Расходомер-счетчик газа РГ-ОНТ. История и предпосылки создания
advertisement
Расходомер-счетчик газа РГ-ОНТ. История и предпосылки создания Как показала практика внедрения и отработки алгоритмов работы САУ КП «Скважина» ее наиболее ответственным техническим звеном, во многом определяющим надежность и качество работы системы, является устанавливаемый на шлейфе скважины расходомер. В период 1998-2005 годы нами проведена объемная экспериментальная апробация по использованию в качестве расходомеров в САУ КП «Скважина» средств измерения основанных на разных принципах измерения расхода. При оценке результатов апробации акцент был сделан на следующие основные критерии: • достаточность имеющихся на большинстве ПХГ длин прямых участков трубопровода на блоках входных ниток сборных пунктов; • низкие потери давления на расходомере; • стойкость и устойчивость работы расходомеров в условиях возможного появления примесей ингибиторов гидратообразования, газового конденсата, воды в парообразном и капельном состояниях, а также в условиях возможных аварийных выносов в шлейф твердых пород (например, песчаных); • возможность измерения расхода и объема газа в прямом и обратном направлениях с целью использования одного участка шлейфа при закачке и отборе газа и, как следствие, снижения затрат при реконструкциях и строительстве новых сборных пунктов (СП) из-за снижения металлоемкости и снижения количества переключающих задвижек; • возможность измерения расхода в достаточном диапазоне, который для эффективного выполнения алгоритмических процедур по проведению газодинамических исследований должен составлять не менее 1:10; • возможность применения в диапазонах давлений, температур и вибраций, характерных для ПХГ; • стоимость расходомера, простота конструктивной и технологической реализации; • возможность и простота реализации на диаметрах трубопровода, применяемых на шлейфах скважин. Расходомер-счетчик газа РГ-ОНТ. История и предпосылки создания Так как непосредственно в той или иной степени удовлетворяло предъявляемым требованиям очень ограниченное количество промышленно выпускаемых расходомеров, акцент при оценках был сделан на возможности методов измерения, а не конкретных выпускаемых приборов. Также оценивалась возможность изменения конструкции расходомера, работающего по проверяемому методу, с целью удовлетворить требования, которым проверяемый тип расходомера по той или иной причине не соответствует. Рассмотренными и апробированными методами измерения расхода, опробованными путем практического применения для измерений на шлейфах скважин серийно выпускаемых расходомеров различных производителей и изготовленных отделом приборостроения НПП «Укргазгеоавтоматика» опытных образцов, оказались: • напорные усреднители (осредняющие напорные трубки типов Annubar, Itabar и опытные образцы осредняющих крестов); • центробежные расходомеры (опытные образцы); • расходомеры переменного перепада (со стандартной диафрагмой); • ультразвуковые расходомеры (промышленные образцы с однолучевым и многолучевым зондированием потока); • кориолисовы расходомеры (промышленные образцы фирм ABB, Solartron и др.); • вихревые расходомеры с телом обтекания (промышленные образцы); • тахометрические расходомеры (промышленные турбинные счетчики газа); • термоанемометрические расходомеры (расходомеры «Циклон-2» и опытные образцы ООО-НПП «Укргазгеоавтоматика» ); • напорные трубки Пито (по ГОСТ 8.361). Расходомер-счетчик газа РГ-ОНТ. История и предпосылки создания Недостатки проверенных методов измерения с точки зрения применения в составе САУ КП «Скважина»: • напорные усреднители – возможность засорения отборных отверстий в процессе работы с загрязненным газом; • центробежные расходомеры – очень высокая технологическая сложность изготовления на трубопроводы с диаметром более 40 мм, как следствие - низкая повторяемость параметров; • расходомеры переменного перепада с диафрагмами – невозможность измерения двунаправленного потока, при применении двусторонних диафрагм малая толщина диска не позволяет применить диафрагму для измерения потоков с давлениями и скоростями, характерными для шлейфов скважин; высокие потери давления на расходомере, возможность обмерзания диафрагм в зимнее время при недостатке ингибиторов гидратообразования; металлоемкость импульсных линий к диафрагмам, необходимость их обслуживания; • ультразвуковые расходомеры – низкая точность однолучевых расходомеров при ограниченных прямых участках трубопровода; высокая стоимость многолучевых расходомеров; высокое затухание ультразвуковых волн в газе вследствие чего необходимость построение сложных и дорогих приемников и схем обработки сигнала с большим временем однократной оценки скорости потока; частые потери приемниками сигнала при наличии в газе примесей, характерных для газа при отборе из ПХГ, что в одних моделях приборов приводит к нестабильным показаниям, в других – к значительному увеличению времени однократного измерения; сильная зависимость условий ввода колебаний излучателя в среду от давления газа, что приводит к невозможности измерения прибором одной конструкции расхода и при высоких избыточных давлениях газа и при очень низких; Расходомер-счетчик газа РГ-ОНТ. История и предпосылки создания • кориолисовы расходомеры – высокая стоимость расходомеров; высокая стоимость обвязки расходомера из-за необходимости его виброизоляции от шлейфа трубопровода, при отсутствии которой показания приборов становятся нестабильными из-за влияния внешней вибрации; низкая надежность приборов в условиях эксплуатации на сборных пунктах ПХГ; вихревые расходомеры с телом обтекания – сложность организации измерения двунаправленных потоков; высокие значения минимально измеряемых расходов вследствие высоких чисел Рейнольдса при которых наступает автомодальность и линейность зависимости частоты образования вихрей на теле обтекания от скорости потока; зашумленность сигнала с датчиков вихрей расходомеров при наличии примесей в потоке газа и нестабильность показаний в таких условиях; необходимость в значительных по длине прямых участках трубопровода; • тахометрические расходомеры – большие потери давления; быстрый износ механических частей; частые выходы из строя механических узлов из-за высоких давлений газа и загрязненности газа; заклинивания механических узлов на грязном газе; неудовлетворительные результаты по допускаемым температурам окружающей среды; • термоанемометрические расходомеры – возможность измерения только потоков чистых и сухих газов; погрешности измерения, превышающие сотни процентов на грязном газе; • напорные трубки Пито – большие длины требуемых измерительных участков из-за измерения в одной точке сечения трубопровода; возможность засорения отборного отверстия в процессе работы с грязным газом; низкая точность измерения, особенно на трубопроводах с диаметром менее 300 мм Расходомер-счетчик газа РГ-ОНТ. История и предпосылки создания По результатам опытных апробаций и рассмотрения основ методов измерений в каждом случае экспертами из группы, каждым независимо от других были выставлены баллы каждому методу измерений по каждому из рассматриваемых критериев по пятибальной шкале. Группа экспертов была набрана из числа инженеров НПП «Укргазгеоавтоматика» и инженерного персонала ПХГ, на которых проводились работы по апробации разных методов измерений расхода газа на шлейфах скважин. Всеми экспертами без исключения было признано, что ни один из существующих промышленных расходомеров не удовлетворяет требованиям всех рассматриваемых критериев в достаточной степени для применения в составе САУ КП «Скважина» для удовлетворительной и надежной ее работы. Наибольшее число баллов было набрано расходомерами с осредняющими напорными трубками. Это послужило причиной того, что НПП «Укргазгеоавтоматика» в 2005 году в инициативном порядке приступило к разработке расходомера-счетчика газа РГ-ОНТ на основе осредняющей напорной трубки. Целью разработки было поставлено нахождение таких конструктивных решений расходомера, которые сделали бы его пригодным и надежным при применении в условиях измерений расхода газа на шлейфах скважин в составе САУ КП «Скважина».
