Применение расходомеров Вентури в газовой отрасли: от учета влажного газа на устье скважины до выбора оборудования для магистральных газопроводов 

В газовой отрасли диапазон условий измерения расхода чрезвычайно широк — от влажного газа с содержанием жидкости и песка на устье скважины до очищенного сухого газа в магистральных трубопроводах, а также с учетом строгих требований к точности и соответствию нормам на точках коммерческой передачи — приборы одного типа зачастую не способны охватить все эти этапы. Причина, по которой трубка Вентури по-прежнему пользуется большим вниманием в этой области, заключается в том, что помимо «измерительной функции» она одновременно решает такие неотъемлемые для газовой промышленности инженерные задачи, как потери давления, устойчивость к загрязнениям и долгосрочная стабильность.

Преимущества по потерям давления в системах магистральной и сборной транспортировки газа обеспечивают непосредственную экономическую эффективность эксплуатации

Трубопроводы для транспортировки природного газа характеризуются большими расстояниями и высоким энергопотреблением на повышение давления, поэтому любые постоянные потери давления постепенно усиливаются, увеличивая нагрузку на компрессоры. Гладкие поверхности трубки Вентури — сужение, горловина и расширение — значительно уменьшают отрыв потока, и постоянные потери давления в ней обычно составляют лишь около 1/8 от значения перепада давления. В результатах CFD-исследований, сравнивающих трубу Вентури с соковым дросселем, было показано, что при одинаковых условиях эксплуатации потери давления в трубе Вентури составляют 5,8 кПа, тогда как в соковом дросселе — 35 кПа. Для магистральных газопроводов и сборочных трубопроводов, суточный объём транспортировки которых составляет от сотен тысяч до миллионов кубических метров, эта разница приводит к значительной экономии энергозатрат на компрессоры в течение всего года эксплуатации.

Мониторинг устья скважины и газового пласта: адаптивность в условиях влажного газа и многофазного потока

Средство, добываемое на устье газовой скважины, зачастую представляет собой не сухой газ, а влажный газ или многофазный поток, содержащий конденсат, пластовую воду и даже механические примеси. Ценность трубки Вентури в данной ситуации заключается не в «точности измерения однофазного потока», а в устойчивости её конструкции к каплям и частицам. Практическое применение на Оренбургском нефтегазовом месторождении в России и на конденсатном месторождении Восточный Макаров показало, что расходомеры на основе трубки Вентури способны обеспечивать непрерывный круглогодичный мониторинг в условиях выноса сероводорода и колебаний содержания жидкой фазы с точностью, сопоставимой с ультразвуковыми расходомерами; после развертывания сети на устьях скважин и магистральных трубопроводах сбора и транспортировки можно в режиме реального времени выявлять аномальные рабочие условия, характеризующиеся снижением объема добычи газа при неизменном давлении, а также анализировать межскважинные помехи.

Что касается присущей измерению влажного газа проблемы «завышенных» сигналов перепада давления, то использование трубки Вентури с длинным горлом в сочетании с измерением двойного перепада давления стало отработанным техническим решением. При содержании жидкости ниже 5 % погрешность прогнозирования расхода газовой фазы по модели трубки Вентури с длинным горлом, основанной на методе двойного перепада давления, можно удержать в пределах ±3 %; при увеличении содержания жидкости до 15 % погрешность расчета газовой фазы для большинства рабочих точек по-прежнему остается в пределах ±5 %. В ходе недавних исследований в анализ сигналов Вентури с длинным горлом были внедрены сверточные нейронные сети для автоматического распознавания однофазных и многофазных режимов течения, что позволило еще больше повысить надежность измерения в условиях изменяющихся рабочих параметров.

Соответствие стандартам российского рынка и инженерная практика

В России существует четкая нормативная база, регулирующая применение трубок Вентури для учета природного газа. ГОСТ 8.586.4-2005 специально определяет технические требования и условия эксплуатации трубок Вентури, что соответствует техническому содержанию стандарта ISO 5167-4:2003 и охватывает измерение расхода жидкостей и газов в трубопроводах круглого сечения. Это означает, что трубки Вентури, спроектированные и изготовленные в соответствии с ISO 5167 или GB/T 2624, имеют основу для согласования с российскими стандартами в отношении геометрических размеров и системы коэффициентов расхода, что снижает затраты на техническую адаптацию при внедрении в российские газовые проекты.

С точки зрения инженерной практики роль трубок Вентури в российской газовой отрасли уже выходит за рамки «замены диафрагм». В ходе испытаний на газовых месторождениях Ямальского полуострова и Восточной Сибири многофазные расходомеры, в которых трубка Вентури является основным чувствительным элементом, используются для учета добычи на газовых и конденсатных скважинах. В подводной добывающей системе конденсатного месторождения Килин для измерения технологических параметров также используются многофазные расходомеры на основе трубок Вентури. Все эти применения указывают на один вывод: на фоне эволюции российской газовой промышленности от «отдельного учета по скважинам» к «онлайн-учету без разделения» и «управлению газовыми месторождениями в режиме реального времени» трубки Вентури, благодаря своей простой конструкции, отсутствию зон задержки и низким потерям давления, становятся базовым первичным элементом в системах непрерывного мониторинга.

Практика компании «Шанхай Ичан»

Компания «Шанхай Ичан» по производству дроссельных устройств (Shanghai Yichang Throttling Device Manufacturing Co., Ltd.) была основана в 2001 году. Её предшественником был цех по производству диафрагм при Шанхайском заводе автоматических приборов № 1. Компания является одним из разработчиков национального стандарта Китая GB/T 2624-2006 на дроссельные устройства. Ассортимент трубок Вентури компании включает классические трубки Вентури, трубки Вентури в оболочке и сопла Вентури. Они разработаны и изготовлены в соответствии со стандартами ISO 5167 и GB/T 2624 и могут применяться для измерения расхода в таких сценариях, как учет на устье газовых скважин, сборочно-транспортные сети, магистральные газопроводы и торговые передачи. Для российского рынка компания получила сертификат EAC и предоставляет клиентам рекомендации по выбору расходомеров Вентури и техническую поддержку через официальный сайт на русском языке (www.ycjlzz.ru), официальный сайт на китайском языке (www.ycjlzz.com/), электронную почту (ycshangwu@ycjlzz.com), по телефону (13390803499) и через продвигающую платформу «Всероссийский канал». Приглашаем клиентов обращаться в компанию с вопросами, касающимися конкретных условий эксплуатации.