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下面對國內(nèi)凝析天然氣流量計(jì)量在研技術(shù)與相關(guān)產(chǎn)品的工作原理進(jìn)行比較,其共同點(diǎn)是一次傳感元件以文丘里管或者文丘里管的改進(jìn)型為主,充分利用文丘里管壓降低、流量系數(shù)對氣液相的流動結(jié)構(gòu)不敏感等特點(diǎn):結(jié)合多相流動模型與數(shù)字信號處理技術(shù),對測量值進(jìn)行運(yùn)算后得到氣液相流量。它們的不同點(diǎn)是有些公司采用了部分分離技術(shù).首先對凝析天然氣進(jìn)行氣液分離,然后分別用單相儀表進(jìn)行計(jì)量;有些使用多種常規(guī)傳感器的組合方式直接對凝析天然氣進(jìn)行計(jì)量。如:雙文丘里、文丘里與射線、文丘里與電容/電感傳感器等組合方式獲得氣液相流量。并且對常規(guī)的傳感器進(jìn)行了不同程度的改進(jìn)。
1.McCrometer的V—C0NE 系列流量計(jì)。該流量計(jì)的zui大特點(diǎn)是其傳感器結(jié)構(gòu)的改進(jìn),V—CONE也稱作V形內(nèi)錐式節(jié)流件或者內(nèi)文丘里節(jié)流件. 它是在一段直管的中心固定一個(gè)紡錘形的阻力件,使管道流通面積發(fā)生變化.產(chǎn)生類似文丘里管的節(jié)流作用。單相流體的實(shí)驗(yàn)結(jié)果已經(jīng)證明:V—CONE的測量范圍、測量精度等指標(biāo)均好于標(biāo)準(zhǔn)的文丘里管。
由于凝析天然氣的流型以光滑分層流、分層波浪流和環(huán)狀流為主,流型的共同特點(diǎn)是液相成分集中在管壁附近.氣相成分分布在管道中心與水平管的上半部分。標(biāo)準(zhǔn)的節(jié)流裝置,如孔板、文丘里管、噴嘴等用于凝析天然氣流量測量時(shí).將會由于縮頸以及流體與節(jié)流件的碰撞分離效應(yīng)產(chǎn)生液相斷續(xù)通過節(jié)流件的情況,從而產(chǎn)生很大的附加阻力和差壓波動,導(dǎo)致測量精度降低。而V—CONE能夠使凝析氣中的自由液體成分沿管壁無阻攔的通過流量計(jì),大大減少了這種影響,使差壓的測量值更加平穩(wěn)、準(zhǔn)確:同時(shí)也減少了流量計(jì)本身對流體流型的影響.減少了其他測量參數(shù)的波動。
2.Solartron 公司的凝析天然氣流量計(jì)。該流量計(jì)2o02年底推出時(shí)宣稱是“世界上*款真正的凝析天然氣流量計(jì)”,其測量元件采用“混合器+雙文丘利管”的形式,混合器的作用是使氣液相之間的速度差盡可能小,管道截面的氣液相分布盡可能均勻,利用多相流體力學(xué)的均相流模型對不同流量系數(shù)的文丘里管上得到的差壓信號進(jìn)行運(yùn)算.獲得氣相質(zhì)量含率,然后由所測混合物總質(zhì)量流量計(jì)算得到氣液相分相流量,同時(shí)對氣液流量進(jìn)行溫度、壓力補(bǔ)償。置信概率為9O%時(shí),氣相測量精度為±3% ,液相精度為±7% ,基本滿足生產(chǎn)計(jì)量需求。
另據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道:Solartron公司對標(biāo)準(zhǔn)的文丘里管進(jìn)行了許多改進(jìn),如文丘里管的入13角度變化、喉部長度加長等.對雙文丘里的*組合、混合器篩選等方面也進(jìn)行了相應(yīng)的工作
3.PECO公司的凝析氣流量計(jì)。該流量計(jì)采用美國聯(lián)邦能源與環(huán)境實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的加長文丘里管測量氣液兩相流技術(shù),兩個(gè)差壓信號分別取自文丘里管人口與喉部之間的差壓、加長段的壓降。結(jié)合多相流模型進(jìn)行運(yùn)算得到氣相質(zhì)量含率,進(jìn)一步得到兩相流量。其測量原理與Solarton公司的產(chǎn)品相同,測量參數(shù)也都是流體溫度、壓力和雙差壓信號,僅僅是傳感器結(jié)構(gòu)不同而已,實(shí)際上,文丘里管入口也起到了混合器的作用,加長的喉部進(jìn)一步保證液相速度與氣相速度接近,因此,二者的測量精度不相上下。
4.TEA公司的VEGA流量計(jì) 該流量計(jì)實(shí)際上采用的是一種部分分離計(jì)量技術(shù),通過一種結(jié)構(gòu)緊湊的氣液分離裝置將凝析天然氣分離成氣液兩相.然后分別利用文丘里管、渦輪等單相計(jì)量儀表測量氣相和液相流量,分離后氣相中夾帶的少量液相成分通過一定的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式或者理論模型進(jìn)行修正,據(jù)報(bào)道該流量計(jì)目前已經(jīng)完成工業(yè)現(xiàn)場試驗(yàn)。
另據(jù)SPE (society of petroleumengineer)文獻(xiàn)報(bào)道:挪威FRAMO公司也在其北海油田實(shí)驗(yàn)類似工作原理的產(chǎn)品;美國的Tulsa大學(xué)也將一種結(jié)構(gòu)緊湊的旋流分離器GLCC (gas? liquidcylindrical cyclone separators)用于低含液井流的計(jì)量。
5.Agar公司的在線多相流量計(jì)與凝析天然氣流量計(jì)。Agar-301多相流量計(jì)包括一個(gè)渦輪流量計(jì)和兩個(gè)文丘里管.順序安裝在豎直向上流動的管線上.二次儀表根據(jù)3個(gè)傳感器的輸出信號計(jì)算得到氣體和液體的體積流量:如果還需要測量液相中的含水率??梢酝ㄟ^附加一個(gè)Agar公司的微波含水監(jiān)測儀來完成,該流量計(jì)不能用于凝析天然氣流量計(jì)量。
Agar一401是部分分離型多相流量計(jì),結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜, 整個(gè)流量計(jì)由一個(gè)小型分離器、孔板流量計(jì)、控制閥和一臺Agar一301多相流量計(jì)組成,可以測量凝析天然氣。
天然氣流量計(jì) 天然氣計(jì)量表 壓縮天然氣流量計(jì) 液化天然氣流量計(jì)