La demanda de medición del flujo de petróleo, gas y agua es muy común en el proceso de producción de yacimientos de petróleo y gas. Si la selección del medidor de flujo es razonable afectará directamente la precisión de la medición del medio del proceso y el costo posterior de operación y mantenimiento. Este artículo presenta brevemente la clasificación, las características y el principio de medición de los medidores de flujo de petróleo, gas y agua comúnmente utilizados en campos de petróleo y gas. Se analiza el alcance de la aplicación y el principio de selección de varios medidores de flujo.
Introducción a los medidores de flujo de uso común:
El medidor de flujo es un importante instrumento de detección en campos de petróleo y gas, y desempeña un papel importante en las estaciones de flujo de campos de petróleo y gas. Los medidores de flujo son una herramienta esencial para la gestión de energía y la transferencia de custodia, y también se usan ampliamente en la inyección de agua en campos petroleros, tratamiento de aguas residuales, etc. Los medidores de flujo utilizados en China se dividen principalmente en medidores de flujo de baja presión, medidores de flujo de presión diferencial, medidores de flujo de flotador, caudalímetros booster, caudalímetros de velocidad, caudalímetros electromagnéticos, caudalímetros másicos, etc. Según sus principios estructurales. Los diferentes tipos de caudalímetros tienen sus propias características. Por lo tanto, en aplicaciones prácticas, es necesario seleccionar el medidor de flujo más apropiado según los diferentes propósitos de medición para lograr los mejores resultados de medición.
Clasificaciones de medidores de flujo de petróleo, gas y agua de uso común:
Crudo
Caudalímetro másico Coriolis, caudalímetro raspador, caudalímetro de doble rotor, caudalímetro de engranaje ovalado, caudalímetro objetivo, caudalímetro de turbina, caudalímetro de vórtice, etc.
Gas natural
Caudalímetro ultrasónico, caudalímetro de vórtice de precesión, caudalímetro de turbina de gas, caudalímetro de vórtice, caudalímetro de orificio, etc.
Aguas residuales de yacimientos petrolíferos
Caudalímetro electromagnético, controlador de caudal, contador de agua electrónico, caudalímetro de flotador, etc.
Características de los medidores de flujo comúnmente utilizados en campos de petróleo y gas:
Medidor de flujo de presión diferencial
El caudalímetro de presión diferencial es el tipo de caudalímetro más utilizado, entre los cuales el más popular es el caudalímetro de presión diferencial de estrangulamiento en el que las piezas de detección son piezas estándar. Un caudalímetro de presión diferencial estrangulador consta de un dispositivo estrangulador, un transmisor de presión diferencial y un instrumento de visualización de flujo. Las piezas de estrangulación comúnmente utilizadas incluyen placas de orificio, tubos venturi, boquillas, etc.
Los medidores de flujo de orificio se utilizan ampliamente en campos de petróleo y gas.
Ventajas del caudalímetro de orificio:
(1) Las piezas de estrangulación estándar se utilizan universalmente en todo el mundo y están reconocidas por organizaciones de normalización internacionales. Se pueden utilizar sin una calibración de flujo real y son únicos entre los medidores de flujo.
(2) La estructura es fácil de copiar, simple, fuerte, estable y confiable en rendimiento y de bajo precio.
(3) Tiene una amplia gama de aplicaciones, incluidos todos los fluidos monofásicos (líquido, gas, vapor) y algunos flujos de fases mixtas. Los productos están disponibles para diámetros de tubería y condiciones de trabajo (temperatura, presión) en procesos de producción en general.
Desventajas del caudalímetro de orificio:
(1) La repetibilidad y precisión de la medición se encuentran en un nivel medio entre los medidores de flujo. Debido a la compleja influencia de muchos factores, es difícil mejorar la precisión.
(2) El rango es estrecho. Dado que el coeficiente de flujo está relacionado con el número de Reynolds, el rango general es sólo de 3:1~4:1.
(3) Existen requisitos de longitud de tubería larga y recta, que generalmente son difíciles de cumplir, especialmente para diámetros de tubería más grandes, el problema es más prominente.
(4) Gran pérdida de presión y alto consumo de energía.
(5) La placa de orificio utiliza ángulos agudos en el orificio interior para garantizar la precisión, por lo que es sensible a la corrosión, el desgaste, las incrustaciones y la suciedad. Es difícil garantizar la precisión del uso a largo plazo y es necesario desmontarlo e inspeccionarlo una vez al año.
(6) La conexión de brida es fácil de causar problemas de funcionamiento, estallido, goteo y fugas, lo que aumenta considerablemente la carga de trabajo de mantenimiento.
Instalación del medidor de flujo de orificio:
Medidor de flujo de flotador
El caudalímetro de flotador, también conocido como caudalímetro de rotor, es un tipo de caudalímetro de área variable. En un tubo cónico vertical que se expande de abajo hacia arriba, la gravedad del flotador con una sección transversal circular es soportada por la energía del líquido, de modo que el flotador puede subir y bajar libremente dentro del tubo cónico. El caudalímetro de flotador juega un papel decisivo en caudales pequeños y micro.
Características principales del rotámetro:
(1) El caudalímetro flotante de tubo cónico de vidrio tiene una estructura simple y es fácil de usar. La desventaja es que tiene baja resistencia a la presión y tiene mayor riesgo de que el tubo de vidrio quede frágil.
(2) Adecuado para diámetros de tubería pequeños y caudales bajos.
(3) La pérdida de presión es baja.
Medidor de flujo volumétrico
El caudalímetro de desplazamiento positivo, también conocido como caudalímetro de desplazamiento fijo, utiliza elementos de medición mecánicos para dividir continuamente el fluido en una única parte de volumen conocida y mide el volumen total del fluido en función del número de veces que se llena y descarga la cámara de medición con el fluido en esta parte de volumen. . Los caudalímetros volumétricos, los caudalímetros de presión diferencial y los caudalímetros de flotador figuran como los tres caudalímetros más utilizados y, a menudo, se utilizan para medir el volumen total de medios costosos (productos derivados del petróleo, etc.).
Los caudalímetros volumétricos se pueden dividir en caudalímetros de engranajes ovalados, caudalímetros de raspador, caudalímetros de doble rotor, caudalímetros de pistón giratorio, caudalímetros de pistón alternativo, caudalímetros de disco, caudalímetros de tambor giratorio sellados con líquido, etc., según sus componentes de medición. Contadores de gas húmedo y medidores de gas de membrana, etc.
Ventajas de los caudalímetros de desplazamiento positivo:
(1) Alta precisión de medición.
(2) Las condiciones de la tubería de instalación no tienen impacto en la precisión de la medición y no hay necesidad de secciones de tubería rectas.
(3) Puede usarse para medir líquidos de alta viscosidad.
(4) Amplia gama.
(5) El instrumento de lectura directa puede obtener directamente el total acumulado sin energía externa, lo cual es claro y fácil de operar.
Desventajas de los medidores de flujo de desplazamiento positivo:
(1) La estructura es compleja y el volumen enorme.
(2) Existen grandes limitaciones en el tipo, calibre y estado de funcionamiento del medio que se mide.
(3) No apto para situaciones de alta y baja temperatura.
(4) La mayoría de los instrumentos sólo son adecuados para fluidos monofásicos limpios.
(5) Producir ruido y vibración.
Los medidores de flujo de turbina utilizan un rotor de múltiples palas (turbina) para detectar la velocidad de flujo promedio del fluido y así derivar el caudal o el volumen total. Generalmente, consta de dos partes: sensor y pantalla, y también puede fabricarse en un tipo integral.
Los caudalímetros de turbina, los caudalímetros volumétricos y los caudalímetros másicos Coriolis se denominan los tres tipos de caudalímetros con mejor repetibilidad y precisión.
Ventajas de los caudalímetros de turbina:
(1) Alta precisión.
(2) Buena repetibilidad.
(3) Sin deriva del punto cero y buena capacidad antiinterferente.
(4) Amplia gama.
(5) Estructura compacta.
Desventajas del caudalímetro de turbina:
(1) Las características de calibración no se pueden mantener durante mucho tiempo.
(2) Las propiedades físicas de los fluidos tienen una gran influencia en las características del flujo.
Los caudalímetros de turbina se utilizan ampliamente en los siguientes objetos de medición:
Petróleo, líquidos orgánicos, líquidos inorgánicos, gas licuado, gas natural y fluidos criogénicos, etc. La aplicación del caudalímetro de turbina en la medición de gas natural es superada solo por el caudalímetro de orificio.
Caudalímetro electromagnético (EMF)
El caudalímetro electromagnético SS316 es un instrumento que mide el flujo de medios líquidos conductores basándose en la ley de inducción electromagnética de Faraday. El caudalímetro electromagnético SS316 tiene una serie de características excelentes y puede medir flujo sucio y corrosivo.
Ventajas del caudalímetro electromagnético:
(1) El canal de medición es un tubo recto liso que no se bloqueará y es adecuado para medir fluidos bifásicos líquido-sólido que contienen partículas sólidas, como pulpa, lodo, aguas residuales, etc.
(2) No hay pérdida de presión causada por la detección de flujo y el efecto de ahorro de energía es bueno.
(3) El caudal volumétrico medido en realidad no se ve afectado significativamente por los cambios en la densidad, viscosidad, temperatura, presión y conductividad del fluido.
(4) Gran rango de flujo y amplio rango de calibre.
(5) Se pueden utilizar fluidos corrosivos.
Desventajas del caudalímetro electromagnético:
(1) Tiene ciertas limitaciones. Solo puede medir el flujo de líquido de medios conductores y no puede medir el flujo de medios no conductores.
(2) La instalación y depuración son más complicadas que las de otros medidores de flujo y los requisitos son más estrictos. No debe haber vibraciones ni campos magnéticos fuertes en el lugar de instalación. Durante la instalación, el transmisor y la tubería deben tener un buen contacto y una buena conexión a tierra. El gas que queda en el tubo de medición debe evacuarse durante el uso; de lo contrario, se producirán grandes errores de medición.
(3) Cuando se utiliza para medir líquidos viscosos con suciedad, materia pegajosa o sedimento adherido a la pared interna del tubo de medición o al electrodo. Si la suciedad del electrodo alcanza un cierto espesor, es posible que el medidor no pueda medir.
Los caudalímetros electromagnéticos se utilizan ampliamente en la inyección de agua en campos de petróleo y gas, tratamiento de aguas residuales, fabricación de papel, suministro y drenaje de agua municipal y otros campos.
Hay dos tipos de medidores de flujo másico: tipo directo y tipo indirecto. Los medidores de flujo másico directo utilizan principios directamente relacionados con el flujo másico para medir. Actualmente, sólo hay dos tipos de caudalímetros másicos, los caudalímetros másicos térmicos y los caudalímetros másicos de fuerza Coriolis, que están disponibles comercialmente. Los medidores de flujo másico indirectos son los más populares con compensación de presión y temperatura.
Ventajas del medidor de flujo másico térmico (diferencia de temperatura constante TMF):
(1) La válvula de bola es fácil de instalar y desmontar y se puede instalar bajo un paquete de presión.
(2) El valor medido no se ve afectado por la presión y la temperatura.
(3) Responda rápidamente.
Defecto:
(1) La precisión no es tan buena como la de otros tipos de medidores de flujo, generalmente 3%.
(2) El ámbito de aplicación es limitado y solo se puede utilizar para medir gases secos no explosivos, como aire comprimido, nitrógeno, argón y otros gases neutros.
Medidor de flujo másico Coriolis (CMF)
El caudalímetro másico Coriolis es un caudalímetro másico directo que utiliza el principio de fuerza de Coriolis que es proporcional al flujo másico cuando el fluido fluye en un tubo vibratorio.
Ventajas de los caudalímetros másicos Coriolis:
(1) Mida directamente el caudal másico con alta precisión.
(2) El valor medido no se ve afectado por las propiedades físicas (densidad, viscosidad).
(3) No existen requisitos para las secciones de tubería recta delantera y trasera.
(4) Puede medir varios fluidos no newtonianos y sueros viscosos y que contienen partículas.
Desventajas del medidor de flujo másico Coriolis:
(1) Es pesado, voluminoso y caro.
(2) El punto cero es inestable.
(3) Sólo limitado a calibres pequeños y medianos.
