*為重要的技術指標，流量計量是在企業(yè)生產和經營管理中一項日常進行的重要的技術基礎工作。天然氣的準確計量不但能公平的貿易結算,而且能改進生產工藝,提高產品質量,降低產品生產成本,確保安全生產,提高經濟效益和社會效益。
目前天然氣計量中存在的問題及產生的原因
流量計量儀表品種多,計算模型五花八門,如標準氪氣管道流量計、渦街流量計、漩渦流量計、超聲流量計等,除了標準氪氣管道流量計外,缺乏必要的標準或規(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驗總結,早在20世紀30年代開始實行儀表干校,從二獲得了廣泛應用.我國制定了天然氣行業(yè)標準<<天然氣流量的標準孔板計量方法>>(SY/6143-1996),規(guī)定標準孔板的結構形式、技術要求、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準依據。
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。如果設計或安裝不當甚至會堵塞管道?？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性和精度，必須對孔板進行周期檢查和更換。
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。
板流量計的應用氪氣管道流量計的典型應用：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備的場合，如部分設備運行，部分設備停止，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，沉積在井筒及設備內壁，導致堵塞，嚴重影響氣井的正常生產。
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。而根據高含硫氣田流體PVT物性研究發(fā)現，當壓力、溫度下降時，氣體含硫飽和度也在下降，說明在生產過程中，隨著壓力和溫度的降低，有單質硫析出。
在氣井生產初期，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且粘稠性高，其粘度隨著溫度的增加而降低。固體物質在地面集輸系統(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，導致了管道有效通徑變小，通道被堵塞，取壓不準確而引起顯示數據與真實數據誤差較大，儀器儀表不能反映真實值，影響了站場產量調整和正常計量。
二、流量計堵塞的解決方法
計量裝置堵塞導致錯誤的流量數值，無論對人還是對設備而言，都具有相當大的危害，為了減少甚至杜絕這種危害，防止安全事故的發(fā)生，從以下幾個方面進行解決：
2.1 節(jié)流裝置定期清洗法
在氣田投產初期，單井的高級孔板閥流量計節(jié)流裝置也會有堵塞現象，需經常進行清洗。在堵塞初期，堵塞的物質多是氣井中的殘酸返排的雜質和井筒、管線內的一些雜質。隨著氣井的生產，堵塞的物質中，井筒、管線內的一些雜質變少了，而氣井中的殘酸返排雜質和硫黃顆粒增多，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。通過現場的檢查、清洗還發(fā)現，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)流裝置堵塞現象。
2.2 五閥組吹掃解堵法
對于五閥組存在堵塞的問題， 現場都按照五閥組解堵安全技術操作規(guī)程進行解堵，先準備消氣防器具、工用具，再檢查確認五閥組閥門開關無誤，然后進行操作；
（1）將氣相流量計五閥組平衡閥打開；
（2）關閉氣相流量計導壓管線上的取壓針閥；
（3）加溫五閥組及流量計導壓管線；
（4）將氣相流量計放空管線導入堿桶；
（5）先緩慢打開放空針閥，然后逐漸開大針閥；
（6）將放空針閥關閉，打開導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*5步放空之后，只是將導壓管內的壓力放空了，并不能徹底的把導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。研究后認為：放空之后，應緩慢打開取壓針閥，對整個導壓管段進行徹底吹掃，然后再進行后續(xù)操作。此操作方法經過現場使用后，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，對整個導壓管段進行徹底吹掃。以提高解堵效果，減少解堵次數，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
氣井生產時，五閥組由于存在堵塞現象，而溫度越低，越容易發(fā)生堵塞現象，需要時常進行解堵操作，于是提高計量導壓管及五閥組管線內天然氣溫度成了解決堵塞的另一個手段。在五閥組及導壓管上加裝伴熱帶，提高設備溫度，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)帶應留有一定富裕量，以方便檢修，使管道、閥門等設備附件拆卸方便，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，設置不同的溫度。在現場，電伴熱平時運行的溫度控制在60℃～65℃之間，若發(fā)生導壓管線及五閥組堵塞，應查看伴熱帶安裝方式是否規(guī)范，是否投用等，及時處置，可調節(jié)伴熱帶運行溫度到80℃，并結合其它解堵措施進行解堵，如熱水加熱吹掃法等，解堵操作完成后及時恢復流程，將伴熱帶溫度調節(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合，能用效的提高解堵效果，延長計量五閥組及導壓管堵塞間歇時間，生產中監(jiān)測計量導壓管及五閥組內天然氣溫度，加裝電伴熱帶，及時調整伴熱帶運行溫度，能有效地減少堵塞的現象。
目前天然氣計量中存在的問題及產生的原因
流量計量儀表品種多,計算模型五花八門,如標準氪氣管道流量計、渦街流量計、漩渦流量計、超聲流量計等,除了標準氪氣管道流量計外,缺乏必要的標準或規(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驗總結,早在20世紀30年代開始實行儀表干校,從二獲得了廣泛應用.我國制定了天然氣行業(yè)標準<<天然氣流量的標準孔板計量方法>>(SY/6143-1996),規(guī)定標準孔板的結構形式、技術要求、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準依據。
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。如果設計或安裝不當甚至會堵塞管道?？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性和精度，必須對孔板進行周期檢查和更換。
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。
板流量計的應用氪氣管道流量計的典型應用：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備的場合，如部分設備運行，部分設備停止，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，沉積在井筒及設備內壁，導致堵塞，嚴重影響氣井的正常生產。
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。而根據高含硫氣田流體PVT物性研究發(fā)現，當壓力、溫度下降時，氣體含硫飽和度也在下降，說明在生產過程中，隨著壓力和溫度的降低，有單質硫析出。
在氣井生產初期，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且粘稠性高，其粘度隨著溫度的增加而降低。固體物質在地面集輸系統(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，導致了管道有效通徑變小，通道被堵塞，取壓不準確而引起顯示數據與真實數據誤差較大，儀器儀表不能反映真實值，影響了站場產量調整和正常計量。
二、流量計堵塞的解決方法
計量裝置堵塞導致錯誤的流量數值，無論對人還是對設備而言，都具有相當大的危害，為了減少甚至杜絕這種危害，防止安全事故的發(fā)生，從以下幾個方面進行解決：
2.1 節(jié)流裝置定期清洗法
在氣田投產初期，單井的高級孔板閥流量計節(jié)流裝置也會有堵塞現象，需經常進行清洗。在堵塞初期，堵塞的物質多是氣井中的殘酸返排的雜質和井筒、管線內的一些雜質。隨著氣井的生產，堵塞的物質中，井筒、管線內的一些雜質變少了，而氣井中的殘酸返排雜質和硫黃顆粒增多，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。通過現場的檢查、清洗還發(fā)現，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)流裝置堵塞現象。
2.2 五閥組吹掃解堵法
對于五閥組存在堵塞的問題， 現場都按照五閥組解堵安全技術操作規(guī)程進行解堵，先準備消氣防器具、工用具，再檢查確認五閥組閥門開關無誤，然后進行操作；
（1）將氣相流量計五閥組平衡閥打開；
（2）關閉氣相流量計導壓管線上的取壓針閥；
（3）加溫五閥組及流量計導壓管線；
（4）將氣相流量計放空管線導入堿桶；
（5）先緩慢打開放空針閥，然后逐漸開大針閥；
（6）將放空針閥關閉，打開導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*5步放空之后，只是將導壓管內的壓力放空了，并不能徹底的把導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。研究后認為：放空之后，應緩慢打開取壓針閥，對整個導壓管段進行徹底吹掃，然后再進行后續(xù)操作。此操作方法經過現場使用后，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，對整個導壓管段進行徹底吹掃。以提高解堵效果，減少解堵次數，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
氣井生產時，五閥組由于存在堵塞現象，而溫度越低，越容易發(fā)生堵塞現象，需要時常進行解堵操作，于是提高計量導壓管及五閥組管線內天然氣溫度成了解決堵塞的另一個手段。在五閥組及導壓管上加裝伴熱帶，提高設備溫度，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)帶應留有一定富裕量，以方便檢修，使管道、閥門等設備附件拆卸方便，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，設置不同的溫度。在現場，電伴熱平時運行的溫度控制在60℃～65℃之間，若發(fā)生導壓管線及五閥組堵塞，應查看伴熱帶安裝方式是否規(guī)范，是否投用等，及時處置，可調節(jié)伴熱帶運行溫度到80℃，并結合其它解堵措施進行解堵，如熱水加熱吹掃法等，解堵操作完成后及時恢復流程，將伴熱帶溫度調節(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合，能用效的提高解堵效果，延長計量五閥組及導壓管堵塞間歇時間，生產中監(jiān)測計量導壓管及五閥組內天然氣溫度，加裝電伴熱帶，及時調整伴熱帶運行溫度，能有效地減少堵塞的現象。
上一篇：溢氣型渦輪燃氣流量計在油田中應用