天然气流量计的选型和应用分析

关键字：计量技术 工作原理 对比分析 应用效果

一、天然气计量概况

天然气计量是天然气贸易的重要基础，也是企业优化资源配置，提高天然气生产效率的重要基础。为了实现快速、准确、经济的气体测量，降低气体测量成本,提高测量效率,实现可持续发展具有重要意义。我国天然气计量起步较晚，目前西气东输工程，贸易计量的首选流量计为超声流量计，中小型站场选用涡轮流量计。

二、流量计选型分析

1、流量计选型原则

（1）适用性原则。天然气是一种气体介质流体 , 其自身的质地较轻, 易于在空气中发散, 所以对流量计的要求更高, 以确保它们适应不稳定的流体环境, 并确保测量结果的准确性。

（2）精准性原则。在测量气体流量时 , 必须确保流量符合测量条件, 以提高最终数据的准确性。因此, 在选择流量计时, 应优先选择精准度高 , 稳定性高 , 同时确保它们具有良好的机械强度 , 尽可能避免误差。

（3）高效性原则。为了保证配气效率 , 必须连续控制流量 , 因此必须保证仪器的效率 , 流量可以随时测量 , 测量数据在仪器中反映出来。

2、流量计选型参数

（1）精确度等级：天然气流量计的精确度等级是一个重要考虑因素。一般来说，对于大口径输气管线的贸易结算仪表，需要选择高精度的仪表以确保计量的准确性。

（2）流量范围：天然气流量计的流量范围选择对其精确度及使用年限有较大影响。应根据实际使用时的最小流量和最大流量来确定仪表的流量范围。

（3）气体密度：天然气流量计的测量精度会受到气体密度的影响。若气体密度变化频繁，需要对流量计的流量系数进行修正。

（4）其它因素：还应考虑仪表的响应速度、信号输出特性、可靠性以及制造商的信誉和服务等因素。

3、流量计选型对比

（1）旋进漩涡流量计

利用流体振动原理来进行流量测量，当流体通过螺旋形的漩涡发生体时，流体被迫绕漩涡发生体中心剧烈旋转，形成漩涡流。主要是抗干扰能力强，具有实时数据存储功能等优点。

（2）一体化孔板流量计

当流体充满管道并流经孔板时，由于孔板的节流作用，流束会在孔板前后产生压力差。因此，通过测量孔板前后的压力差（Δp），可以计算出流体的流量。主要是应用范围广，高精度计量，一体型孔板安装更简单等优点。

（3）一体化楔形流量计

基于伯努利原理，通过楔块产生差压，该差压正比于质量或体积流量‌。主要是精确度高，永久压损小，一体型结构等优点。

（4）超声波流量计

利用超声波在流体中传播速度的变化来测量流体流量的设备，其基本原理是基于“时差法”，即通过测量超声波在流体中顺流和逆流传播的时间差来计算流体的流速，进而得出流量值。‌主要是无额外压力损失，不受管径限制，可作非接触测量等优点。

三、应用情况及效果

1、整体应用情况

我区 2021-2022 年产建配套流量计是超声流量计，2023-2024 年产建配套流量计是一体化楔形流量计，目前全区旋进旋涡流量计使用52 台，占比 38.8% ，超声流量计使用 4 台，占比 3.0% ，一体化楔形流量计使用78 台，占比 58.2% 。

2、应用效果分析

2024 年对 92 口气井实施两项相计量 157 井次，其中楔形流量计82 井次，超声波流量计 4 井次，旋进旋涡流量计 71 井次。通过试验情况，选取了35 口井的数据，按液量进行分类分析，其中：

旋进旋涡流量计（15 口）：

液量 ⩽3 方，气量误差在 12% 以内，水量误差在 15% 以内。

3 方 < 液量 <6 方，气量误差在 19% 以内，水量误差在 13% 以内。

液量 ⩾6 方，气量误差在 25% 以内，水量误差在 15% 以内。

超声流量计（4 口）：

液量 ⩽6 方，气量误差在 10% 以内，水量误差在 12% 以内。

一体化楔形流量计（15 口）：

液量 ⩽3 方，气量误差在 11% 以内，水量误差在 16% 以内。

3 方 < 液量 <6 方，气量误差在 17% 以内，水量误差在 16% 以内。

液量 ⩾6 方，气量误差在 22% 以内，水量误差在 16% 以内。

四、结论认识及建议

1、计量误差分析

流量计本体误差：不同流量计在原理和计量上本身存在误差，导致在同一口井计量时，因流量计的不同规格型号，存在一部分自身误差，这部分误差不可消除。

计量环境误差：同一井同一型号流量计在计量时，受外部环境、时间、压力、温度，水量等方面影响，会出现动态误差。

选型安装误差：流量计选型和安装要求严格，未选择合适量程和精度的流量计进行计量；安装过程中计量管段未达到要求等，这些问题都会导致实际应用中出现误差。

应用计量误差：流量计在使用前要进行标准效验，使用中要求定期进行校验，未及时校验，会导致计量误差越来越大。

2、流量计选型建议

建议一：通过本次现场试验数据分析，液量对于天然气流量计的计量误差影响较大，气井产出液量 ⩽6 方时，超声流量计的计量更准确，对于外交气贸易流量计，建议优先选择超声流量计。

建议二：对于安装环境复杂，外部环境差等条件，建议选择旋进旋涡流量计，标定系数不受流体压力、温度、密度、黏度及成分变化的影响，压损小，成本低，后期维护方便、简单。

建议三：对于天然气井口有保温措施，或者室内安装条件等，建议选择楔形流量计，长期稳定性好，运行精度高，压损小，冬季无保温时，主要存在引压管容易冻堵，流量计空跑严重。

参考文献

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[2] 张家香.浅谈超声流量计的安装对测量误差的影响[J].科技信息 ..2010（06）.

[3] 刘长峰 . 天然气流量计量方法的研究 [D]. 西南石油大学 ⋅2003.16～19 .