凝析天然氣計(jì)量技術(shù)(1)字?jǐn)?shù)限制

本文闡述了凝析天然氣流量計(jì)量基本原理，國外多家公司凝析天然氣計(jì)量在研技術(shù)的比較，國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及其技術(shù)路線，指出部分值得關(guān)注的研究方向，為國內(nèi)同類儀表的研制和選型提供參考。
關(guān)鍵詞
凝析天然氣流量計(jì)
在線多相流量計(jì)
計(jì)量技術(shù)
0          引言
凝析天然氣流量計(jì)的英文是Wet   Gas   Meter，國內(nèi)有時也翻譯成濕氣流量計(jì)。對于凝析天然氣或者濕氣的準(zhǔn)確含義國際上還沒有統(tǒng)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(chǎn)出物。其中液相成份可能由攜帶的和由于地面生產(chǎn)系統(tǒng)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(jì)量屬于特殊的多相流測量范疇，現(xiàn)有的計(jì)量技術(shù)一般將它簡化為氣液兩相流的測量問題。
國內(nèi)外現(xiàn)有的多相流量計(jì)大都針對含液率為10％~90％的油氣水三相流進(jìn)行測量，在90％的置信概率下，氣、液相測量精度可以達(dá)到±10％以內(nèi)，因此無法直接用多相流量計(jì)計(jì)量凝析天然氣產(chǎn)量。如果用傳統(tǒng)的單相氣體流量儀表計(jì)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(yè)生產(chǎn)中凝析天然氣的計(jì)量方式是將若干口氣井產(chǎn)物集中到計(jì)量站，控制各井產(chǎn)物分時通過計(jì)量分離器，對分離后的油氣水進(jìn)行單相倒井計(jì)量，生產(chǎn)流程復(fù)雜、造價高并且是斷續(xù)計(jì)量。
隨著海洋、沙漠、極地以及其它邊遠(yuǎn)地區(qū)油氣田的開發(fā)建設(shè)和老氣田的技術(shù)改造，對簡化工藝流程、降低生產(chǎn)成本，提高氣藏和氣井的科學(xué)管理水平以及操作決策的最優(yōu)化等方面都提出了更高的要求。解決在線實(shí)時準(zhǔn)確測量天然氣、凝析油、水的流量就顯得尤為重要。正因?yàn)槿绱耍瑖鴥?nèi)外不少研究機(jī)構(gòu)、JIP（joint   Indus-try   project）項(xiàng)目等近年來已經(jīng)著手開發(fā)凝析天然氣流量計(jì)。
1          國內(nèi)外多相計(jì)量與凝析天然氣計(jì)量的研究現(xiàn)狀
盡管從80年代初至今，多相流計(jì)量技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用已經(jīng)取得了重要進(jìn)展。截至目前，國際上達(dá)到商品化程度并且在工業(yè)現(xiàn)場進(jìn)行過試驗(yàn)或應(yīng)用的多相流量計(jì)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(xué)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(xué)的ESMER以及意大利TEA公司的VEGA等多相流量計(jì)。但是由于這些產(chǎn)品的性價比難以令客戶滿意，至今還沒有一種產(chǎn)品能夠占據(jù)明顯的技術(shù)優(yōu)勢與市場優(yōu)勢。
目前，國外能夠提供凝析天然氣流量計(jì)的廠商非常有限。上述多相流量計(jì)中公開聲稱能夠用于凝析天然氣計(jì)量的流量計(jì)僅有Solarton、TEA、McCrometer、PECO、Agar五家公司的產(chǎn)品，其中只有Solartron公司的Dual-StreamⅡ流量計(jì)已有現(xiàn)場成功應(yīng)用的報(bào)道，其余公司的產(chǎn)品或者正在進(jìn)行現(xiàn)場試驗(yàn)或者還處在實(shí)驗(yàn)室研發(fā)與改進(jìn)階段。
目前，國內(nèi)的多相流量計(jì)研制還處于起步階段，所推出的產(chǎn)品樣機(jī)存在著不少問題，還沒有真正的凝析天然氣流量計(jì)。除蘭州海默公司和西安交通大學(xué)兩家能夠提供商品化的多相流量計(jì)以外，勝利油田稠油所與西安交通大學(xué)合作、遼河油田與清華大學(xué)合作研制的飽和蒸汽流量計(jì)也有部分應(yīng)用。針對多相流體力學(xué)、多相流動機(jī)理、氣液相間傳熱與傳質(zhì)、油氣水混相輸送、多相流檢測技術(shù)、層析成像、氣力輸送與混拌等不同的研究方向，國內(nèi)天津大學(xué)、浙江大學(xué)、石油大學(xué)、東北大學(xué)、上海交通大學(xué)、中科院、中國農(nóng)業(yè)大學(xué)等單位也都進(jìn)行過或者正在進(jìn)行相應(yīng)的研究工作。
國際上，多相流的基礎(chǔ)理論研究方面，英國曼徹斯特大學(xué)在流動成像、流型分析與判別；帝國理工大學(xué)在流型特征提取與流型自動識別、多相流動規(guī)律；美國的Tulsa大學(xué)在氣液混相輸送、水力熱力計(jì)算、管道設(shè)計(jì)、旋流分離；挪威國家能源技術(shù)研究所在計(jì)算流體力學(xué)、多相流動模型、多相計(jì)量；加拿大阿爾伯塔大學(xué)在氣液反應(yīng)、氣固流化特性、流動規(guī)律等方面都進(jìn)行了長期的、大量的研究工作。多相流的工程應(yīng)用方面，英國的國家工程實(shí)驗(yàn)室（NEL）是目前業(yè)界公認(rèn)的工業(yè)多相流量計(jì)權(quán)威測試機(jī)構(gòu)，由NEL牽頭的多相流JIP項(xiàng)目涉及多相流計(jì)量、多相流動機(jī)理、管道安全與防護(hù)等多個方面的研究工作；挪威的Roxer、Framo、美國的Daniel等石油設(shè)備、儀器儀表廠商也都投入了大量的人力與財(cái)力進(jìn)行相關(guān)的研究工作；由Shell、Chevron等石油公司共同投資的JIP項(xiàng)目多年來一直堅(jiān)持對多相流的研究工作進(jìn)行資助。
由于石油天然氣工業(yè)、化學(xué)工業(yè)、核工業(yè)等領(lǐng)域的需求推動，多相流的在線計(jì)量技術(shù)仍然是國內(nèi)外當(dāng)前以至今后一段時間內(nèi)的研究熱點(diǎn)，凝析天然氣的在線計(jì)量技術(shù)已經(jīng)引起越來越多的天然氣生產(chǎn)者、研究者和流量計(jì)生產(chǎn)廠商的關(guān)注。