[摘要]标準孔闆(pǎn)計量 系統用于(yú)天然氣流量計(jì)量，測量管在運(yùn)行過程中，直管(guan)段内壁粗糙度(du)發生變化。文章(zhāng)按使用年限、氣(qi)質條件、日輸氣(qi)🔴量等因素将真(zhen)管段内壁粗糙(cāo)度分爲四類，分(fèn)析了各類測量(liàng)管粗糙度變化(hua)，對計量系統誤(wù)差的影響，并列(liè)舉了對不同管(guan)徑的各類計量(liang)💔管粗糙度的修(xiū)正。最終提出爲(wei)減少粗糙度對(dui)标準孔闆計量(liàng)系統的誤差影(ying)響，對上下遊直(zhi)管段的維護建(jian)議。
中石化西南(nán)油氣分公司川(chuan)西氣田目前廣(guang)泛采用以.标準(zhun)孔闆作爲一次(cì)儀表的差壓式(shì)計量系統進👉行(hang)天然氣流量計(jì)量，多數井在後(hou)期開發中泡沫(mò)排水等工⭐藝措(cuo)施十分頻繁，天(tian)然氣中含大量(liang)水、油、粉塵等雜(za)質，測量管在使(shǐ)用過程中，由于(yu)長期經受髒污(wū)氣流的沖刷、腐(fǔ)蝕，最終導緻直(zhí)管段内壁粗糙(cāo)度♊發生變化，對(dui)标準孔闆計量(liang)系統的誤差影(ying)響較大，如何減(jian)少誤差，提高計(jì)量🧑🏾‍🤝‍🧑🏼系統精度💁，結(jie)合工作實踐談(tán)幾點認識和維(wei)護體會。
1計量直(zhi)管段使用情況(kuàng)調查
　　氣田計量(liang)管段自投人使(shǐ)用以來，所有标(biāo)準孔闆計🧡量系(xì)統🤞粗糙度均按(àn)0.15mm進行修正并參(cān)與流量計算。對(duì)現場使用的計(ji)量管段抽樣調(diào)查(結果見表
1)發(fa)現部分計量直(zhí)管段内壁嚴重(zhong)存在腐蝕、結垢(gou)、結皮等現象，經(jīng)測算确認粗糙(cao)度在0.2~2mm之間,遠大(da)于計量系統目(mù)前的設定值🐉(0.15mm)，直(zhi)接影響計量系(xì)統的精度。
　　按表(biao)1分類，分别選取(qǔ)了豐谷站備用(yòng)管線、江沙7井管(guan)❌線、135管道1、新計⁉️量(liàng)管四根計量管(guan)進行粗糙度檢(jiǎn)測，這四條計量(liàng)管基本情況以(yi)及粗糙度檢測(cè)結果如表2。
 
　　由表(biao)2可以看出，計量(liàng)管的内壁粗糙(cāo)程度跟使用條(tiao)件有🐪很大關🚶系(xi)，就氣田的氣質(zhì)而言，計量管投(tou)人使用後粗糙(cāo)度就會發生較(jiào)大的變化，其中(zhong)結垢和結皮對(dui)其内壁粗🌈糙度(du)影響最大，計量(liang)管的内壁粗糙(cāo)度與氣質髒污(wu)程度🛀、輸氣量大(da)小、使用年限長(zhang)短成㊙️正比。按使(shi)用🌈年限、氣質條(tiáo)件、日輸氣量，其(qí)内壁粗糙度程(chéng)度可根據上述(shu)三個因素大緻(zhì)分爲四類，其中(zhong)--類計量管的内(nèi)壁粗糙度0.9mm，二類(lei)計量❗管内壁粗(cū)糙度在0.4mm左右;三(san)類粗糙度🤩0.25mm左右(you);四類粗糙度情(qíng)況最好，爲0.015mm左右(yòu)。
2直管段粗糙度(du)變化帶來的計(ji)量誤差
　　标準孔(kong)闆流量計 運行(háng)時，對直管段的(de)要求主要包括(kuò):(1)直管段長度;(2)直(zhi)管段圓度和直(zhi)徑;(3)直管段内壁(bi)粗糙度。以上三(san)個條件中，直管(guǎn)段粗糙度最易(yi)發生變化。欲達(da)到規定的📧不确(què)定🌈度值，直管段(duan)内壁粗糙度必(bi)須滿足标準GB/T21446--2008所(suǒ)提要求。
　　由于天(tiān)然氣從地層中(zhōng)采出來，雖經分(fèn)離、除塵或過濾(lü)，因其所含成分(fen)十分複雜，從單(dan)井采氣計量、集(jí)氣計量到配🌈氣(qi)計量，氣🌈質組㊙️分(fèn)各不相同，因而(er)節流裝⁉️置在使(shǐ)用過程中其沖(chòng)刷、腐蝕程度也(ye)不相同。經調查(cha)研究表明，氣流(liú)對孔闆直角人(rén)口邊緣和測量(liàng)管内璧的沖刷(shua)腐蝕尤爲嚴重(zhòng)，這将造成流出(chū)系數C發生變化(hua)，流量💋測量不确(què)定度超❗過估算(suan)值。爲了減小🌈誤(wu)差，推薦更新孔(kong)闆和新測量管(guan)，若✊要繼續使用(yòng)可求出粗糙度(du)算術平均偏差(cha)R,，對流出系數♍修(xiu)正後再使用。
　　修(xiu)正方法爲:将原(yuán)流出系數C乘上(shang)粗糙度系數YRe，即(jí):
C'=C·YRe·bk(1)
　　式中:C'爲修正後(hou)的流出系數;C爲(wei)标準流出系數(shu);YRe爲管道粗🍉糙度(dù)修正系數;bk爲孔(kǒng)闆開孔人口邊(biān)緣尖銳度修正(zheng)系數💯。
注:本文不(bú)讨論孔闆開孔(kǒng)入口邊緣尖銳(rui)度磨損對🔴計量(liang)的影響。
　　其中修(xiū)正系數YRe随測量(liang)管内壁相對粗(cū)糙度K/D和管徑☁️雷(lei)諾數ReD而變💃🏻化，其(qi)值按下式計算(suàn):
 
當ReD≥106時，
YRe=γRe=γoo
　　γo與直徑比(bǐ)β2和相對粗糙度(du)的倒數D/K有關,其(qi)值在标準🏃‍♀️GB/T21446--2008中查(chá)表求得。其中,K爲(wei)等效絕對粗糙(cāo)度，可從标準CB/T21446--2008中(zhōng)查表取得⭐，有條(tiáo)件的💋情況下，用(yòng)流體實驗方法(fa)測出相對粗糙(cao)度K/D。
　　γo由β2和D/K共同決(jue)定，換言之，由粗(cu)糙度帶來的計(ji)量誤差由β2和💋D/K分(fèn)🧡别♊引入。對同-計(jì)量管,其相對粗(cū)糙度是一定的(de)，因此其✊γ0随β增⛹🏻‍♀️大(dà)而🐅增大;而β的大(dà)小往往由輸氣(qi)量大小決定，氣(qì)量越大，β值越大(dà)。
　　當D/K=400,β2=0.6時，查表可知(zhi)γo達到最大，爲1.020;同(tong)時标準中規定(ding)，法蘭取壓時，ReD≥106，則(zé)γRe=γo，即此時γRe=1.020，則C'=1.020C。
已知(zhi):
 
　　即:當D/K=400,β2=0.6時，由測量(liang)管内壁粗糙帶(dai)來的計量相對(duì)誤差爲(1.02-1)x100%=2%。也就是(shì)說☀️，如果不對計(ji)量管進行粗糙(cāo)度修正，結♈果會(huì)👄比實🧡際值偏低(dī)2%。
　　然而，對于腐蝕(shi)程度高、嚴重結(jié)皮的鋼管，其K值(zhi)可能⚽大于2mm,Ra可能(néng)大于0.6mm。
　　依據現場(chang)調研，大部分應(yīng)用較久、氣質較(jiao)髒的計量管其(qi)🌈内壁💋粗糙度較(jiào)大，D/K值大多小于(yu)400，因.此C'極可能大(dà)于1.020C，即由測量管(guǎn)💛内壁粗糙🐕引人(ren)的計量相對誤(wu)差也大于2%。目前(qian)在某些廠家的(de)計算軟件可以(yi)對粗糙度小于(yu)1mm的情況進行修(xiū)正，超過1mm的就不(bu)能修正了。因此(cǐ)💃🏻，若測量管内壁(bi)粗糙度大于1mm,則(zé)不具備修正意(yi)義，應🍓更換新的(de)計量管。
3四類計(jì)k管粗糙度誤差(chà)影響
　　結合實驗(yàn)用計量直管段(duàn)現場使用條件(jian)，采用上文所述(shù)方法可以計算(suàn)得出該四條直(zhi)管段在使用過(guò)🔱程中給計量帶(dài)來的誤差影響(xiang)。
(1)豐谷站備用計(jì)量直管段粗糙(cāo)度帶來的計量(liang)誤差☁️影響🌈:
　　由表(biǎo)1提供的參數:K=0.870mm，則(ze)D/K=150/0.870=172;β2=0.62=0.36
　　由于D/K=172<400,無法通過(guo)标準查表求得(de)γo值，但依據表中(zhōng)γo變化🐪趨勢可大(dà)緻判定γo的範圍(wéi)在1.009~1.014之間，則C'也在(zài)(1.009-1.014)C之間。即該🏒計量(liang)管因粗糙度引(yǐn)人的計量誤差(cha)在-(0.9~1.4)%之間。
(2)江沙7井(jing)計量直管段粗(cu)糙度帶來的計(ji)量誤差影響㊙️:
　　由(yóu)表1提供的參數(shu):K=0.416mm,則D/K=80/0.416=192;β2=0.27=0.073≈0.1
　　由于D/K=192<400,無法通(tōng)過标準查表求(qiú)得Yo值，但依據表(biǎo)中γo變化趨勢可(ke)大緻判定γo的範(fàn)圍在1.003~1.006之間,則C'也(yě)在(1.003~1.006)C之間。即該計(ji)量管因粗糙度(dù)引㊙️人的計量誤(wù)差在-(0.3~0.6)%.之間。
(3)135井管(guǎn)道1計量直管段(duan)粗糙度帶來的(de)計量誤差影響(xiang):
　　由表1提供的參(cān)數:K=0.230mm，則D/K=100/0.230=435;β2=0.52=0.25.
　　由于D/K=435>400，可以(yǐ)查表求得γo值，在(zài)1.003~1.006之間。則C'也在(1.003~1.006)C之(zhi).間。該計量管因(yin)🐪粗糙度引人的(de)計量誤差在-(0.3~0.6)%之(zhī)間。
(4)新計量管的(de)内壁很光潔則(ze)可忽略粗糙度(du)引入的計量誤(wù)差。
4直管段内壁(bi)粗糙度修正
　　标(biao)準中規定，因測(ce)量管内壁粗糙(cao)度變化導緻的(de)流出系數C将發(fa)生變化，流量測(ce)量不确定度超(chāo)過估算值。爲了(le)避🈲免這種超差(cha)，推薦更新孔闆(pan)和新測量管㊙️，若(ruò)要繼續使用可(ke)求出粗糙度算(suàn)術平均偏差Ra,對(dui)流🍓出系數修正(zhèng)後再使用。
　　由于(yú)标準隻對D/K≥400的情(qíng)況提出了規定(dìng)，因此現場在用(yòng)🏃🏻的部分計量管(guǎn)是無法按實際(jì)粗糙度進行修(xiu)正的。就目前采(cai)用的積算軟件(jian)🆚而言,K值最大也(ye)隻能修正到D/K=400的(de)情況，表3列出了(le)氣田内目前常(chang)用的幾種測量(liàng)🥵管可以進行修(xiū)正的粗糙度值(zhi)👈。
　　由表3可知:不同(tong)管徑的計量管(guan)，現行标準能修(xiu)正的🆚K值的最大(dà)限🔅值，即超過該(gai)範圍就不能修(xiu)正了，也就💚是超(chao)限K值參與積算(suan)🏃出的流量已經(jīng)偏離正常值。
 
例(li):現有在用計量(liang)管150mm，β值爲0.7，K爲0.44mrm。
　　則:D/K=340，查(cha)表3得，最大K值爲(wèi)0.375mm。D/K=400，β2=0.5時，在标準中查(cha)表γo爲1.014,即相對修(xiū)正量爲1.4%。
D/K=340<400，因此實(shi)際相對修正量(liàng)應該大于1.4%
　　同時(shi)，目前川西氣田(tian)所有的計量直(zhi)管段粗糙度修(xiu)正系數均取✂️0.15mm，經(jing)推算現場相對(duì)修正量僅爲(0.6~0.9)%，即(jí)比理🈲論修正量(liàng)偏低(0.5~0.8)%。
　　由此可得(dé)，川西氣田現用(yòng)的粗糙度修正(zhèng)系數0.15mm不合理，應(yīng)依據計🚩量管的(de)實際粗糙度情(qing)況，并結合标準(zhǔn)進行取值。對沒(mei)有超過限值的(de)按實際K值修正(zheng)，對超過限值的(de)，按最大限值進(jìn)行修正。下面(見(jiàn)表4)将給出不同(tóng)管徑的各類計(ji)量管應采📱用的(de)修正值。
 
　　豐谷站(zhàn)備用管線與江(jiang)沙7井計量管段(duàn)，均爲D/K<400,标準并未(wèi)給出D/K<400時的☀️Yn值查(chá)詢，因此無法進(jin)行粗糙度修正(zhèng)，故該兩類計量(liang)管已不具備粗(cū)糙度修正的意(yì)義。
　　135井管道1計量(liàng)直管段由于D/K>400,沒(méi)有超出标準範(fan)圍，因此可以通(tong)過軟件進行粗(cū)糙度修🐉正，修✏️正(zheng)值即爲實測K值(zhi)0.23mm。
5直管段使用維(wéi)護建議
　　目前，川(chuan)西氣田的一類(lèi)測量管内璧粗(cu)糙度約爲0.9mm左右(you)，有🆚嚴重🐅結皮現(xian)象;二類測量管(guan)内壁粗糙度在(zai)0.40mm左右，内壁大多(duō)數有結垢和輕(qing)微結皮現象;三(sān)類測量管内璧(bì)粗糙度🌍在0.25mm左右(you)👉，内壁大多數有(yǒu)結垢現象。這三(sān)類測量管在不(bu)同管徑下，采用(yòng)的K值修正值各(ge)不相同。.
　　目前，氣(qì)田内标準孔闆(pan)計量系統對測(cè)量管統一采用(yong)0.15mm的修正值，依據(jù)标準推算内壁(bi)粗糙度給計量(liàng)系統引人的誤(wu)差可達2%以上，因(yīn)此須分類修正(zhèng)。
　　當粗糙度沒有(you)超過限值時采(cǎi)用實測值修正(zhèng)，對超👉過限值🆚的(de)按最大限值修(xiu)正。當然超過限(xian)值的按最大限(xian)值進行修正，也(ye)隻是❗從一定程(cheng)度上減小粗糙(cāo)度對計量的影(yǐng)響，要從根本上(shàng)消除其影響隻(zhī)有确保計量管(guǎn)内壁光滑、潔淨(jing)，盡可🔞能将天然(rán)氣中油、水、雜質(zhì)等分離幹淨，加(jia)強對計量管的(de)檢查維護，對沒(méi)有維護價值的(de)💋進行更換。因此(ci)，測量管在使用(yong)🌈過程中，直管段(duan)内璧應保持清(qing)潔、除掉污垢，管(guǎn)道内壁上❓的腐(fu)蝕硬皮應除掉(diào),同時對内壁表(biao)面粗🎯糙度進行(hang)檢測，至少在孔(kong)闆上遊🌐側10D的直(zhí)管段部分(即測(ce)💞量管)應滿足GB/T21446--2008标(biāo)準規定🔅，當發現(xiàn)内表面有明顯(xiǎn)📐沖刷和腐蝕時(shí)，如其内壁粗糙(cao)度不符合标準(zhun)規定時，更新爲(wei)内表面符合要(yao)求的測量管。

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