凝析天然氣計量技術(1)字數限制

本文闡述了凝析天然氣流量計量基本原理，國外多家公司凝析天然氣計量在研技術的比較，國內外研究現狀及其技術路線，指出部分值得關注的研究方向，為國內同類儀表的研制和選型提供參考。
關鍵詞
凝析天然氣流量計
在線多相流量計
計量技術
0          引言
凝析天然氣流量計的英文是Wet   Gas   Meter，國內有時也翻譯成濕氣流量計。對于凝析天然氣或者濕氣的準確含義國際上還沒有統一的定義，一般指在工作條件下氣相體積含率大于90％，液相與其它組分體積含率小于10％的氣井產出物。其中液相成份可能由攜帶的和由于地面生產系統溫度壓力降低而凝析生成的烷烴類輕組分、飽和水以及為防止水合物形成人工加入的注劑等組成；有時還有部分沙粒、鐵屑等固相成份，所以凝析天然氣計量屬于特殊的多相流測量范疇，現有的計量技術一般將它簡化為氣液兩相流的測量問題。
國內外現有的多相流量計大都針對含液率為10％~90％的油氣水三相流進行測量，在90％的置信概率下，氣、液相測量精度可以達到±10％以內，因此無法直接用多相流量計計量凝析天然氣產量。如果用傳統的單相氣體流量儀表計量凝析天然氣，由于液相的存在，也會造成很大的測量誤差。石油天然氣工業生產中凝析天然氣的計量方式是將若干口氣井產物集中到計量站，控制各井產物分時通過計量分離器，對分離后的油氣水進行單相倒井計量，生產流程復雜、造價高并且是斷續計量。
隨著海洋、沙漠、極地以及其它邊遠地區油氣田的開發建設和老氣田的技術改造，對簡化工藝流程、降低生產成本，提高氣藏和氣井的科學管理水平以及操作決策的最優化等方面都提出了更高的要求。解決在線實時準確測量天然氣、凝析油、水的流量就顯得尤為重要。正因為如此，國內外不少研究機構、JIP（joint   Indus-try   project）項目等近年來已經著手開發凝析天然氣流量計。
1          國內外多相計量與凝析天然氣計量的研究現狀
盡管從80年代初至今，多相流計量技術的開發和應用已經取得了重要進展。截至目前，國際上達到商品化程度并且在工業現場進行過試驗或應用的多相流量計包括：美國Agar公司的Agar301/401、挪威Roxor公司的RFM與Fluenta 1900VI、中國Haimo公司的MFM2000、中國西安交通大學的TFM500、美國McCrom-eter公司的V－Cone、英國Solartron公司的DualStream、英國帝國理工大學的ESMER以及意大利TEA公司的VEGA等多相流量計。但是由于這些產品的性價比難以令客戶滿意，至今還沒有一種產品能夠占據明顯的技術優勢與市場優勢。
目前，國外能夠提供凝析天然氣流量計的廠商非常有限。上述多相流量計中公開聲稱能夠用于凝析天然氣計量的流量計僅有Solarton、TEA、McCrometer、PECO、Agar五家公司的產品，其中只有Solartron公司的Dual-StreamⅡ流量計已有現場成功應用的報道，其余公司的產品或者正在進行現場試驗或者還處在實驗室研發與改進階段。
目前，國內的多相流量計研制還處于起步階段，所推出的產品樣機存在著不少問題，還沒有真正的凝析天然氣流量計。除蘭州海默公司和西安交通大學兩家能夠提供商品化的多相流量計以外，勝利油田稠油所與西安交通大學合作、遼河油田與清華大學合作研制的飽和蒸汽流量計也有部分應用。針對多相流體力學、多相流動機理、氣液相間傳熱與傳質、油氣水混相輸送、多相流檢測技術、層析成像、氣力輸送與混拌等不同的研究方向，國內天津大學、浙江大學、石油大學、東北大學、上海交通大學、中科院、中國農業大學等單位也都進行過或者正在進行相應的研究工作。
國際上，多相流的基礎理論研究方面，英國曼徹斯特大學在流動成像、流型分析與判別；帝國理工大學在流型特征提取與流型自動識別、多相流動規律；美國的Tulsa大學在氣液混相輸送、水力熱力計算、管道設計、旋流分離；挪威國家能源技術研究所在計算流體力學、多相流動模型、多相計量；加拿大阿爾伯塔大學在氣液反應、氣固流化特性、流動規律等方面都進行了長期的、大量的研究工作。多相流的工程應用方面，英國的國家工程實驗室（NEL）是目前業界公認的工業多相流量計權威測試機構，由NEL牽頭的多相流JIP項目涉及多相流計量、多相流動機理、管道安全與防護等多個方面的研究工作；挪威的Roxer、Framo、美國的Daniel等石油設備、儀器儀表廠商也都投入了大量的人力與財力進行相關的研究工作；由Shell、Chevron等石油公司共同投資的JIP項目多年來一直堅持對多相流的研究工作進行資助。
由于石油天然氣工業、化學工業、核工業等領域的需求推動，多相流的在線計量技術仍然是國內外當前以至今后一段時間內的研究熱點，凝析天然氣的在線計量技術已經引起越來越多的天然氣生產者、研究者和流量計生產廠商的關注。