[摘要]标(biao)準孔闆(pan)計量 系(xi)統用于(yu)天然氣(qi)流量計(ji)量，測量(liang)管在運(yun)行過程(cheng)中，直管(guan)♊段内壁(bi)粗糙度(du)發生變(bian)化。文章(zhang)按使用(yong)年限、氣(qi)質條件(jian)、日輸氣(qi)🙇‍♀️量等✊因(yin)素♌将真(zhen)管段内(nei)壁粗糙(cao)度分😘爲(wei)四類，分(fen)析了各(ge)類測量(liang)管粗糙(cao)度變化(hua)，對計量(liang)系📐統誤(wu)差的影(ying)響，并列(lie)舉了對(dui)不同管(guan)徑的各(ge)類計量(liang)管粗糙(cao)度的修(xiu)正。最終(zhong)提出爲(wei)減少粗(cu)㊙️糙度對(dui)标準✂️孔(kong)闆計量(liang)系統的(de)誤差影(ying)響，對上(shang)下遊直(zhi)管段的(de)維護建(jian)議。
中石(shi)化西南(nan)油氣分(fen)公司川(chuan)西氣田(tian)目前廣(guang)泛采用(yong)以✊.标準(zhun)孔闆作(zuo)爲一次(ci)儀表的(de)差壓式(shi)計量系(xi)統進行(hang)天然氣(qi)流量🌍計(ji)量，多數(shu)井在後(hou)期開發(fa)中泡沫(mo)排水等(deng)工藝措(cuo)施十分(fen)頻繁，天(tian)然氣中(zhong)含大量(liang)水、油、粉(fen)塵等雜(za)質，測量(liang)管在使(shi)用過程(cheng)中，由于(yu)長期經(jing)受髒污(wu)氣流的(de)沖💋刷、腐(fu)蝕，最終(zhong)導緻直(zhi)管段㊙️内(nei)壁粗糙(cao)度發生(sheng)變化，對(dui)标準孔(kong)闆計量(liang)系☔統的(de)誤差影(ying)響較大(da)，如何減(jian)少誤差(cha)，提💋高計(ji)量系統(tong)精度，結(jie)合工作(zuo)實踐談(tan)幾點認(ren)識和維(wei)護♻️體會(hui)。
1計量直(zhi)管段使(shi)用情況(kuang)調查
　　氣(qi)田計量(liang)管段自(zi)投人使(shi)用以來(lai)，所有标(biao)準孔闆(pan)計🥰量系(xi)統粗🧑🏾‍🤝‍🧑🏼糙(cao)度均按(an)0.15mm進行修(xiu)正并參(can)與流量(liang)計算。對(dui)現場使(shi)用的計(ji)量管段(duan)抽樣調(diao)查(結果(guo)見表
1)發(fa)現部分(fen)計量直(zhi)管段内(nei)壁嚴重(zhong)存在腐(fu)蝕、結垢(gou)、結皮📱等(deng)現象，經(jing)測算确(que)認粗糙(cao)度在0.2~2mm之(zhi)間,遠大(da)于計量(liang)系統🤩目(mu)前的設(she)定值(0.15mm)，直(zhi)接影響(xiang)計量系(xi)統的精(jing)度。
　　按表(biao)1分類，分(fen)别選取(qu)了豐谷(gu)站備用(yong)管線、江(jiang)沙7井管(guan)✉️線、135管道(dao)🔴1、新計量(liang)管四根(gen)計量管(guan)進行粗(cu)糙度檢(jian)測，這四(si)條計量(liang)管基本(ben)情🔞況以(yi)♊及粗糙(cao)度檢測(ce)結果如(ru)表❄️2。
 
　　由表(biao)2可以看(kan)出，計量(liang)管的内(nei)壁粗糙(cao)程度跟(gen)使用條(tiao)☀️件有🈚很(hen)大關系(xi)，就氣田(tian)的氣質(zhi)而言，計(ji)量管投(tou)人使🧑🏾‍🤝‍🧑🏼用(yong)後粗糙(cao)度就會(hui)發🐆生較(jiao)大的變(bian)化，其中(zhong)結垢和(he)結皮對(dui)其内壁(bi)粗📐糙度(du)影響最(zui)大，計量(liang)管📱的内(nei)壁粗糙(cao)度與氣(qi)質髒污(wu)程度、輸(shu)氣量大(da)🏃‍♀️小、使用(yong)年限長(zhang)短成正(zheng)比。按使(shi)用☔年限(xian)、氣質條(tiao)件、日輸(shu)氣量‼️，其(qi)内壁粗(cu)糙⛷️度程(cheng)度可根(gen)據上述(shu)三個因(yin)素大緻(zhi)分爲四(si)類，其中(zhong)--類計量(liang)管的内(nei)壁粗糙(cao)度0.9mm，二類(lei)計量管(guan)内壁粗(cu)糙度🚶在(zai)0.4mm左右;三(san)類粗糙(cao)度0.25mm左右(you);四類粗(cu)糙度情(qing)✏️況最好(hao)，爲0.015mm左右(you)。
2直管段(duan)粗糙度(du)變化帶(dai)來的計(ji)量誤差(cha)
　　标準孔(kong)闆流量(liang)計 運行(hang)時，對直(zhi)管段的(de)要求主(zhu)要包括(kuo):(1)直管段(duan)長度;(2)直(zhi)管段圓(yuan)度和🈲直(zhi)徑;(3)直管(guan)段内壁(bi)粗糙度(du)。以上三(san)個條件(jian)中，直管(guan)段粗糙(cao)度最易(yi)發生變(bian)化。欲達(da)到規定(ding)的不确(que)定🈲度值(zhi)，直管段(duan)内壁粗(cu)糙度必(bi)須🏃‍♀️滿足(zu)标準GB/T21446--2008所(suo)提要求(qiu)。
　　由于天(tian)然氣從(cong)地層中(zhong)采出來(lai)，雖經分(fen)離、除塵(chen)或過🙇‍♀️濾(lü)，因其所(suo)含成分(fen)十分複(fu)雜，從單(dan)井采氣(qi)計量、集(ji)氣💋計量(liang)到配氣(qi)計量，氣(qi)質組💁分(fen)各不相(xiang)同，因而(er)節流裝(zhuang)置在使(shi)用過程(cheng)中其沖(chong)刷、腐蝕(shi)程度也(ye)不相同(tong)。經調查(cha)研究表(biao)明，氣流(liu)對孔闆(pan)直角🤞人(ren)口邊緣(yuan)和測量(liang)管🔞内璧(bi)的沖刷(shua)🌈腐蝕尤(you)爲嚴重(zhong)，這将造(zao)成流出(chu)系數C發(fa)生變化(hua)，流量測(ce)量不确(que)定度超(chao)過估算(suan)值。爲了(le)減小💰誤(wu)差，推薦(jian)更新孔(kong)闆和新(xin)測量管(guan)，若要繼(ji)續使用(yong)可求出(chu)粗糙度(du)算術平(ping)均偏差(cha)R,，對流出(chu)系☂️數修(xiu)正後再(zai)使用。
　　修(xiu)正方法(fa)爲:将原(yuan)流出系(xi)數C乘上(shang)粗糙度(du)系數YRe，即(ji):
C'=C·YRe·bk(1)
　　式中:C'爲(wei)修正後(hou)的流出(chu)系數;C爲(wei)标準流(liu)出系數(shu);YRe爲管✉️道(dao)粗糙度(du)修正系(xi)數;bk爲孔(kong)闆開孔(kong)人口邊(bian)緣尖銳(rui)度修正(zheng)系數。
注(zhu):本文不(bu)讨論孔(kong)闆開孔(kong)入口邊(bian)緣尖銳(rui)度磨損(sun)對計量(liang)的影響(xiang)。
　　其中修(xiu)正系數(shu)YRe随測量(liang)管内壁(bi)相對粗(cu)糙度K/D和(he)管徑雷(lei)🍉諾數ReD而(er)變化，其(qi)值按下(xia)式計算(suan):
 
當ReD≥106時，
YRe=γRe=γoo
　　γo與(yu)直徑比(bi)β2和相對(dui)粗糙度(du)的倒數(shu)D/K有關,其(qi)值在标(biao)準🌂GB/T21446--2008中查(cha)表求得(de)。其中,K爲(wei)等效絕(jue)對粗糙(cao)度，可從(cong)标準CB/T21446--2008中(zhong)查表取(qu)得，有條(tiao)件的情(qing)況下，用(yong)流體實(shi)驗方法(fa)測出相(xiang)對粗糙(cao)度K/D。
　　γo由β2和(he)D/K共同決(jue)定，換言(yan)之，由粗(cu)糙度帶(dai)來的計(ji)量誤差(cha)由β2和D/K分(fen)别引🐇入(ru)。對同-計(ji)量管,其(qi)相對粗(cu)糙度是(shi)一定的(de)，因此其(qi)γ0随β增大(da)而增大(da);而β的大(da)小往往(wang)由輸氣(qi)量大小(xiao)決㊙️定，氣(qi)量越大(da)，β值越大(da)。
　　當D/K=400,β2=0.6時，查(cha)表可知(zhi)γo達到最(zui)大，爲1.020;同(tong)時标準(zhun)中規定(ding)，法蘭取(qu)壓時，ReD≥106，則(ze)γRe=γo，即此時(shi)γRe=1.020，則C'=1.020C。
已知(zhi):
 
　　即:當D/K=400,β2=0.6時(shi)，由測量(liang)管内壁(bi)粗糙帶(dai)來的計(ji)量相對(dui)誤差爲(wei)💜(1.02-1)x100%=2%。也就是(shi)說🔞，如果(guo)不對計(ji)量管進(jin)行粗糙(cao)度修正(zheng)，結果會(hui)比實際(ji)值偏低(di)2%。
　　然而，對(dui)于腐蝕(shi)程度高(gao)、嚴重結(jie)皮的鋼(gang)管，其K值(zhi)可能大(da)于2mm,Ra可能(neng)大于0.6mm。
　　依(yi)據現場(chang)調研，大(da)部分應(ying)用較久(jiu)、氣質較(jiao)髒的計(ji)量🚶管其(qi)内壁粗(cu)糙度較(jiao)大，D/K值大(da)多小于(yu)400，因.此C'極(ji)可能大(da)于1.020C，即由(you)測🐕量管(guan)内壁粗(cu)糙引人(ren)的計量(liang)相對誤(wu)差也♍大(da)于2%。目前(qian)在某📐些(xie)廠家的(de)計算軟(ruan)件可以(yi)對粗糙(cao)度小于(yu)1mm的情🤞況(kuang)進行修(xiu)正，超過(guo)1mm的⭐就不(bu)能修正(zheng)了。因此(ci)，若測量(liang)管内壁(bi)粗糙度(du)大于1mm,則(ze)不具備(bei)修正意(yi)義，應📐更(geng)換新的(de)計量管(guan)。
3四類計(ji)k管粗糙(cao)度誤差(cha)影響
　　結(jie)合實驗(yan)用計量(liang)直管段(duan)現場使(shi)用條件(jian)，采用上(shang)文所♈述(shu)方法可(ke)❓以計算(suan)得出該(gai)四條直(zhi)管段在(zai)使用過(guo)程中✏️給(gei)計量帶(dai)來的誤(wu)差影響(xiang)。
(1)豐谷站(zhan)備用計(ji)量直管(guan)段粗糙(cao)度帶來(lai)的計量(liang)誤差影(ying)響:
　　由表(biao)1提供的(de)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(wu)法通過(guo)标準查(cha)表求得(de)γo值，但依(yi)據表中(zhong)γo變化趨(qu)勢可大(da)緻判定(ding)γo的範圍(wei)在1.009~1.014之間(jian)，則C'也在(zai)(1.009-1.014)C之間。即(ji)該計量(liang)🏃‍♀️管因粗(cu)糙度引(yin)人的🏒計(ji)量誤差(cha)在-(0.9~1.4)%之間(jian)。
(2)江沙7井(jing)計量直(zhi)管段粗(cu)糙度帶(dai)來的計(ji)量誤差(cha)影響:
　　由(you)表1提供(gong)的參數(shu):K=0.416mm,則D/K=80/0.416=192;β2=0.27=0.073≈0.1
　　由于(yu)D/K=192<400,無法通(tong)過标準(zhun)查表求(qiu)得Yo值，但(dan)依據表(biao)中γo變化(hua)趨😘勢可(ke)大緻判(pan)定γo的範(fan)圍在1.003~1.006之(zhi)間,則C'也(ye)在(1.003~1.006)C之間(jian)。即該計(ji)量管因(yin)粗糙度(du)引人的(de)計量誤(wu)差在-(0.3~0.6)%.之(zhi)間。
(3)135井管(guan)道1計量(liang)直管段(duan)粗糙度(du)帶來的(de)計量誤(wu)差影響(xiang):
　　由表1提(ti)供的參(can)數:K=0.230mm，則D/K=100/0.230=435;β2=0.52=0.25.
　　由(you)于D/K=435>400，可以(yi)查表求(qiu)得γo值，在(zai)1.003~1.006之間。則(ze)C'也在(1.003~1.006)C之(zhi).間。該計(ji)量管因(yin)粗糙度(du)引💁人的(de)計量誤(wu)差在-(0.3~0.6)%之(zhi)間。
(4)新計(ji)量管的(de)内壁很(hen)光潔則(ze)可忽略(lue)粗糙度(du)引入的(de)計量💞誤(wu)差。
4直管(guan)段内壁(bi)粗糙度(du)修正
　　标(biao)準中規(gui)定，因測(ce)量管内(nei)壁粗糙(cao)度變化(hua)導緻的(de)流出系(xi)數C将發(fa)💁生變化(hua)，流量測(ce)量不确(que)定度超(chao)過估算(suan)值。爲了(le)避免這(zhe)種超差(cha)，推薦更(geng)新孔闆(pan)和新測(ce)量管，若(ruo)要繼續(xu)使用可(ke)求出👉粗(cu)糙度算(suan)術平均(jun)偏差Ra,對(dui)流出系(xi)數修正(zheng)後再使(shi)💛用。
　　由于(yu)标準隻(zhi)對D/K≥400的情(qing)況提出(chu)了規定(ding)，因此現(xian)場在用(yong)💃的部分(fen)計量管(guan)是無法(fa)按實際(ji)粗糙度(du)進行修(xiu)正的⭐。就(jiu)目前采(cai)用的積(ji)算軟件(jian)而言,K值(zhi)最大也(ye)隻能修(xiu)正到D/K=400的(de)情況，表(biao)3列出了(le)氣田内(nei)目前常(chang)用的幾(ji)種測量(liang)管可以(yi)進行修(xiu)正的粗(cu)糙度值(zhi)。
　　由表3可(ke)知:不同(tong)管徑的(de)計量管(guan)，現行标(biao)準能修(xiu)正的K值(zhi)的最🐇大(da)💔限✌️值，即(ji)超過該(gai)範圍就(jiu)不能修(xiu)正了，也(ye)就是超(chao)限K值💁參(can)與積算(suan)出的流(liu)量已經(jing)偏離正(zheng)常值。
 
例(li):現有在(zai)用計量(liang)管150mm，β值爲(wei)0.7，K爲0.44mrm。
　　則:D/K=340，查(cha)表3得，最(zui)大K值爲(wei)0.375mm。D/K=400，β2=0.5時，在标(biao)準中查(cha)表γo爲1.014,即(ji)相對修(xiu)正量爲(wei)1.4%。
D/K=340<400，因此實(shi)際相對(dui)修正量(liang)應該大(da)于1.4%
　　同時(shi)，目前川(chuan)西氣田(tian)所有的(de)計量直(zhi)管段粗(cu)糙度修(xiu)正系數(shu)均取0.15mm，經(jing)推算現(xian)場相對(dui)修正量(liang)僅爲(0.6~0.9)%，即(ji)比理論(lun)修🙇‍♀️正量(liang)💘偏低(0.5~0.8)%。
　　由(you)此可得(de)，川西氣(qi)田現用(yong)的粗糙(cao)度修正(zheng)系數0.15mm不(bu)合🐪理，應(ying)依據計(ji)量管的(de)實際粗(cu)糙度情(qing)況，并結(jie)合标準(zhun)進行取(qu)值。對沒(mei)有超過(guo)限值的(de)按實際(ji)K值修正(zheng)，對超過(guo)限值的(de)，按最大(da)限值進(jin)行修正(zheng)。下面(見(jian)表4)将給(gei)出🐉不同(tong)管徑的(de)各類計(ji)量管應(ying)采用的(de)修正值(zhi)。
 
　　豐谷站(zhan)備用管(guan)線與江(jiang)沙7井計(ji)量管段(duan)，均爲D/K<400,标(biao)準并㊙️未(wei)給出D/K<400時(shi)⛷️的Yn值查(cha)詢，因此(ci)無法進(jin)行粗糙(cao)度修正(zheng)，故該兩(liang)類計量(liang)管已不(bu)具備♊粗(cu)糙度修(xiu)正的意(yi)義。
　　135井管(guan)道1計量(liang)直管段(duan)由于D/K>400,沒(mei)有超出(chu)标準範(fan)圍，因此(ci)可以通(tong)過軟件(jian)進行粗(cu)糙度修(xiu)正，修正(zheng)值即爲(wei)實測K值(zhi)0.23mm。
5直管段(duan)使用維(wei)護建議(yi)
　　目前，川(chuan)西氣田(tian)的一類(lei)測量管(guan)内璧粗(cu)糙度約(yue)爲0.9mm左右(you)，有💛嚴✔️重(zhong)結皮現(xian)象;二類(lei)測量管(guan)内壁粗(cu)糙度在(zai)0.40mm左☎️右，内(nei)壁大多(duo)數有結(jie)垢和輕(qing)微結皮(pi)現象;三(san)類測量(liang)管内璧(bi)粗糙度(du)在0.25mm左右(you)，内壁大(da)多數有(you)結垢現(xian)象。這三(san)類測量(liang)管在不(bu)同管徑(jing)下，采🆚用(yong)的K值修(xiu)正值各(ge)不相同(tong)。.
　　目前，氣(qi)田内标(biao)準孔闆(pan)計量系(xi)統對測(ce)量管統(tong)一采🚩用(yong)0.15mm的修🤩正(zheng)值🐪，依據(ju)标準推(tui)算内壁(bi)粗糙度(du)給計量(liang)系統引(yin)📱人的誤(wu)差可達(da)2%以上，因(yin)此須分(fen)類修正(zheng)。
　　當粗糙(cao)度沒有(you)超過限(xian)值時采(cai)用實測(ce)值修正(zheng)，對超過(guo)限值✔️的(de)按最大(da)限值修(xiu)正。當然(ran)超過限(xian)值的按(an)最大限(xian)值進⛷️行(hang)修正，也(ye)隻是從(cong)一定程(cheng)度上減(jian)小粗糙(cao)度對計(ji)👨‍❤️‍👨量的影(ying)響，要從(cong)🐅根本上(shang)消除其(qi)‼️影響隻(zhi)有确保(bao)計量管(guan)内壁光(guang)滑、潔淨(jing)，盡可能(neng)将天然(ran)氣中油(you)、水、雜質(zhi)等分離(li)幹淨，加(jia)強對🌈計(ji)量管的(de)檢🏃‍♀️查維(wei)護，對沒(mei)有維護(hu)價值的(de)進行更(geng)換。因此(ci)，測量管(guan)在使用(yong)過程中(zhong)，直管段(duan)内璧應(ying)保持清(qing)潔、除掉(diao)污👣垢，管(guan)道内壁(bi)上的腐(fu)蝕硬皮(pi)應除掉(diao)🥰,同時對(dui)内壁表(biao)面粗糙(cao)度進行(hang)檢測，至(zhi)少在孔(kong)闆上遊(you)側10D的直(zhi)管段部(bu)分(即測(ce)量管)應(ying)滿足GB/T21446--2008标(biao)準規定(ding)💰，當發現(xian)⛱️内表面(mian)有明顯(xian)‼️沖刷和(he)腐蝕時(shi)，如其内(nei)壁粗糙(cao)度不🐇符(fu)合标準(zhun)規定時(shi)，更新爲(wei)❤️内表面(mian)符合要(yao)求的測(ce)量❌管。

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