1、1第七章天然气流量计算第七章天然气流量计算n单位时间内流过管路横截面积的天然气流体数单位时间内流过管路横截面积的天然气流体数量，称为天然气流量。天然气流量常用体积流量表量，称为天然气流量。天然气流量常用体积流量表示。示。n测量气体流量的方法和仪表种类较多，而用于测量气体流量的方法和仪表种类较多，而用于天然气的主要有三类：天然气的主要有三类：n1.容积式流量计容积式流量计n容积式流量计是使气体充满一定容积的空间来容积式流量计是使气体充满一定容积的空间来测量流量，如罗茨流量计、湿式流量计和皮囊式流测量流量，如罗茨流量计、湿式流量计和皮囊式流量计等。量计等。n2.速度式流量计速度式流量计n速度式流量
2、计是以测量在管道内流体平均流速速度式流量计是以测量在管道内流体平均流速为依据，在已知管道截面积的条件下，测量气体流为依据，在已知管道截面积的条件下，测量气体流量。如孔板差压流量计、监界速度流量计等。量。如孔板差压流量计、监界速度流量计等。n2n3.质量式流量计质量式流量计n为一种处于发展中的仪表，它不受温度、压为一种处于发展中的仪表，它不受温度、压力、气体偏差系数影响，具有直读瞬时和累计的力、气体偏差系数影响，具有直读瞬时和累计的特点。如涡轮流量计，靶式流量计等。特点。如涡轮流量计，靶式流量计等。n 第一节第一节 差压法测气原理差压法测气原理n一、孔板差压流量计一、孔板差压流量计n 它是基于流
3、体流动的节流原理，利用流体流它是基于流体流动的节流原理，利用流体流经节流元件时产生的压力差与其流量间的对应关经节流元件时产生的压力差与其流量间的对应关系，通过测量压差实现对流量的测量。系，通过测量压差实现对流量的测量。3n 如图如图7-17-1所示，差压式流量计由节流装置、导压所示，差压式流量计由节流装置、导压管和差压计三大部分所组成。管和差压计三大部分所组成。n图图71 差压式流量计组成示意图差压式流量计组成示意图上游侧第二阻流件；上游侧第二阻流件；2上游侧第一阻流件；上游侧第一阻流件；3、5孔板前后测量管；孔板前后测量管；4孔板和孔板夹持器；孔板和孔板夹持器；6下游侧第一阻流件；下游侧第一
4、阻流件；7导压管；导压管；8差压计；差压计；L0第一阻流件与第二阻流件之间的直管段；第一阻流件与第二阻流件之间的直管段；L1L2孔板上下游侧的直管段孔板上下游侧的直管段4n二、差压法测气原理二、差压法测气原理n 充满管道的流体，当它充满管道的流体，当它流经管道内节流装置流经管道内节流装置(如孔如孔板板)时，流速将在节流装置时，流速将在节流装置处形成局部收缩，将使部处形成局部收缩，将使部分压能转为动能，其结果分压能转为动能，其结果使流速增加，静压降低，使流速增加，静压降低，在节流装置前后产生了压在节流装置前后产生了压力降，力降， 如图如图7-2所示。所示。n流束局部收缩：被测流流束局部收缩：被测
5、流体流经节流装置时，节流体流经节流装置时，节流装置前后的特性和压力分装置前后的特性和压力分布图布图7-2所示。所示。图图7-2 孔板前后压力和流速孔板前后压力和流速分布图分布图5n 差压的产生：由于流体运动的惯性，流经节流装差压的产生：由于流体运动的惯性，流经节流装置后流体将继续保持原来的流动方向，在孔板出口端置后流体将继续保持原来的流动方向，在孔板出口端面面处形成一最小收缩截面处形成一最小收缩截面F2，此处流速截面最小，此处流速截面最小，流速达最大，压力最低。此后，流束又逐渐扩大，压流速达最大，压力最低。此后，流束又逐渐扩大，压力逐渐恢复升高，直至流体充满整个管道，压力恢复力逐渐恢复升高，直
6、至流体充满整个管道，压力恢复到最大值。到最大值。n 标准孔板所产生的压差，通过导压管将差压讯号标准孔板所产生的压差，通过导压管将差压讯号传递给差压计，并由差压计显示出来。传递给差压计，并由差压计显示出来。n 角接取压：角接取压孔板夹持器可以是单独钻孔取角接取压：角接取压孔板夹持器可以是单独钻孔取压器件，或是环室取压。压器件，或是环室取压。n 单独钻孔取压规定上游侧静压由前夹紧环取出，单独钻孔取压规定上游侧静压由前夹紧环取出，下游侧静压由后夹紧环取出。环室取压规定孔板上游下游侧静压由后夹紧环取出。环室取压规定孔板上游侧静压由前环室取出，下游侧静压由后环室取出。见侧静压由前环室取出，下游侧静压由后
7、环室取出。见图图7-37-3。6n法兰取压：指测量管法兰上带有符合有关规定的取压器法兰取压：指测量管法兰上带有符合有关规定的取压器件，并规定上、下游取压孔的间距均为件，并规定上、下游取压孔的间距均为25.4mm，且且是从孔板的上游端面量起。取压孔间距是指取压孔轴线是从孔板的上游端面量起。取压孔间距是指取压孔轴线与孔板的某一规定端面的距离。见图与孔板的某一规定端面的距离。见图7-4图图7-4法兰取压孔板夹持器法兰取压孔板夹持器图图7-3 角接取压孔板夹持器角接取压孔板夹持器 1孔板；孔板；2夹紧环；夹紧环；a环隙宽度或取压孔直径；环隙宽度或取压孔直径；f环隙厚度；环隙厚度；c、c上、下游夹紧环长
8、度；上、下游夹紧环长度；b夹紧环内径；夹紧环内径；s上游台阶到夹紧环的距离上游台阶到夹紧环的距离7n 其原理为：流体通过节流装置处，流束将形成局其原理为：流体通过节流装置处，流束将形成局部收缩，使部分压能转化为动能，使流速增加，静部收缩，使部分压能转化为动能，使流速增加，静压降低，在节流装置前后产生压差，流量越大，压压降低，在节流装置前后产生压差，流量越大，压差也越大，反之，越小，通过测量压差的大小，就差也越大，反之，越小，通过测量压差的大小，就可间接地计算气体流量。可间接地计算气体流量。8n三、气动差压变送器三、气动差压变送器n1.气动差压变送器的工气动差压变送器的工作原理作原理n 气动差压
9、变送器是气动差压变送器是将差压转换为成比例的将差压转换为成比例的标准信号（标准信号（0.020.10MPa）它基于力它基于力矩平衡原理工作，采用矩平衡原理工作，采用了负反馈的补偿线路。了负反馈的补偿线路。n单杠杆差压变送器结构单杠杆差压变送器结构如图如图7-5所示。所示。n 图图75 单杆差变压器结构图单杆差变压器结构图1膜盒；膜盒；2弹簧片；弹簧片；3主杠杆；主杠杆；4轴封膜片；轴封膜片；5顶针架；顶针架；6挡板；挡板；7喷嘴；喷嘴；8气动放大器；气动放大器；9波纹管波纹管9n单杠杆机构受力情况如图单杠杆机构受力情况如图7-6所示所示n在主杠杆上作用两个力：一个是测在主杠杆上作用两个力：一个
10、是测量力量力F，另一个是反馈力另一个是反馈力Ff，其大其大小分别为：小分别为：nFi；、；、Ff作用在主杠杆上，产生了作用在主杠杆上，产生了测量力矩测量力矩Mi；、；、和反馈力矩和反馈力矩Mf，它们的方向相反，大它们的方向相反，大小分别为小分别为n当主杠杆处于平衡状态时，则当主杠杆处于平衡状态时，则M M一一M M，即即n： pAppAFi1211)(出pAFf2（71）（72）pAM11il出pAlMi22（73）（74）出pApA2211ll（75）图图7-6 差压变送器杠杆差压变送器杠杆机构受力图机构受力图10n2安装及操作安装及操作n（1）节流装置的安装）节流装置的安装（2 2）变送器
11、的安装）变送器的安装n （3）操作（自学）操作（自学） 3LGE系列的可换孔板流量计系列的可换孔板流量计n LGE系列可换孔板节流计量装置（现系列可换孔板节流计量装置（现W103油田油田对涠洲终端供气用）是一种结构新颖的流量检测仪对涠洲终端供气用）是一种结构新颖的流量检测仪表，其特点是将节流元件（孔板）精确地安装在固表，其特点是将节流元件（孔板）精确地安装在固定的座体内，在不拆动管线或不停止流体输送的情定的座体内，在不拆动管线或不停止流体输送的情况下，可以方便地对孔板进行更换和对计量管道进况下，可以方便地对孔板进行更换和对计量管道进行清扫，从而保证了计量精度，减小维护的工作量。行清扫，从而保证
12、了计量精度，减小维护的工作量。4FOXBORO系列差压流量计系列差压流量计n 海上油田普遍使用易于维护、高精确度的气体海上油田普遍使用易于维护、高精确度的气体差压式流量计，主要有差压式流量计，主要有FOXBORO气动的气动的13A、15A、13Hdp cellTM系列和电动系列和电动823dp cellTM系列。系列。 11n（1）安装要求）安装要求 见图（见图（77）n 以上的安装是按照美国以上的安装是按照美国 GAS ASSOCIATION标准标准的 要 求 。 在 变 送 器 前 面 使 用 一 个 整 流 叶 片的 要 求 。 在 变 送 器 前 面 使 用 一 个 整 流 叶 片（S
13、TRAIGHTENING VANES），），目的是在孔板和目的是在孔板和STRAIGHTENING VANES之间形成一个平稳的、线之间形成一个平稳的、线性的流体，以达到精确计量气体流量的目的。性的流体，以达到精确计量气体流量的目的。STRAIGHTENING VANES是一个由多个焊在一起的是一个由多个焊在一起的导引管组成并固定在计量管壁上的仪器，该仪器由导引管组成并固定在计量管壁上的仪器，该仪器由FOXBORO生产，在国内也叫整流器。生产，在国内也叫整流器。图图77 变送器安装示意图变送器安装示意图121）对孔板喷嘴上、下游管段的要求）对孔板喷嘴上、下游管段的要求2）对设置测压孔的要求）对
14、设置测压孔的要求 3）变送器安装位置要求）变送器安装位置要求n 要满足以上所述基本安装要求，具体如图要满足以上所述基本安装要求，具体如图78。图图78 差压式流量变送器安装位置图差压式流量变送器安装位置图13第二节第二节 气计量气计量 近年随着电子工业的发展，已引进计算机进行计量近年随着电子工业的发展，已引进计算机进行计量数据的处理，但基础仍然为孔板流量计。天然气流量数据的处理，但基础仍然为孔板流量计。天然气流量计量系统一般如图计量系统一般如图710所示，主要由：计量直管所示，主要由：计量直管段；标准孔板；标准孔板夹持器；温度、压力、段；标准孔板；标准孔板夹持器；温度、压力、记录仪（目前一般采
15、用变送器）；流量记录仪或计记录仪（目前一般采用变送器）；流量记录仪或计算机；专门从流量计算机读取数据并进行有效存储算机；专门从流量计算机读取数据并进行有效存储管理的计算机等组成。管理的计算机等组成。 图图710 天然气流量计量系统简图天然气流量计量系统简图14n一、单井气计量一、单井气计量n1孔板流量计测量单井气量的常规计算孔板流量计测量单井气量的常规计算n 目前，使用孔板流量计测量单井气量一般使用以下实目前，使用孔板流量计测量单井气量一般使用以下实用公式用公式 :n 标准状况指在温度为标准状况指在温度为15、压力为、压力为760mmHg的环的环境下。境下。n 孔板综合校正系数孔板综合校正系数
16、K由由Ko、Re、Y三个校正系数产生。三个校正系数产生。Ko为孔板校正系数，是截面积比为孔板校正系数，是截面积比m的函数，截面积比的函数，截面积比m由下式得到：由下式得到： n式中：式中：d孔板直径，孔板直径，mm； D管道内径，管道内径，mm。n孔板直径孔板直径d和管道内径和管道内径D间的关系见图间的关系见图 79。oooWgZTpHKdq28943. 1（76）22Ddm（77）15n 根据压差取样口的位置分为法兰取样和根据压差取样口的位置分为法兰取样和管线取样，见图管线取样，见图711。由截面积比。由截面积比m的值的值和压差取样口的位置，查相应的图和压差取样口的位置，查相应的图712或或
17、图图713，可得到，可得到Ko。图图711 （a）压差管线取样压差管线取样图图712 （b）压差法兰取样压差法兰取样16为简化计算过程将雷诺数系数为简化计算过程将雷诺数系数Re、膨胀系数膨胀系数Y值取互。值取互。 孔板压差孔板压差Hw由孔板流量计的由孔板流量计的Barton记录仪记录记录仪记录在在Barton卡片上。由于有些记录仪以卡片上。由于有些记录仪以英寸水柱为单英寸水柱为单位，孔板压差位，孔板压差HwHw的值需转换为毫米水柱，毫米水柱的值需转换为毫米水柱，毫米水柱和英寸水柱的转换关系为：和英寸水柱的转换关系为：1 1毫米水柱毫米水柱1英寸水柱英寸水柱 25 254 4。 孔板压差孔板压差
18、HWHW平均值由下式得出：平均值由下式得出： 21)1(nwnwhnH（78） 17n 气体压缩系数气体压缩系数Zo，是视温是视温Tr和视压和视压pr的函数。的函数。Tr和和pr由下式得到由下式得到 n 测试分离器压力测试分离器压力Po（指绝对压力）单位为指绝对压力）单位为105Pa；n 测试分离器温度测试分离器温度To（指绝对温度）可由下式得出指绝对温度）可由下式得出TT273，K；n Tc和和Pc由气相对密度查图由气相对密度查图715获得。利用已知获得。利用已知po和和pc，To和和Tc计算出视温计算出视温Tr和视压和视压pr，通过视温通过视温Tr和视和视压压pr查图查图716，可得到气体
19、压缩系数，可得到气体压缩系数Zo。将各参数的将各参数的值代人公式，经计算可得到单井气产量。值代人公式，经计算可得到单井气产量。CrTTT0（79）Prcpp0（710）18n2单井气量的计算实例单井气量的计算实例n例例 某生产井产气的各测量参数值如下：某生产井产气的各测量参数值如下：n孔板直径孔板直径 d=63.5rnm；n管道内径管道内径 D=1425mm；n测试分离器压力测试分离器压力 po3.35MPa；n测试分离器温度测试分离器温度 To58；气相对密度气相对密度 n由孔板直径由孔板直径d63.5mm和管道内径和管道内径D142.5mmn得截面积比得截面积比m=63.5142.5=0.
20、1986n由截面积比由截面积比m=0.1986，查相应的图查相应的图713，可得，可得到到Ko=0.615n为简化计算过程将雷诺数系数为简化计算过程将雷诺数系数Re、膨胀系数膨胀系数Y的值的值取取1n气体压缩系数气体压缩系数Zo的获得方法：的获得方法：19n测试分离器压力测试分离器压力Po（指绝对压力）指绝对压力）=3.350.1=3.36MPa=33.6105Pan测 试 分 离 器 温 度测 试 分 离 器 温 度 To（ 指 绝 对 温 度 ）指 绝 对 温 度 ） = 5 8 273=331Kn由气相对密度由气相对密度0.746，查图，查图715得得TC227K和和Pc=46.0105
21、Pan通过视温通过视温Tr和视压和视压Pr查图查图716，可得到气体压缩，可得到气体压缩系数系数Z。=093将各参数的值代人公式：将各参数的值代人公式： Tr=46. 12273310cTT视温视温视压视压75. 00 .466 .330cPPTc=qg =0.18943Kd2 =0.18943 =8363.75000ZTPHw746. 093. 03316 .3370.21715 .63615. 02hm320n二二 油田总产气量的计量油田总产气量的计量n 油田总产气量的计量的计算方法：油田总产气量的计量的计算方法：n1.单井产气量累计法单井产气量累计法n 根据各生产井单井测试的产气量求和累
22、计可计算根据各生产井单井测试的产气量求和累计可计算出油田总产气量。出油田总产气量。n 式中：式中：Qg油田总产气量；油田总产气量；qg生产井单井产生产井单井产气量气量;nn生产井井数；生产井井数；T生产井生产小时数。生产井生产小时数。n2Pr输气量累计法输气量累计法n 将油田的各外输气流量计流量值进行累计，再加将油田的各外输气流量计流量值进行累计，再加上原油分离器气出口的气量得到油田总产气量。上原油分离器气出口的气量得到油田总产气量。Qg=ngTq1(712)21n注意讲法：注意讲法：n三、现场实用计算公式三、现场实用计算公式n(1)流量计卡片流量计卡片nCWD双波纹管差压计所用记录纸为园形，
23、由钟双波纹管差压计所用记录纸为园形，由钟表机构驱动，表机构驱动，24小时顺时针方向转动一圈。广泛使小时顺时针方向转动一圈。广泛使用的记录纸为用的记录纸为L-100(最大格数为最大格数为100格格)的开方卡的开方卡片。片。n开方卡片的特点是各同心园的间隔不是等距离开方卡片的特点是各同心园的间隔不是等距离的，并且从卡片上读出的记录数不是静压、差压的的，并且从卡片上读出的记录数不是静压、差压的直接读数，而是静压、差压值的平方根相当于最大直接读数，而是静压、差压值的平方根相当于最大规格的百分数。规格的百分数。即：将读得的格数经换算后，才能即：将读得的格数经换算后，才能得出静压，差压的具体数值，其换算如
24、下：得出静压，差压的具体数值，其换算如下：22n格数与差压的关系格数与差压的关系n格数与静压的关系格数与静压的关系n 式中式中 Hmax、pmax流量计的最大差压和附记流量计的最大差压和附记压力压力(最大静压最大静压)，Pa、MPa；n hw、p1 实测的差压和静压值；实测的差压和静压值；n h 、p 流量开方卡片上差压和静压实际指示流量开方卡片上差压和静压实际指示格数。格数。hhHw100maxppp1001max（7-2-27）（7-2-28）23n由上述两式可得由上述两式可得n n 例例5-1 已知某双波纹管差压计差压量程为已知某双波纹管差压计差压量程为40000Pa，附记压力为附记压力
25、为6.4MPa，使用使用L-100开方开方卡片，差压指示格数卡片，差压指示格数h60格。静压指示格数为格。静压指示格数为p50格，求实际静、差压值。格，求实际静、差压值。 10000maxmax1hpHphpw（7-2-29）24n解：由公式（由公式（7-2-27）、（）、（7-2-28）n n代入数据计算得代入数据计算得n p p1 1=1.6MPa=1.6MPan h hw w=14400Pa=14400Pan 故实际静压值为故实际静压值为1.61.6MPaMPa，实际差压值为实际差压值为1440014400Pa Pa 22max22max1100100hHhpppw25n(1)算术平均法
26、算术平均法n将记录卡片上每小时的平均静压和平均差压格将记录卡片上每小时的平均静压和平均差压格数分别相加，并除以全天的生产小时。数分别相加，并除以全天的生产小时。n显然，算术平均法要求记录出的曲线较平缓，显然，算术平均法要求记录出的曲线较平缓，取点数较多，算术平均法的精确度才高。因此，算取点数较多，算术平均法的精确度才高。因此，算术平均法受取点次数的限制，在静、差压波动大的术平均法受取点次数的限制，在静、差压波动大的场合使用误差较大。场合使用误差较大。n(2)相当半径法相当半径法n用径向方根求积仪将记录卡片上静、差压指针用径向方根求积仪将记录卡片上静、差压指针划出的不规则曲线所包围的面积用描迹针
27、重复划出，划出的不规则曲线所包围的面积用描迹针重复划出，此时，径面方根求积仪上所显示出的数据就是曲线此时，径面方根求积仪上所显示出的数据就是曲线所包围面积的相当半径，即静、差压的指示格数。所包围面积的相当半径，即静、差压的指示格数。26n 径向方根求积分包括记录园盘和求积分两部分径向方根求积分包括记录园盘和求积分两部分组成，求积仪结构如图组成，求积仪结构如图7-5所示。所示。n使用方法：先将记录卡片中心孔套在记录纸使用方法：先将记录卡片中心孔套在记录纸盘中心轴上，用压紧螺母压紧记录纸，再将求积盘中心轴上，用压紧螺母压紧记录纸，再将求积仪的计算机构回零位，把求积仪曲线槽套在记录仪的计算机构回零位
28、，把求积仪曲线槽套在记录纸盘中心轴上，移动描述迹针从始点沿静、差压纸盘中心轴上，移动描述迹针从始点沿静、差压曲线回转一周，回到始点位置。从计算机构上读曲线回转一周，回到始点位置。从计算机构上读出的数值，出的数值，n即为即为24小时静、差压的平均格数。小时静、差压的平均格数。 n3.取值方法和计算规定为检查流量计记录值的准确取值方法和计算规定为检查流量计记录值的准确性，性，应随时对流量计的零位进行校对。应随时对流量计的零位进行校对。 27n差压的零位在卡片的零位线上。而静压是绝对压力，差压的零位在卡片的零位线上。而静压是绝对压力，其零位应在当地大气压所相对立的格数上。如取当其零位应在当地大气压所
29、相对立的格数上。如取当 地大气压力为地大气压力为0.101325MPa，可由静压换算公式可由静压换算公式求出静压指针起始点格数。求出静压指针起始点格数。n 例例5-2已知：某台流量计，附记压力为已知：某台流量计，附记压力为16MPa，使用使用L-100开方卡片，记录笔指针起始点开方卡片，记录笔指针起始点格数应在何处？格数应在何处？n解解 n 格 n因此，静压记录笔指针起始点位置应放在因此，静压记录笔指针起始点位置应放在7.96格处。格处。 100max1ppp96. 710016101325. 0 p28n解解：Pmax=n答：这台仪表Pmax为6兆帕，Hmax为0.025兆帕。212PPL
30、MPa67094. 210022a025. 060009. 0100hmax222w2MPHLH291.卡片参数换算公式卡片参数换算公式n等格卡片的换算公式如下：等格卡片的换算公式如下： (936)n开方卡片的换算公式：开方卡片的换算公式： （937）n当换算静压时公式变为：当换算静压时公式变为： （938）换算的压力卡片指示格数仪表规范L换算的压力卡片指示格数仪表规范L1pppL大30 （939） （940）n当换算差压时公式变为：当换算差压时公式变为： （941） （942）221. PLpp大Lppp.1大22.HLHhhHHLww大大LHhHw.大31 开方卡片参数之间的换算关系应熟练
31、掌握，灵活应用。开方卡片参数之间的换算关系应熟练掌握，灵活应用。等格卡片与开方卡片参数的相互换算等格卡片与开方卡片参数的相互换算:n由式（由式（936） （938）2得：得：n现场上经常使用的是现场上经常使用的是L100格卡片，则上式变为：格卡片，则上式变为： （943）222）换算的压力不等格卡片指示格数（换算的压力等格卡片指示格数仪表规范）（仪表规范LL等格pp10等格HH1032例例92某站新到某站新到CWD430仪表一台，因仪表一台，因仪表的铭牌丢失，故不知仪表的规范。经校验仪表的铭牌丢失，故不知仪表的规范。经校验知道，在知道，在L100的开方卡片上，静压指针在的开方卡片上，静压指针在
32、70格时，真重压力为格时，真重压力为2.94兆帕（绝）；差压兆帕（绝）；差压指针在指针在60格时；格时；U形管压力计上为形管压力计上为0.009兆帕兆帕的压差。试问这台仪表的规格的压差。试问这台仪表的规格p大大H各是多少各是多少兆帕？兆帕？ 解：解：答：该日静压开方卡片的格数应为答：该日静压开方卡片的格数应为77.5，差压开，差压开方卡片的格数应为方卡片的格数应为83.7。MPHLHMPPPLp025. 060009. 0100h67094. 2100222w222212大大33例例9-3某井站某日值班人员误把等格卡片当某井站某日值班人员误把等格卡片当作开方卡片装在仪表上，当日静压平均格子数作
33、开方卡片装在仪表上，当日静压平均格子数为为60，差压平均格数为，差压平均格数为70，请将这等格卡片，请将这等格卡片的格子数换算为开方卡片的格子数。的格子数换算为开方卡片的格子数。 解：解： 答：该日静压开方卡片的格数应为答：该日静压开方卡片的格数应为77.5，差压开方卡片的格数应为差压开方卡片的格数应为83.7。7 .837010105 .77601010等格等格HHpp34n2. 零位格的计算公式零位格的计算公式 为了检查流量计记录值的准确性，每周都要校对流为了检查流量计记录值的准确性，每周都要校对流量计的零（量计的零（0）位格数。流量计记录的差压是孔板上）位格数。流量计记录的差压是孔板上.
34、 下流压力之差。因此它的下流压力之差。因此它的0位格应在卡片的位格应在卡片的0刻度线上，刻度线上，而静压力是绝对压力，所以而静压力是绝对压力，所以0位格应在当地大气压相对位格应在当地大气压相对应的格数上，四川地区取大气压力应的格数上，四川地区取大气压力0.1兆帕。故静压兆帕。故静压0位格位格 ，由静压换算公式可求出。，由静压换算公式可求出。 使用等格卡片时，由（使用等格卡片时，由（936）式得：）式得： 式中式中 0位格数。位格数。 其余其余 符号同前。符号同前。 0p大pLp1.000p35使用L100的开方卡片时，由（940）式推导得：由上式可知，当使用100格开方卡片时，流量计的静压规范
35、（仪表附记压力值）的不同而相应变化。对于一台固定了的流量计，它的附记压力已定，则0p大（兆帕）1.62.5461016p0（格）252015.812.9107.93.流量计卡片换算系数F在流量计卡片上读出来的值（格数），不是流量公式中的静，差压值，为了计算方便，将卡片读数换算为静，差压值读数。换算过程：0p1001 . 0大p36HpLHLphppLppHLHhww大大大大.112.LHPFFFLHFLpFHPHp大大大大，令37 则则式中式中 F流量计卡片换算系数；流量计卡片换算系数； Fp静压卡片换算系数；静压卡片换算系数； FH差压卡片换算系数。差压卡片换算系数。 其余符号同前其余符号同
36、前 例例94有一台有一台CWD430型差压计，最大静型差压计，最大静压压P大大=1600千帕（绝），最大差压千帕（绝），最大差压H大大=70格，格，静压指示格数静压指示格数 =60格，求静压格，求静压P1及差压及差压hw;当当Ah用用0.008686及及0.26915时，卡片系数时，卡片系数F分别是多少？分别是多少？HpFhpw1p38n解：解：PaLHHhHLHhkPaLpppPLppww49001007010000.576100601600.2222222111大大大又39答：静压答：静压P1为为576千帕（绝），差压千帕（绝），差压hw为为4900帕；当帕；当Ah用用0.008686及及
37、0.26915时，卡片系时，卡片系数数F分别是分别是0.4和和0.0129。0129. 0100)80665. 910000()5 .9806610001600(2915. 04 . 0100100001600.008686. 02222LHpFALHpFA时用当时用当大大40n三、天然气销售计量三、天然气销售计量n在天然气销售计量中，国外多以能量流量作为结算依在天然气销售计量中，国外多以能量流量作为结算依据。据。 n =n式中：式中：W能量热值，能量热值，MJ或或 Btu（BRITISH THERMAL UNIT）；）；nQg英制标准状态（英制标准状态（600F，14.696psi）或公制标
38、或公制标准状态（准状态（200C，0101325MPa）流量；流量；nV每标准立方米或立方英尺所含的热量，每标准立方米或立方英尺所含的热量，MJm3（由实验分析确定）。由实验分析确定）。n1天然气计量系统的工艺流程天然气计量系统的工艺流程n=WgQV41n2天然气流量计检定简介天然气流量计检定简介n气体流量计量值传递系统如图气体流量计量值传递系统如图717所示。所示。n标准孔板节流装置的检定主要是检查测量孔板，看标准孔板节流装置的检定主要是检查测量孔板，看孔板的各项指标是否符合要求。孔板结构示意图如孔板的各项指标是否符合要求。孔板结构示意图如图图418。n(1) 检定技术要求检定技术要求n1）
39、外观）外观n2）几何尺寸和极限偏差）几何尺寸和极限偏差n3）形状和位置公差）形状和位置公差n 孔板各部位的形状和位置公差应符合表孔板各部位的形状和位置公差应符合表71。42 表表71 孔板各部位的形状和位置公差要求孔板各部位的形状和位置公差要求43n4）表面粗糙度）表面粗糙度n孔板各部位的表面粗糙度应符合表孔板各部位的表面粗糙度应符合表72。n 表表74 26in计量站由两取压孔间部件机械计量站由两取压孔间部件机械缺陷引起的常见误差缺陷引起的常见误差表表72 孔板各部位的表面粗糙度要求孔板各部位的表面粗糙度要求 单位：单位：m44n3常见孔板计量误差原因及检验常见孔板计量误差原因及检验n（1）
40、误差原因）误差原因n 天然气计量精度由多种因素控制，但主要天然气计量精度由多种因素控制，但主要由以下两大因素来控制：一方面是工程设计，由以下两大因素来控制：一方面是工程设计，另一方面是日常操作和维护管理。另一方面是日常操作和维护管理。n表表73和表和表74是美国联合气体管道公司及是美国联合气体管道公司及佛罗里达输气工程公司对差压式标准孔板计量佛罗里达输气工程公司对差压式标准孔板计量的一些研究数据，研究表明，在绝大多数情下，的一些研究数据，研究表明，在绝大多数情下，计量的天燃气体积要比实际体积少计量的天燃气体积要比实际体积少n（2）检验）检验n 由于计量的重要性，对其进行检验是非常必由于计量的重
41、要性，对其进行检验是非常必要的，以确保其合法及公正的利益。下面是对要的，以确保其合法及公正的利益。下面是对计量进行检验的几个要点：计量进行检验的几个要点：45n错误计量：错误计量：n保密性：数据及合同等相关事宜。保密性：数据及合同等相关事宜。n文件记录：文件存档的完整性和连续性。文件记录：文件存档的完整性和连续性。 n证书：计量关键设备的有效性。证书：计量关键设备的有效性。n计算机的正确性：用一公认的标准程序来计算机的正确性：用一公认的标准程序来检验计算程序是否正确。检验计算程序是否正确。n对错误计量进行纠正的合理性。对错误计量进行纠正的合理性。46第三节垫圈流量计和临界速度流量计第三节垫圈流
42、量计和临界速度流量计n一、垫圈流量计一、垫圈流量计n垫圈流量计主要是用于小产量垫圈流量计主要是用于小产量(日产量小于日产量小于8000m3)的气井，尚未安装输气管线时，在井场试的气井，尚未安装输气管线时，在井场试气测气井流量。气测气井流量。n1.工作原理工作原理n 垫圈流量计也是压差式流量计。气体流经孔板垫圈流量计也是压差式流量计。气体流经孔板产生节流，形成压力差。当气流速度小于临界流速产生节流，形成压力差。当气流速度小于临界流速时，压力差越大，流量越大。只要测出压力差，即时，压力差越大，流量越大。只要测出压力差，即可求出流量。垫圈流量计的孔板下游直接通大气，可求出流量。垫圈流量计的孔板下游直
43、接通大气，上流压力就是压力差。上流压力就是压力差。n47n2.结构结构n 如图如图7-19所示，所示， 图图719 垫圈流量计垫圈流量计 1测气短节测气短节 2孔板孔板 3压帽压帽 4胶皮管胶皮管 5U型压力计型压力计 6取压管取压管48n3.计算公式计算公式n4.适用范围与测试要求适用范围与测试要求n垫圈流量计只适用于测量较小气体流量，一般垫圈流量计只适用于测量较小气体流量，一般为几十到几为几十到几km3/d。它具有结构简单，携带方便等它具有结构简单，携带方便等优点，一般适用于钻井中途测试和完井测试。也适优点，一般适用于钻井中途测试和完井测试。也适合于油井测伴生气量。合于油井测伴生气量。qs
44、c0.922d2hTg/（713)49n二、临界速度流量计二、临界速度流量计n临界速度流量计具有结构简单、所取参数临界速度流量计具有结构简单、所取参数少、计算简便、测量范围广等优点，故广泛少、计算简便、测量范围广等优点，故广泛用于气藏探井和尚未接通输送管线的新井产用于气藏探井和尚未接通输送管线的新井产气量的放喷测量。气量的放喷测量。n 但该流量计对生产井不宜采用，因输气管最但该流量计对生产井不宜采用，因输气管最大允许压差一般都不能满足该流量计的要求大允许压差一般都不能满足该流量计的要求。n 50n1.临界速度流量计结构临界速度流量计结构n临界速度流量计由流量计本体、孔板及接头等组成，如图临界速
45、度流量计由流量计本体、孔板及接头等组成，如图720、721所示。所示。图图720 2英寸型临界速度流量英寸型临界速度流量计结构图计结构图1接头接头 2垫片垫片 3孔板孔板 4压力表接头压力表接头 5温度计插管温度计插管 6流量计本体流量计本体图图721 4英寸型临界速度流量计英寸型临界速度流量计结构图结构图1压盖压盖 2柱塞柱塞 3压力表压力表接头接头 4流量计本体流量计本体5温度计插管温度计插管 6法兰法兰 7孔板孔板 8铅垫片铅垫片51n2. .临界速度流量计工作原理临界速度流量计工作原理n理论证明：当孔板上下游压力满足理论证明：当孔板上下游压力满足p20.546p1时，通过孔板的天然气流
46、可以达到临界气流状态。时，通过孔板的天然气流可以达到临界气流状态。也就是说，流束最小截面处的流速达到了该温度、也就是说，流束最小截面处的流速达到了该温度、压力条件下的声速。此时，再降低压力条件下的声速。此时，再降低p2不会使流量增不会使流量增加，再增加加，再增加p1时，流束最小截面处的流速仍保持为时，流束最小截面处的流速仍保持为声速也不会增加。但增加声速也不会增加。但增加p1时由于气流的密度增加，时由于气流的密度增加，从而使气流的流量增加。这说明流过临界速度流量从而使气流的流量增加。这说明流过临界速度流量计的气体流量与下游压力计的气体流量与下游压力p2无关，仅决定于上游压无关，仅决定于上游压力
47、力p1。根据这一原理，测量孔板前的压力根据这一原理，测量孔板前的压力p1即可求即可求得天然气的流量值，条件是天然气流必须达到临界得天然气的流量值，条件是天然气流必须达到临界流动状态。流动状态。52n理论分析证明：临界速度流量计的流量方程为理论分析证明：临界速度流量计的流量方程为n 使用临界速度流量计测量流量时，必须使气流使用临界速度流量计测量流量时，必须使气流达到临界流动状态，即下游压力达到临界流动状态，即下游压力p2必须小于必须小于0.546p1，否则则要换用孔径更小的孔板，直到满足否则则要换用孔径更小的孔板，直到满足p20.546p1这个条件。这个条件。n如果测试时，下游不能接管线，需进行
48、放空测试，如果测试时，下游不能接管线，需进行放空测试，则则p2为大气压力，只要上游压力为大气压力，只要上游压力p1大于两个大气压大于两个大气压力力(绝对压力绝对压力)，气流即达到临界状态。，气流即达到临界状态。n 如果测试时流量计下游接有管线，应在规定位如果测试时流量计下游接有管线，应在规定位置安装压力表测定下游压力置安装压力表测定下游压力p2，以便了解是否达到以便了解是否达到临界流动。临界流动。 1127 .1896TZpdqgsc（714)53n4.测试安装要求测试安装要求n (1)测试管线及流量计本体应水平安装。孔板测试管线及流量计本体应水平安装。孔板开孔中心要与管道中心同心，孔板不能反
49、装，否则开孔中心要与管道中心同心，孔板不能反装，否则反会使所测气量偏小反会使所测气量偏小10%15，产生很大误差。，产生很大误差。n(2)孔板前要有足够长的直管段，一般不能少孔板前要有足够长的直管段，一般不能少于于5m。n(3)尽量采取放空测试，即孔板下游通大气。尽量采取放空测试，即孔板下游通大气。放空测试时，不能逆风测试，气体出口也不能有障放空测试时，不能逆风测试，气体出口也不能有障碍物。碍物。n(4)临界速度流量计所用的孔板为标准孔板，临界速度流量计所用的孔板为标准孔板，孔板孔径与测气管内径的比值孔板孔径与测气管内径的比值应在应在0.30.8之间之间,以以0.40.6为最好。孔板尺寸及要求见本章为最好。孔板尺寸及要求见本章“标准标准孔板节流装置孔板节流装置”部分。部分。n
