探测天然气中水的携带

从井中开采出来的天然气含有水分。在将气体输送到管道中进行分配之前，必须尽可能多地除去水，以消除残留，并提醒操作人员注意检测到的剩余水(见图1)。

图2卧式油气水分离器。图片来源:Endress & Hauser[/caption]

分离器可以有许多名称，如液体分离器、油分离器、水和油分离器等，但最常见的分离器是分离气体和液体的两相装置，或者分离气体、油和水的三相装置。

控制分隔符

仪表(见图3)和控制系统需要测量和控制分离器中的各种过程。分离器中的温度和压力是互补变量，需要对质量流量测量进行校正。由于工艺操作和安全条件，分离器需要严格的压力/温度监控。为了保证分离过程的合适条件，始终需要进行温度监测。

系统必须控制流入的流量，以确保气体和液体的流速足够低，从而实现重力分离和汽液平衡。

温度也需要控制，因为如果管道壁或储罐的温度降低到气体中水蒸气的露点以下，水就会开始在那些寒冷的表面凝结。如果是这样，天然气与液态水结合会形成甲烷水合物，可能堵塞阀门、配件甚至管道。

无论在石油或天然气处理设施中使用哪种类型的分离器，正确控制液位对于确保稳定、高效和安全的操作至关重要。为了实现这一目标，无论过程的可变性和流体的特性如何，都需要可重复的液位测量。这包括不希望出现的情况，如高粘度、泡沫和乳液层厚度超过2英寸(5厘米)或拖拽固体(沙子或岩石)。

理想情况下，气体和液体在容器内适当的压力和温度下达到平衡状态。在水平分离器中，溶液气体爆发的液体保留时间的工业标准在1至3分钟的范围内。

尽管分离器是高度仪表化的，但控制流量、压力和温度以最大限度地生产无水、管道质量的天然气是一项艰巨的任务。在许多分离器中，来自仪表的数据被发送到流量计算机，其工作是分析所有数据并确定需要调整的变量(如果有的话)。

虽然分离器的目的是去除天然气中的所有水分，但有时会发生水的携带，这种情况必须迅速检测到，以提醒操作人员。

一个流量计

Endress+Hauser最近开发了一种新型超声波流量计(见图4)，用于测量天然气和其他工艺介质的流量。proonic Flow G 300/500内置压力和温度传感器。来自这些传感器的输入与测量的声速相结合，以计算补偿流量，压力和温度测量可以通过两个数字通信链路之一单独传输:HART施加于流量计的4-20 mA质量流量过程变量输出或Modbus RS485。

流量计提供了一个“先进的气体分析”软件包选项来计算额外的参数和过程变量。例如体积流量、修正体积流量、能量流量、热值、沃伯指数、气体类型、摩尔质量、甲烷含量(%)、密度和粘度。

顺便提一下，沃比指数是衡量燃料气体的互换性及其输送能量的相对能力的指标。

该软件还可以通过分析传感器测试点，如信号强度、流量不对称和接受率，来检测水的携带。一旦检测到，这种情况可以通过两种方式之一提醒操作人员。第一种是通过内置继电器，第二种是通过数字通信链路。

许多分离器在气体出口有一个除雾器，它本质上是一个类似于丝网过滤器的装置。它的目的是捕获液体(所有液体，而不仅仅是水滴)，并将其排出或滴入分离器的保持部分。这些装置的大小是根据流速和液体性质来决定的。消除器的尺寸必须正确，以便在不牺牲流量和分离器保留时间的情况下有效地捕获大部分液体。

通过使用超声波流量计检测液体携流，我们完成了几件事:

1. 了解除雾器的工作效率与气体流速的关系
2. 如果“湿度诊断变量”发生阶跃变化，则可能表明除雾器损坏
3. 没有进行适当的气液分离，应评估分离器的性能。控制系统可调节排料循环时间和保留时间，或调节排气口背压。

检测液体携带可以使生产商调整分离过程。下游工厂是为特定的天然气特性而设计的，由于后处理和能源浪费，湿气可能导致工厂的运营成本更高。

流量计提供了专用流量计算机提供的大部分数据和计算，使过程工程师更容易了解分离器性能并更有效地控制它。

流量计的详细信息

该流量计(见图5)测量干湿气体精度为±0.5%，即使工艺和环境条件波动很大。它的工作温度可达302°F，压力可达1450 psi。所有受潮部件均由不锈钢制成，符合NACE MR0175/MR0103的严格要求。超声波换能器也有2级钛材料。

流量计的测量系统已根据IEC 61508 (SIL)开发，它也优先用于与安全相关的应用。它还将Endress+Hauser的心跳技术集成到流量计中，从而实现具有最高诊断覆盖率的永久自我诊断。它还可以根据DIN EN ISO 9001:2008实现TÜV认证的设备验证，而不会中断过程。

流量计的变送器包括一个标准的web服务器，可以从任何能够承载web浏览器的设备(如笔记本电脑、智能手机或平板电脑)直接访问现场数据。通过HistoROM存储数据可确保最大的数据安全性。

控制油/气/水分离器从天然气中提取水是困难的，因为控制系统和流量计算机只能推断水的含量。来自Endress+Hauser的新型流量计产生了丰富的信息，仪器工程师可以使用这些信息来检测水的携带，并更好地了解特定分离器的工作方式以及如何改进其控制。

原创内容可在石油与天然气工程．

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