选择天然气流量计
天然气输送链的不同部分需要不同的仪器，如差压(DP)、超声波和科里奥利流量计。
在过去的几年里，美国的天然气产量有了巨大的增长，其中大部分来自水力压裂。根据美国联邦能源情报署(EIA)的数据，干天然气运输量从去年的1万亿英尺增加到去年的1万亿英尺3.2000年达到5万亿英尺3.2010年，产量在10年内增长了12倍。EIA预测，到2035年，页岩气将占美国天然气总产量的近一半(见图1)。
流量测量在供应链的各个环节都是至关重要的。在许多这些方面都需要财政和托管转移的测量，但进行这些测量的适当工具各不相同。
财政计量与托管转移
托管转移是财政计量的两种形式之一。另一种是分配，定义为“通常不受买卖合同约束的两点之间的货物转移”，而托管转移是根据买卖双方之间的合同义务进行的，可能需要遵守由测量标准定义的准确性、可重复性、线性或不确定性标准，例如美国燃气协会(AGA)美国石油学会(API)、国际标准化组织(ISO)、GOST(俄罗斯等效API)等。
所有形式的财务测量都可能受到产品质量、流体性质和成分、操作参数、维护方法和技术类型的影响。
虽然气体保管-转移流量测量可以在从井口到交付或销售地点的整个过程价值链的任何地方进行，但为了使测量的不确定性最低，它通常发生在稳定的、可预测的单相位置或物理上离散的移交点(例如，平台/生产出口位置、管道入口/出口、终端入口等)。这些位置通常提供了有利的条件，大多数流量测量设备可以在一定程度上具有可预测性和可重复性。
对财政计量不确定的处罚
所涉及的气体的巨大价值使得准确性至关重要。在目前的天然气价格下，测量3亿英尺的误差为1%3.每天的天然气量可以导致每年约200万美元的差异(见图2)。
可用的技术
这里讨论了三种技术:差压(DP)、超声波(两者都测量体积流量)和科里奥利(直接测量质量流量)。简单的体积流量测量技术并不是唯一的考虑因素，因为最终的测量——以及客户支付的费用——是输送的能量。因此，准确、可重复地测量天然气流量需要同时测量其他几个变量，包括压力、温度、密度和气体成分。
DP米
DP仪表通过校准孔板(通常是流板)测量体积流量，价格便宜，概念简单。它们被广泛接受，并且不受线尺寸的限制。虽然不是最精确的仪器，但就其使用目的而言，它们是可以接受的，并且校正到标准条件的计算是众所周知的。
DP表只测量差动压头。要测量质量或体积流量，必须对密度(质量)或温度、压力和气体成分进行校正，以获得标准读数。除非更换孔板，否则它们的降压很低。此外，它们容易受到污垢的影响，污垢会部分阻塞孔板，导致仪表读数高。防止DP仪表结垢的唯一方法是定期派人去检查孔板，这在劳动力方面是昂贵的，并且可能意味着生产中断。此外，DP仪表对流量剖面很敏感，需要相当长的直行下入或上游流量调节剂。它们也会产生中等到较大的压力损失，而且它们不如其他技术(如燃气轮机、超声波或科里奥利流量计)精确。使用DP仪表进行保管转移在北美由API 14.3/AGA3管理，在全球由ISO 5167管理。
科里奥利米
科里奥利流量计直接测量质量流量和密度。它们不需要流体性质的压力和温度补偿。它们具有宽关比，不会经历性能或校准漂移。它们在产物密度不稳定的地方工作得很好，例如，临界相乙烯。与DP和超声波流量计不同，它们不需要流量调节。此外，大多数科里奥利仪表都具有自我诊断功能，可以检测到何时开始犯规(它们表现出基线频率响应的变化)，而无需派人去打开和检查仪表。此外，科里奥利计可以检测两相流的开始。
科里奥利流量计体积大，价格相对昂贵，并且会产生压降(见图3)。此外，它们的尺寸通常不能大于16英寸。(实际上，通常比安装它们的管道小一到两个管道尺寸，这有助于压降)。由于这个原因，它们通常被限制在对压降关注有限的应用中。
有趣的是，虽然科里奥利计会给出密度读数，但在许多市场中，大部分计算都是根据标准体积完成的，这意味着仍然需要测量温度、压力以及气体成分。使用科里奥利米进行监护转移是由AGA-11管理的。
超声波米
超声波流量计测量体积流量。其优点包括标准体积流量精度为0.35%至0.5%，可选0.25%，压降可忽略不计，调节能力强。高降压使它们适用于流量变化较大的应用，这意味着单个超声波仪表可以取代多个其他仪表(见图4)。
超声波仪表的局限性包括需要足够的直行上游或流量调节器。由于超声波仪表的精度取决于仪器内部流动轮廓的精度，因此用于监护转移应用的超声波仪表通常至少使用四条路径。目前已经推出了一些六路和八路流量计，但研究(Klaus Zanker, Letton Hall Group和Tom Mooney, Emerson过程管理(现与BP合作))在第30届国际北海流量测量研讨会(2012年10月23日至26日)上发表的“提高气体超声波流量计性能的限制和可能的解决方案”表明，超过四路流量计的效果微乎其微。
有些米有四条以上的路径。然而，额外的路径通常作为一个单独的流量计在同一流量计本体内提供，作为检查仪表整体运行的一种手段(见图5)。事实上，有一个八路径的仪表，本质上是一对冗余配置的四路径仪表。
许多超声波仪表的一个重要特点是其内置诊断，这使它们能够检测液体(两相流)，污垢积聚，堵塞和其他问题的存在。而且由于它们测量气体中的声速，它们可以帮助提供对其他仪器(如气相色谱仪)的完整性检查，并检查系统中其他地方数学转换为标准压力的准确性。超声波计不断地测量流动气体中的声速。该装置内置的流量计算机功能还可以根据压力和温度变送器以及气相色谱仪(GC)的输入数据计算声速。计算值和实测值之间的任何不一致表明系统中的某个地方存在问题。
超声波流量计在检测两相流方面非常有效;液体的存在通常表明系统的其他地方有问题(或者超声波计安装在错误的位置)。突然出现的液体可能表明天然气加工上游的分离设备出现了问题，而天然气加工下游的天然气流中凝结出的任何乙烷或丙烷都是本应作为液体分离出售的产品，这表明天然气加工厂存在工艺问题。使用超声波仪表进行保管转移是由AGA-9和ISO/DIS 17089-1管理的(见图6)。
流量计算机
流量计算机测量，监控，并可以提供控制气体流量的所有类型的仪表。他们通常是强制性的监护权转移申请。流量计算机接收来自DP或超声波气体仪表的体积流量测量数据，以及温度和压力，并计算流量。为了计算能量流，流动计算机需要气体成分(甲烷和重碳氢化合物的百分比，以及任何氮和二氧化碳)和密度的信息。由于科里奥利计直接测量质量流量，因此大部分计算可以由该仪器内置的流量计算机完成。
流程计算机还充当记录管理员，记录日期和时间、瞬时、小时和每日数据。它将带日期/时间戳的卷记录存储在内存中，时间足够长，以便主机系统检索这些记录，并且在检索失败时有足够的时间进行人工干预。
页岩气则不同
值得注意的是，正在推动能源行业转型的页岩气在几个重要方面与传统天然气不同。首先，它的甲烷含量可能低于50%，而传统天然气的甲烷含量为85%。其余的通常是重碳氢化合物:乙烷、丙烷、丁烷、异戊烷和正戊烷等。由于页岩气井的进出频繁，其成分在几小时内就会发生变化。此外，它通常伴随着大量的水和二氧化碳2H2S和沙子。
收集页岩气
页岩气开采和分离的确切步骤顺序因地而异，但以下描述给出了总体思路。
页岩气田通常由多口井组成，这些井通过相当小的直径管线为卫星输送天然气，没有一口井的天然气量足以证明高端流量计的成本是合理的。DP表是这里的选择，因为它们简单而便宜。没错，它们可能会被污垢弄脏，被多相流弄混，但它们不会被用于财政计量;而是帮助作业者跟踪不同井的运行情况，从而选择启停井。只要精度是合理的，可重复性是可接受的，一个DP计是合乎逻辑的选择。
从卫星滑块中，收集的气体进入抽采罐或砂池，在那里去除大块液体和颗粒，然后通过6- in或8-in流量计(通常也是DP流量计)。管道。只要系统不太用力，液体或污垢被带入流量计，这就可以很好地工作，这可以减少孔板尺寸，使仪表读数高。
从蒸馏罐，气体流向脱水机以除去水蒸气，也可能流向微膜分离器以除去多余的CO2。接下来，气体进入天然气液体分离器，可能还有脱烷器和/或H2分离器。这些通常是8到10英寸。在这里，科氏流量计或超声波气体流量计可能是一个很好的选择，因为它们涉及到很大的关降。
随着气体的流动，管道尺寸趋于增大，这就是超声波燃气表发挥作用的地方。例如，它们非常适合低温气体处理厂的输入和输出，以及发电厂等大型工业用户的饲料。
当天然气输送到比发电厂或低温气体发电厂更小的用户时，管道尺寸趋于减小，此时科里奥利仪表开始重新出现。
虽然需要将流量转换为标准体积，但页岩气的可变性使得必须使用气相色谱，这是确定所输送气体热值的唯一方法。虽然科里奥利计可以提供气体密度的信息，但GC仍然需要获得每磅btu的数字;GC是昂贵的，并且倾向于保留给有足够的容量来证明其成本合理的地方。
管理挑战天然气供应链的每个阶段都有自己的挑战和机遇，无论是财政还是保管转移。在选择流量计供应商时，明智的做法是考虑能够提供尽可能多的组件(包括多种仪表类型)的供应商，以便在从井口到最终客户的供应链的每个步骤中获得最合适的设备的公正建议。
丹·哈克特是艾默生过程管理公司Daniel Ultrasonic Meters的高级业务发展总监。他在碳氢化合物流量测量方面拥有超过30年的经验，并在艾默生工作了20年，在那里他管理全球的流量测量产品和系统。他是AGA传输测量委员会的成员，该委员会负责AGA 9:通过多径超声波仪表测量气体。
-参见下文增刊中的其他文章。
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