论文部分内容阅读
摘 要：近一二十年崛起的煤层气是一种优质、洁净的化工原料，随着这种原料的不断开发和利用，能够准确计量煤层气变得十分重要。当前煤层气的计量方法和标准和操作规范是以天然气作为参照物的，这种方法相对来说准确度不高。因此详细分析影响煤层气计量准确度的相关因素有着重要的意义。
关键词：煤层气;计量准确度;影响因素
中图分类号：TE863.1 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2019）03-0294-01
引 言
我国煤层气开发和利用起步较晚，在相应领域还存在一些问题。其中一个常见的问题就是煤层气的计量，这个问题是煤层气实现经济价值的关键一步。为了便于工作，目前我们直接采用的是天然气的计量标准和规范。但是毕竟煤层气和天然气不是同一种物质，他们的成分有很大不同，因此这种计量方法并不准确。本文中，通过对煤层气计量过程中，影响计量准确度的原因进行分析，提出了提高煤层气计量准确度的对策，希望对解决煤层气的计量问题提供帮助。
1 影响煤层气计量准确性的原因
1.1 杂质影响
1.1.1 水分对煤层气计量的影响
我们在开采煤层气的过层中，往往采用排水采气，水力压裂等增产措施。这些措施采出的气体通常会含有一定程度的水分。这些水分一般以气态或者液态的形式呈现，并和煤层气一样流动。我们测量的气体流量随孔径的增加而减小。湿气中的水蒸氣也会随着煤层气流动，环境温度发生变化时或气体压力偏离原定状态后，仪表测量准确度在这个时候可能会减小。并且当温度发生变化，特别是温度降低时，煤层气中的水蒸气便会凝结在所有的输送管道和大部分测量仪表中，这会情况不仅会对仪、仪表器造成腐蚀，同时还会影响输气的稳定性和测量准确度。
1.1.2 煤层气杂质对计量的影响
我们所采出的煤层气，在不经过特殊处理的情况下往往会含有一定的煤粉等微小颗粒状物质。我们也会在后续的工艺处理中采用除杂的流程进行处理，但毕竟这种处理不会十分彻底，这些存在的杂质也会腐蚀仪表等相接触的部件。在接触表面上结一层污垢，使活动的部件空隙减小了，这种情况会影响流量计的使用性能，对一些敏感部件的灵敏度产生影响。比如孔板界面，孔板流量计对外界变化异常敏感，它的收缩、流速骤变的孔口锐边上，如果有小颗粒物质附着在其表面上，那么它的精确度就会大大受到影响。并且，输送管道中也会大量聚集颗粒状物质，这些物质的聚集也会使流速不稳定，从而对计量精度产生影响。
1.2 周围环境变化引起的误差
1.2.1 压力温度变化的影响
煤层气在贸易计量中一般采用体积流量测量法，因此它测量准确度会受到煤层气的压力和温度变化的影响。基于此点考虑，我要要把压力温度补偿考虑到煤层气的计量中，这样才能提高准确度。气表的工作环境受到的温度限制是（-20～55℃）。我们对气体的计算公式是在设计条件下推断出来的。如果温度和压力发生变化，不管是过高还是过低，这种情况再用设计条件下的公式计算流量都会产生很大误差。因此，我们在实际计量过程中，需要根据具体情况具体分析，采用温度压力补偿公式对结果进行修正。
1.2.2 根据温度和压力变化进行修正
在实际工作中我们会遇到现场的实际情况与标准状态相差很大的时候，这时我们需要考虑温度和压力的影响，只有这样才能保证流量计量的准确性。当实际压力大于设计压力时，测量流量会比真实流量偏大，当实际压力小于设计压力时，测量流量会比真实流量偏小。温度变化也是如此，当实际温度高于设计温度时，测量流量比真实流量偏小，当实际温度低于设计压力时，测量值会比真实流量偏小。根据这一规律，我们可以用来修正温度和压力的不同变化对流量值准确度产生的影响。
1.3 气体流态畸变产生的影响
1.3.1 气体脉动流的影响
脉动流是由管道中气体的压力或流速突变形成的，它能够引起差压波动。我们如果在节流装置中发现了明显的脉动流，这时计量准确性会大大减小。这里我们都知道造成差压波动的主要原因一方面是煤层气所采用的排水采气法，气和水同时产出，对井的差压都会产生波动;另一方面，有的管道段内部有积液，这些积液隐藏在管道内对流经的气体产生阻碍，导致气体流速不均匀;还有一个方面是来自不同气井间的压力互相干扰。这些原因都能够造成脉动流的产生，误差最大的可能达到30%，这是一个相当大的数字。
1.3.2 气体旋转流的影响
在流体流经一个相对复杂的流程后，这些流体会呈现出螺旋状前进的状态。并且，在流体流经旋风分离器和汇管等管道后，还会产生旋转流。旋转流对孔版流量计造成的影响主要是使流量计指数偏低，这种误差最大可以达到-14%。
2 提高煤层气计量准确度的措施
2.1 在工艺流程中增加除杂处理
目前我们行业内采用的是中央处理中心外输前进性除湿脱水处理。这种处理工艺只是去除很小一部分杂质颗粒。可以考虑增加多级处理工艺，过滤系统可以采用新型密度材料，这样会尽可能的有效去除颗粒杂质。
2.2 采用保温措施降低温差带来的误差
为了减小温度变化带来的误差，可以对流量计进行有效的保温处理。保证流量计在温度承受范围内工作，这是一个提高计量准确度的重要途径。冬季时候我们可以在气表管线旁增加保暖管线，选取好的保温层材质对两根管线统一包住。在采用这种方法时要注意控制好保温管线的温度，切记不应过高，不要使温度发生剧变。
2.3 加强新型流量计的研制和开发
最近几年有的单位研制出了高精度的新型流量计。与我们以前采用的老式流量计比较，新型流量计优化了流量测量范围，在性能方面更加方便了使用和维修，实用性比较强。把新型流量计用于煤层气的计量工作中，会大大提高计量准确度。
3 结束语
煤层气的开发和利用是对新能源的尝试，我国目前没有规模化生产的先例，特别是煤层气的生产计量问题，一直是该领域关注的焦点。本文总结了影响煤层气计量准确度的几点原因，并探讨了相应改进措施，希望对我国煤层气开采有所助益。
参考文献
[1]刘盛东.煤的甲烷吸附特性试验研究及其影响因素分析[D].重庆大学，2017.
[2]李娇阳.煤表面润湿性影响因素分析[D].河南理工大学，2016.
[3]马 超.矿用超声波流量计系统设计[D].浙江理工大学，2016.
收稿日期：2018-12-5
关键词：煤层气;计量准确度;影响因素
中图分类号：TE863.1 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2019）03-0294-01
引 言
我国煤层气开发和利用起步较晚，在相应领域还存在一些问题。其中一个常见的问题就是煤层气的计量，这个问题是煤层气实现经济价值的关键一步。为了便于工作，目前我们直接采用的是天然气的计量标准和规范。但是毕竟煤层气和天然气不是同一种物质，他们的成分有很大不同，因此这种计量方法并不准确。本文中，通过对煤层气计量过程中，影响计量准确度的原因进行分析，提出了提高煤层气计量准确度的对策，希望对解决煤层气的计量问题提供帮助。
1 影响煤层气计量准确性的原因
1.1 杂质影响
1.1.1 水分对煤层气计量的影响
我们在开采煤层气的过层中，往往采用排水采气，水力压裂等增产措施。这些措施采出的气体通常会含有一定程度的水分。这些水分一般以气态或者液态的形式呈现，并和煤层气一样流动。我们测量的气体流量随孔径的增加而减小。湿气中的水蒸氣也会随着煤层气流动，环境温度发生变化时或气体压力偏离原定状态后，仪表测量准确度在这个时候可能会减小。并且当温度发生变化，特别是温度降低时，煤层气中的水蒸气便会凝结在所有的输送管道和大部分测量仪表中，这会情况不仅会对仪、仪表器造成腐蚀，同时还会影响输气的稳定性和测量准确度。
1.1.2 煤层气杂质对计量的影响
我们所采出的煤层气，在不经过特殊处理的情况下往往会含有一定的煤粉等微小颗粒状物质。我们也会在后续的工艺处理中采用除杂的流程进行处理，但毕竟这种处理不会十分彻底，这些存在的杂质也会腐蚀仪表等相接触的部件。在接触表面上结一层污垢，使活动的部件空隙减小了，这种情况会影响流量计的使用性能，对一些敏感部件的灵敏度产生影响。比如孔板界面，孔板流量计对外界变化异常敏感，它的收缩、流速骤变的孔口锐边上，如果有小颗粒物质附着在其表面上，那么它的精确度就会大大受到影响。并且，输送管道中也会大量聚集颗粒状物质，这些物质的聚集也会使流速不稳定，从而对计量精度产生影响。
1.2 周围环境变化引起的误差
1.2.1 压力温度变化的影响
煤层气在贸易计量中一般采用体积流量测量法，因此它测量准确度会受到煤层气的压力和温度变化的影响。基于此点考虑，我要要把压力温度补偿考虑到煤层气的计量中，这样才能提高准确度。气表的工作环境受到的温度限制是（-20～55℃）。我们对气体的计算公式是在设计条件下推断出来的。如果温度和压力发生变化，不管是过高还是过低，这种情况再用设计条件下的公式计算流量都会产生很大误差。因此，我们在实际计量过程中，需要根据具体情况具体分析，采用温度压力补偿公式对结果进行修正。
1.2.2 根据温度和压力变化进行修正
在实际工作中我们会遇到现场的实际情况与标准状态相差很大的时候，这时我们需要考虑温度和压力的影响，只有这样才能保证流量计量的准确性。当实际压力大于设计压力时，测量流量会比真实流量偏大，当实际压力小于设计压力时，测量流量会比真实流量偏小。温度变化也是如此，当实际温度高于设计温度时，测量流量比真实流量偏小，当实际温度低于设计压力时，测量值会比真实流量偏小。根据这一规律，我们可以用来修正温度和压力的不同变化对流量值准确度产生的影响。
1.3 气体流态畸变产生的影响
1.3.1 气体脉动流的影响
脉动流是由管道中气体的压力或流速突变形成的，它能够引起差压波动。我们如果在节流装置中发现了明显的脉动流，这时计量准确性会大大减小。这里我们都知道造成差压波动的主要原因一方面是煤层气所采用的排水采气法，气和水同时产出，对井的差压都会产生波动;另一方面，有的管道段内部有积液，这些积液隐藏在管道内对流经的气体产生阻碍，导致气体流速不均匀;还有一个方面是来自不同气井间的压力互相干扰。这些原因都能够造成脉动流的产生，误差最大的可能达到30%，这是一个相当大的数字。
1.3.2 气体旋转流的影响
在流体流经一个相对复杂的流程后，这些流体会呈现出螺旋状前进的状态。并且，在流体流经旋风分离器和汇管等管道后，还会产生旋转流。旋转流对孔版流量计造成的影响主要是使流量计指数偏低，这种误差最大可以达到-14%。
2 提高煤层气计量准确度的措施
2.1 在工艺流程中增加除杂处理
目前我们行业内采用的是中央处理中心外输前进性除湿脱水处理。这种处理工艺只是去除很小一部分杂质颗粒。可以考虑增加多级处理工艺，过滤系统可以采用新型密度材料，这样会尽可能的有效去除颗粒杂质。
2.2 采用保温措施降低温差带来的误差
为了减小温度变化带来的误差，可以对流量计进行有效的保温处理。保证流量计在温度承受范围内工作，这是一个提高计量准确度的重要途径。冬季时候我们可以在气表管线旁增加保暖管线，选取好的保温层材质对两根管线统一包住。在采用这种方法时要注意控制好保温管线的温度，切记不应过高，不要使温度发生剧变。
2.3 加强新型流量计的研制和开发
最近几年有的单位研制出了高精度的新型流量计。与我们以前采用的老式流量计比较，新型流量计优化了流量测量范围，在性能方面更加方便了使用和维修，实用性比较强。把新型流量计用于煤层气的计量工作中，会大大提高计量准确度。
3 结束语
煤层气的开发和利用是对新能源的尝试，我国目前没有规模化生产的先例，特别是煤层气的生产计量问题，一直是该领域关注的焦点。本文总结了影响煤层气计量准确度的几点原因，并探讨了相应改进措施，希望对我国煤层气开采有所助益。
参考文献
[1]刘盛东.煤的甲烷吸附特性试验研究及其影响因素分析[D].重庆大学，2017.
[2]李娇阳.煤表面润湿性影响因素分析[D].河南理工大学，2016.
[3]马 超.矿用超声波流量计系统设计[D].浙江理工大学，2016.
收稿日期：2018-12-5