天然气贸易中的计量问题和优化措施
面对我国近年来对天然气的爆炸性需求的局面,必须切实解决天然气贸易交接计量中存在的系列问题,不断优化贸易计量管理体系,才能提高能源企业的整体管理水平。
一、存在问题
1.贸易用计量装置的影响
选用贸易计量装置节流严重,产生能耗大,与当前国家能源紧缺,大力提倡建设节约型企业、开展节能生产的形势要求不符。
2.组分的影响
天然气组分变化引起的相对密度变化对最终的计量参数、计算结果影响很大,如果参与实际流量计算的密度数据相差1%,天然气流量将相差0.5%。
3.信号传输的影响
导线、连接点及各信号转换设备间信号传输因接触不良、进水及接地等原因,影响正常计量。
4.原有标准孔板流量计量装置无法满足计量新标准SY/T6143-2004《用标准孔板流量计测量天然气流量》规定技术指标要求(主要指前直管段)
5.缺乏管理依据和执法力度
贸易计量输差异常或发生纠纷时,没有科学、系统的分析解决方案或机制,而只是依据个人的认识水平处理,从而造成部分时段下限流量无法计量时,对方白用气或计量偏差过大的现象。
6.孔板锐利度
孔板制造材质差,使用一段时间后其入口边缘的磨损加剧,在孔板的上下游产生的差压减少,使流量计算的结果比实际流量偏小,而流量计算机无法使锐利度修正系数补偿这部分气量(用电轮廓法测量孔板锐利度,发现孔径较小的使用1年以上的孔板达标率很低)。
7.气体介质脏污问题
由于天然气处理过程中分离器、过滤器的设备老化,管线的锈蚀,以及天然气中的油水及砂粒粉尘,在孔板表面沉积了大量污物,使孔板计量严重偏低,而这部分气量损失无法用公式补偿。
8.管道粗糙的问题
计量标准中规定,节流装置的前后直管段必须是光管,但现场施工时往往采用无缝钢管代替光管,一开始就达不到标准要求。使用一段时间后,管线磨损加剧,特别是在管道含硫、二氧化碳等腐蚀介质的情况下,管道粗糙度更加偏离。计量管粗糙与否对计量结果的影响是相当大的,而这部分量差在流量计算机中也不能得到补偿。
9.计量管弯头问题
计量标准规定的最短直管段长度,在现场实际中一般很难满足,特别是由于输气工艺的原因,在计量装置的上游,往往有多个弯头,从而导致计量严重偏低,而这部分的气量仍是无法补偿的。平衡阀内漏,导压管漏气,油水在孔板前或后沉积,β比过大或过小,脉动流等都可能造成计量不准确。对这些问题,自动计量都不能予以很好地、定量地解决。
10.与下游用户计量方式不同
与下游用户计量方式不同时,对双方流量计算方面有关流量软件计算中ISO、OIML、API、AGA、CENELEC等在应用于天然气计量中的不同,如处理流量、密度、温度、压力、黏度、色谱信号的功能作用,及对智能输出与通讯接口知识掌握不够。
11.膜式煤气表应用中计量误差大
膜式煤气表应用中发现计量误差大,大流量误差一般达1.5%~2%,中流量误差一般约在1%,而小流量在2%~3%之间。而且由于本身结构、材质(皮囊)及气质因素,使用几年后一般会偏慢,再加上无智能(P、T、Z)修正,给供气单位造成了一定的损失。
12.贸易计量装置溯源方法不合理
如标准孔板计量装置采用的几何检定法属于间接组合测量法,只需检测影响流量测量结果的流量计部件的几何构造和各部分尺寸,它只能确定流量测量的不确定度范围,不能直接对流量仪表进行校准或赋值;气体超声波流量计采用的离线检定适合于对流量测量准确度要求不高的测量场合,它体现了流量溯源的动态特点,但很难做到溯源或传递链的封闭,因为流量仪表的检定条件难于同实际使用条件相一致,选择这种检定方法的代价是所引入的附加误差。对贸易用计量装置必须整体送去标定,包括流量计、直管段、流量计算机等,但是,送检路途遥远、车辆运输困难,且为保证正常供气,必须分批送检,工作难度较大,运行成本很高。
二、优化措施
1.天然气贸易计量工作涉及面广,影响贸易计量准确性的因素很多,特别是直接参与贸易交接操作的人员,他们不但应掌握本岗位的工艺知识,还应熟悉必要的计量法律法规及计量方法和技术,并取得相应的资质。近年来,长庆气田定期参加油田公司开设的贸易交接计量员培训班,保证了在岗贸易交接人员的基本技术素质和持证上岗率。
2.由于孔板流量计的结构有阻流件,压损很大,从2003年年底,我们陆续将外贸计量装置更换为没有阻流件和压损的超声波流量计。
3.通过实流标定车的投用,实现期间核查。国家出台的《天然气计量系统技术要求》标准实施后,对天然气计量产生了很大的影响。依据标准,解决贸易计量系统所存在问题的根本办法就是实流检定或校准。长庆气田2006年年初开始投运了移动式天然气在线实流标定车,将计量装置和自动计量系统整体与天然气标准装置(如气体超声波、气涡轮等)串联,进行不同流量点测试,得出流量计系数。日常计量交接就可以在实际流量计量结果上乘以流量计系数Fm得到准确的计量结果,从而使天然气贸易计量准确度大幅度提高。
4.为减小组分变化对天然气贸易计量结果的影响,陆续在贸易计量系统中配置应用了天然气全组分在线分析仪,连续自动采样分析,实时更新数据,参与流量计算,同时为确保分析结果的准确,要求化验分析人员每隔10天人工取样分析,并将分析结果与在线分析仪的分析结果进行比对,一旦发现异常,随时解决。
5.通过将热电阻温度计更换为温度变送器,定期加强线路检查和测试,年度周检时进行回路测试,每次拆接线必须由具备资质的专业人员进行等措施,防止线路传输异常影响计量结果。
6.通过将原有标准孔板流量计更换为气体超声波流量计,解决其无法满足SY/T6143-2004标准技术指标要求的问题。
7.制度建立。2004年,在2000版《采气一厂制度职责汇编》中外贸计量管理制度相关规定的基础上,结合外贸管理过程中存在的实际问题,制定发布并实施了《采气一厂外贸计量管理制度》,从人员、测量设备、技术资料、外贸交接、纠纷处理、监督检查等各方面明确了职责分工,细化了工作流程,为提高外贸计量管理的科学化和规范化提供了参考依据。
8.实行QHSE风险辨识和操作指导卡等体系管理办法,加强贸易计量输差的分级管理力度,每天统计分析计量输差,随时分析解决异常情况,建立内部完整的计量管理体系,并加强对计量管理人员的法制教育,实现计量的系统管理,真正有效地实现统一管理。
9.检查贸易计量装置时,要全面分析进口、国产的流量计算机、流量积算仪在处理流量、密度、温度、压力、黏度、色谱信号的功能作用,及智能输出与通讯接口问题。
10.改进工艺流程,加强检测分析,保证流经贸易计量点的天然气满足洁净、干燥等气质指标要求。
11.为解决贸易计量输差异常的问题,必须要求参与比对计算的上游供气方与下游用户方计量装置同步执行国家强制检定管理,否则不可能将输差结果作为分析的对象;同时,还应执行供接双方人员定期同时开展周期检查的管理办法,根据双方计量人员及技术监督部门的现场检查结果,确保参与贸易计量和输差比对计算的温度变送器、压力变送器、差压变送器及气体超声波流量计或高级孔板阀流量计无任何异常,并对其配套流量计算机进行相应检查,确保各项功能正常完好。
12.天然气计量系统设计与企业计量管理是密不可分的一个有机整体,企业贸易结算准确与否,计量系统责任重大,应全面考虑各方面因素,尽可能一次到位地设计配置,为企业今后的准确计量工作奠定基础。只有将天然气计量系统设计与企业计量管理有机地结合在一起,从源头上避免计量偏差,从计量管理环节中找出漏洞,才能对企业解决计量偏差和降差作出应有的贡献。
13.建立健全流量量值溯源体系。通过建立流量量值溯源体系,可明确向上溯源和向下传递的关系,这是开展检定的必要条件。长庆气田依据工作计量器具的测量范围和使用的特殊要求,配套安装的移动式在线实流检定装置、罗茨小流量标准装置、夹装式气体超声流量计标准装置便可覆盖气田大部分气体流量计的检定,且上可溯源至华阳天然气计量分站的次级标准,从根本上解决了气田气体流
量计的溯源问题,溯源图如图1所示。
三、下一步改进方向
1.管理制度和方法的不断更新完善
我国的计量管理法律、法规有较为完善的体系,第一采气厂于2004年制定发布了《第一采气厂贸易计量管理制度》,为全厂计量管理工作提供了具体的依据。但随着气田的不断发展壮大及计量管理监督职能范围的变化,新情况、新问题也在不断出现,因此,相应的计量管理部门应在此基础上定期进行有针对性的细化更新和完善,从而提高制度的可操作性和有效性,同时满足气田生产格局和制度革新的同步更新需要。
2.能量计量
在实际贸易计量装置的操作过程中,因工艺等其他原因导致被测介质组分变化引起的计量偏差对贸易计量双方都可能造成损失,只有通过能量计量按照天然气实际热值计算实现的贸易交易活动,才是更公平、合理和科学,符合未来市场需求的,也应该是各方都追求的最终理想交易模式。
3.对贸易用计量仪表进行铅封
按照《计量法》的有关规定,作为贸易计量用的温度变送器、压力变送器、差压变送器、流量计算机必须由质监部门进行首次强检和周期检定,检定后应对其进行铅封,而目前我们虽然对贸易计量仪表进行了强制检定,但没有进行铅封,需要逐步整改。
4.企业内部管理水平差距较大
由于气田天然气计量管理起步时间不同,企业内部管理水平差距较大,专业技术人员缺乏,因此,必须尽快加强计量管理人员的技术培训,提高他们的技术水平和整体素质。同时,计量行政主管部门可以组织各气田计量人员进行现场分析和技术研讨,以提高天然气贸易计量管理人员的整体技术水平。
5.从事后计量纠纷解释向事前过程管理发展
随着市场经济的发展,人们越来越重视天然气计量,特别是贸易计量。因此,人们对天然气计量在管理观念上正发生着根本性的转变,不仅对现场计量器具的使用及相应人员进行管理,并从事后计量纠纷解释向加强事前仪表采购选型、安装使用、过程控制、质量监督、数据管理、实流检定的管理转变和发展。
6.使用中出现计量偏差不易发现
膜式煤气表安装及使用维护简单,在安装中均能做到符合要求,但在使用中出现计量偏差则不易发现。因此,各供气单位应定期进行在线对比抽样检测,以保证准确度;同时,严禁将膜式表并联使用。