0 引言

普光气田是迄今为止中国规模**、丰度**的特大型整装海相气田之一。普光气田的气质特殊，属高含硫化氢和二氧化碳，硫化氢含量15.16%，二氧化碳含量8.64%。

1 各类流量计及其特点

大型气田集输和长输气体管线项目，流量计量以差压式流量计、超声波流量计和涡轮流量计的应用**多，以下为3种流量计的原理和优缺点分析。

1.1 差压式流量计

差压式流量计是以流量守恒定律和流动连续性方程为基础的，当气体流经节流装置时，流速在节流装置处形成局部收缩，从而使流速增加。静压力降低，在节流装置前后产生静压力差（差压），气流的流速越大，节流装置前后产生的差压也越大，从而可通过测量节流装置前后差压来计量天然气流量。

差压式流量计由三部分组成[1]，即将被测流体的流量变换成差压信号的节流装置。其中包括节流件和取压装置；传输差压信号的管路；测量差压值的差压变送器及显示仪表。

差压式流量计通常以节流件型式分类，如孔板流量计、文丘里流量计等。测量天然气流量时，孔板流量计**为常用。孔板流量计按照是否可以带压更换孔板，分为一体式孔板流量计和高级孔板流量计（高级孔板阀）。

优点：原理简明，应用技术成熟，容易掌握；适应性强，更换孔板即可实现不同流量的测量；性能稳定可靠，使用寿命长；孔板为标准节流件，不需要标定[3]。缺点：量程比小，一般为3∶1～5∶1；压力损失较大；计量准确度受影响因素较多；前后直管段要求，占地面积大。

1.2 超声波流量计

超声波流量计常用的测量方法为传播速度差法、多普勒法等。常用的气体超声波流量计采用声速差法，通过测量超声波沿气流顺向及逆向传播的声速差，测量各种口径管道内稳态或脉动气流的双向流速、流量。

超声波流量计分为单声道和多声道式超声波流量计。为保证精度，重要场合的超声波流量计一般要求4声道或以上。

优点：准确度高，可达0.5%；量程范围宽，可达100∶1以上；无压损；对管路特性基本无干扰；无可动部件；可以相同准确度进行双向测量（尤其适合天然气正、反输计量），可测脉动流。

缺点：传播时间法只能用于清洁液体和气体；而多勒法只能用于测量含有一定量悬浮颗粒和气泡的液体。

1.3 涡轮流量计

涡轮流量计属于速度式叶轮仪表，其利用置于流体中的叶轮的旋转角速度与流体流速成比例的关系，通过测量叶轮的转速来反映体积流量的大小。涡轮流量计的变送器输出与流量成正比的脉冲信号，并通过传输路线传送给显示仪表。

优点：精确度高，可达015%；反应迅速，可测脉动流量；无零点漂移，抗干扰能力强；量程比宽；压损小。

缺点：其特性易受介质物性和流体流动特性的影响，只能适用于洁净气体；涡轮转动，轴承易于磨损，降低了稳定性，使用寿命缩短；安装要求高。

2 普光气田气体流量计的选择

由于普光气田的介质为井口采出气，气质较脏，涡轮流量计不适用于此。选择流量计时主要从超声波流量计和高级孔板流量计中进行选择。超声波流量计由于精度高、量程比宽、无压损等优点在大型气田及长输管线都得到了**应用。但由于普光气田介质的特殊性（硫化氢含量15.16%，二氧化碳含量8.64%），我们**终选择了高级孔板流量计（高级孔板阀）。原因如下：通过技术交流，了解到超声波流量计的声楔材质很难做到耐普光气质的腐蚀；硫化物以及二氧化碳对超声波有吸音作用；高级孔板阀能够实现在线更换孔板，可应对气量的变化和气体的腐蚀。

3 普光气田计量系统

3.1 系统组成

普光气田计量系统为高级孔板计量系统，它由高级孔板阀和流量计算机（集成多变量变送器MVS）组成。高级孔板阀计量系统示意图如图1所示。

图1计量系统示意图

流量计算机通过RS2485接口和标准的ModbusRTU协议将数据传送至各集气站的站控系统。

3.2高级孔板阀

高级孔板阀可在不中断气体输送、不拆卸或改动工艺管道的情况下检查和更换孔板。技术要求应符合ISO5167[4]、API1413.3[5]和AGANo.3以及国内规范GB/T2624[7]、SY/T6143[2]的规定。孔板为标准节流元件。需要注意的一点是高级孔板阀的密封问题。为了**限度地保证安全、防止天然气泄漏，建议孔板片的密封为双向密封。JB/T7252294中对滑阀密封和孔板密封都做了密封试验要求[8]。但此处滑阀密封的要求提得不太妥当，因为孔板装置除了以DANIEL为代表的齿轮转动式外，还有一种是以FMC为代表的螺杆提升式。而螺杆提升式的高级孔板阀是没有滑阀的。

普光气田地面集输工程选择的高级孔板阀的结构形式如图2所示。

图2高级孔板阀结构简图

3.3流量计算机

普光气田集输工程选用的流量计算机集成多变量检测、变送以及流量计算功能为一体，多变量变送器（MVS）能够同时检测出压力和差压信号。流量计算机依照AGA3和AGA8超压缩因子（详细级）计算标况瞬时流量、标况累计流量、热值和相对密度，存贮1月以上数据。流量计算机有可扩展的I/O、现场液晶显示和标准的接口及通信协议，具有强大的数据归档能力。

3.4材料

普光气田的气质中，硫化氢含量达到15.16%，二氧化碳含量达到8.64%。为了**限度地保证生产的安全和人员安全，防止氢致开裂HIC（hydrogen2in2ducedcracking）和硫化物应力开裂SSC（sulfidestresscracking），材料的选择至关重要。

根据NACEMR0175/ISO15156的规定，满足普光气田的介质条件的有2种材料方案：①选择实验室已评定合格的材料，固熔退火镍基合金或退火镍基合金；②选择低碳钢材料，控制其硫、磷含量以及硬度，然后做材料评定。

由于镍基合金的价格昂贵，一般仅接液部件为镍基合金材质，这样在阀体内部需做堆焊处理。但因为高级孔板阀的内部零件较多，若堆焊不好会引起更严重的腐蚀，堆焊镍基合金的方案无法做到。

因为工程设计首重工程实践，实验室的依据是在缺乏工程实践的前提下给出来的参考性方案。**，我们选择的材料方案是调制低碳钢+工程经验评定。

3.5计量系统的不确定度

根据ISO5167-1，孔板计量系统质量流量不确定度的估算公式为[2]：

(1)

式中：为流出系数不确定度，其取值是当0.1≤β71.12时，应附加0.9（0.75-β）（2.8-D/25.4）%的不确定度（D取mm）；当β>0.5且ReD

根据估算公式计算，普光气田地面集输工程所用20套高级孔板阀计量系统的总体不确定度都小于0.67。

4 仍存在的问题

普光气田地面集输工程的流量计量系统已经完成设计和采购，但现在还存在一些未被很好解决的技术问题。如计量直管段问题：对于高级孔板阀厂家来说，直管段数量较少，满足NACE规范的碳钢管材难以采购。若由业主将采购的满足NACE规范的工艺管材发给高级孔板阀工厂，工厂需要对管材进行加工达到满足计量要求的圆度以及粗糙度，则会造成壁厚减薄，不满足腐蚀余量的要求。

5结束语

由于普光气田介质的特殊性，国内目前尚无开发此类气田的经验。由于没有经验可以借鉴，很多问题都是在学习和摸索中慢慢解决。虽然仍存在一些未解决的问题，但就目前来说，用高级孔板阀计量酸性天然气流量仍然是**的选择。

参考文献

[1]范玉久.化工测量仪表[M].北京：化学工业出版社，1995：100.

[2]油气计量及分析方法**标准化技术委员会.SY6143[S].2004.

[3]宋艾玲，梁光川.差压式孔板流量计计量不准确度分析[J].钻采工艺，2006，29（2）：114-115.

[4]InternationalStandardizationOrganization.ISO5167[S].2003.[5]AmericanPetroleumInstitute.API14.3.3[S].1992.

[6]AmericanGasAssociation.AGAReportNo.3[S].1992.

[7]石油工业计量**标准化技术委员会.GB/T2624[S].2006.[8]四川天然气机械装置研究所.JB/T7252[S].1994.