天然气流量计量与仪表选用(1)

天然气 6.0% 水电 核电 天然气 6.45% 0.9% 2.82%
水电 核电 新能源 9.0% 1.0% 4.0%
煤炭 59% 石油 21.0% 煤炭 67.12%
水电 10.0%
2010年能源消费比例
核电 3.2% 新能源 6.5%
石油 22.71%
2003年能源消费比例
天然气 8.6%
煤炭 51.0
一. 我国天然气工业的发展
2、西气东输、川气东送工程 • 随着国民经济的快速发展，能源结构进行战略性调整已迫在眉 睫。从我国能源消费结构现状来看，总趋势是煤的比重在不断 下降，天然气比重在不断增加。但天然气的比重仍很低，长期 徘徊在3％左右，约为世界平均值的1/7，工业发达国家一般为 30-40%。这从另一个侧面表明我国发展天然气有很大的扩展空 间。西气东输工程的启动就是我国能源结构调整的序幕，在 2015年前后，预计天然气的比重达到10%以上。 • 西气东输、川气东送是上中下游一体化的特大型国家基础工程。 随着“西气东输”等工程的建设和投入运营，中国对天然气的 需求增长将保持在每年15％以上，2010年将达到1000亿立方 米以上，比2000年提高4至5倍。
一. 我国天然气工业的发展
西气东输场站
LNG运输船
一. 我国天然气工业的发展
• 2008年，国内天然气总产量为775亿立方米，进口 天然气44亿立方米，约占天然气消费总量的5.57% • 截至 2008 年底，中国油气管道总里程已增至 6 万 公里，其中原油管道约 1.7 万公里，天然气管道约 3.1 万公里，成品油管道约 1.2 万公里，初步构成 覆盖全国的油气管网。 • 到“十五”末期，中国将初步建成全国的天然气 骨干管网，由此必然带来终端销售市场的高潮。 国家天然气发展总体规划确定，通天然气城市在 2010年增加到270个城市，21世纪中叶，全国70 ％的城市将通上天然气。
二、天然气计量标准简介
• AGA NO8天然气和其它烃类气体的压缩性 和超压缩性 提供了天然气和其它烃类气体压缩因子和超压 缩因子的详细资料。美国气体研究院（GRI） 主持完成。 • AGA NO9（草案）用多声道超声波流量计 测量气体的流量 超声波流量计测量天然气流量是一项新技术， 由于准确度高和维修费用低，已经应用的越 来越普遍。
二、天然气计量标准简介
• 计量站的容量为流量大于500m3/h（标态），工 作压力不小于1bar（0.1MPa）（表压）标准包括 以能量单位结算的内容，它提供发热量的测量方 法。由于计量站由多种设备组成，标准假设每一 种设备要满足CEN或ISO标准。 • 3、我国天然气计量的相关标准情况 • 我国天然气的贸易结算只有个别情况采取能源计 量计算，其它普遍采用流量计量（体积或质量） 贸易交接。 • 天然气输气管线大流量计量大都采用标准孔板法， 计量手段单一。
一. 我国天然气工业的发展
• 集气站的功能是将几个至十几个单井集中到站进 行净化处理，脱去天然气中的水分和酸性气体， 这些工艺过程需要的仪表与化工厂相类似，有压 力，温度，流量，液位，界位，天然气密度，露 点等检测和控制。等等。 3、天然气处理厂的DCS集散控制系统 • 天然气处理厂包括天然气分离厂，液化轻烃加工 厂，天然气、轻烃储罐区，热电联供设备，含油 污水处理厂等。它的检测和控制系统除了保证各 工厂平稳运行，还要考虑到全系统的热量和质量 平衡以达到对给定原料气为最经济的生产过程控 制。
二、天然气计量标准简介
• 以下是美国材料与实验协会（ASTM）有关燃气标 准 • ASTM D1070-85（1989）气体燃料比重的试验方 法 • ASTM D1071-83（1988）气体燃料试样的测量方 法 • ASTM D1072-80燃料气中的总硫含量的测试方法 • ASTM D1142-86用露点温度法测定气体燃料的水 蒸气含量的试验方法 • ASTM D1145-80天然气的取样方法（1987年作废）
江西省计量测试研究院
报告内容
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我国天然气工业的发展 天然气计量标准简介 天然气的流量计量与仪表的选用
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关于天然气的能量计量
一. 我国天然气工业的发展
1、二十一世纪为天然气的世纪，天然气是优质的 燃料和化工原料。 •作为燃料，燃烧完全，单位发热量大，燃烧后产 物对环境影响小。 •作为化工原料，洁净，质优，成本低，可用它生 产多种精细化工产品和高附加值产品。 •天然气在世界能源结构比重不断上升。据统计 1970年为17.7%，1980年为18.8%，1990年为 21.5%，2000年为22.3%。有数据证明，2008年 石油占世界能源消费比重（34.8%）已低于2007年 （35.5%）的水平。而天然气在2008年的比重已达 到24.1%。
二、天然气计量标准简介
2、欧共体天然气计量相关标准的情况 • 欧洲标准委员会（CEN）于1988年发布一项天然 气计量站的基本技术要求的标准：EN1776（Gas supply systems-Natural Gas measuring stations-Functional requirement）Dec1988 • 标准反应了欧共体天然气计量系统的标准要求的 最新情况，它包括的引用标准比较全面地给出欧 共体天然气计量相关标准情况。 • EN1776主要包括天然气输气计量站的设计、建设、 投用、操作和维修方面的基本要求。
二、天然气计量标准简介
• ASTM D1945-91用气相色谱法的天然气分析方法 • ASTM D2725-87天然气中硫化氢的测定方法 亚 甲蓝法 • ASTM D3031-81（1986）用氢化反应测定天然气 中总硫的试验方法 • ASTM D3588-89计算天然气发热量及比重的试验 方法 • ASTM D4084-82（1988）天然气中硫化氢的测定 方法 醋酸铅反应速率法
一. 我国天然气工业的发展
• 目前，天然气计量有两种：质量计量和能量 计量。 • 在工业发达国家两种计量方法都在使用。一 般是供需双方以合同方式约定质量指标，如 发热量、硫化物含量、主要组分含量、烃露 点和水露点等，或按法定要求的质量指标以 体积（质量）或能量的方法进行交接计量。 • 我国天然气贸易计量方法是在法定要求的质 量指标以体积或能量的方法进行交接计量。 目前大多还是采用体积（质量）计量方法。
二、天然气计量标准简介
• 在天然气计量的相关标准中，流量计量标准是主要的，另 外还包括天然气密度，组成，发热量，压缩因子等相关参 数的测量和计算标准。此外还有仪器仪表、设计及安全等 标准。 • 1、北美天然气计量相关标准的情况 • 美国石油工业发达，天然气计量技术先进，有严格完善的 法规、标准和先进的计量设备。据介绍加拿大的主要输气 公司（NOVA）采用的是美国标准。 • 1978年美国通过了天然气法，统一各州和联邦政府之间的 天然气价格，规定了以每立方英尺实际的能量含量作为天 然气买卖的基础，改变了天然气传统的计量方式，这种新 的计量方式是结合天然气的质量计量和发热量测量两种独 立的测量系统而产生一个新的天然气能量测量系统。
2.1天然气计量系统的主要特点和基本要求
• • • • • • • •
1、防爆要求 2、不中断供气要求 3、工况的多样性 4、不同的准确度 5、计量系统不同的输出量类型和计量单位 6、天然气组分变化 7、超压缩因子变化 8、实流校准
一. 我国天然气工业的发展
2.2上游气田检测控制仪表的要求 1 单井计量和监控技术 • 监测单井的产气量，产液量，压力，温度和 含水率等参数，井口的检测仪表处于极为恶 劣的工作环境下，如高压（45MPa以上）， 腐蚀（ 含CO2、H2S等腐蚀介质 ）混相 （含有轻烃类和饱和水蒸气等）。 2. 集气站的过程检测和 SCADA(Superrisory control and data acquisition)(管理控制数据采集系统)
柴薪
100年 2010-2020年 世界第一能源 天然气 19世纪的煤炭 世界第一能源 预计40年 20世纪 的石油 60年
世界第一能源
一. 我国天然气工业的发展
2、我国天然气工业现状 • 由于我国天然气储量比较丰富，可供开发的资源 基础雄厚，天然气远景储量达38万亿立方米，其 中陆上占79%，海上占21%。加上天然气探明技 术和开采技术不断提高，我国本土天然气探明储 量和产量也会有较大的提高。预计到2020年我国 累计探明天然气储量10万亿立方米，天然气产量 1500亿立方米以上。 • 虽然我国有丰富的天然气资源，天然气的利用却 严重滞后。在目前我国的能源消费结构里，煤炭 占67％，石油占20％，而天然气却只占3.4％，远 低于23.5％的世界平均水平。加大天然气在能源消 费结构中的比重，既有利于促进节能减排，又能 够维持经济与社会可持续发展。
一. 我国天然气工业的发展
2.3、过程检测仪表的特殊性 • 天然气是易燃易爆气体，需要提供安全保护仪表 如可燃气体报警仪，自动灭火系统和工艺过程中 连锁应急关闭系统等。 • 全过程环保控制。如H2S、CO2，水中含油，水 中含醇等控制生产过程的分析仪表。 • 耐候性要求。检测仪表需要耐高压、耐冲蚀，防 冻、承受高温差冲击等。 • 可靠性、安全性和防盗性要求。要防止天灾、地 震、管线腐蚀、断裂等造成的外漏引起的火灾和 人员伤害，又要防止人为偷盗并引起停产、停输 事故。要有天然气泄漏的预警系统，保证安全运 行。
一. 我国天然气工业的发展
• 全球天然气可采储量截止2009年1月1日达177万 亿立方米，2000年全球天然气年产量为2.5万亿立 方米，到2030年则有望达到5.1万亿立方米。目前 年产量约为3万亿立方米。 • 为克服天然气生产地区和消费地区地理位置相距 遥远的困难，液化天然气（LNG）已成为天然气 国际贸易中的重要产品。最新公布的《BP世界能 源统计2009》数据显示，2008年全球LNG贸易流 总量为2265.1千亿立方米，同比增长1亿立方米。 而其价格已经可以与油品竞争。
一. 我国天然气工业的发展
2.2、天然气长输管道的检测控制仪表的要求 • 管道自动控制采用SCADA系统。首末站， 中间压气站和分输站控制系统按无人操作有 人值守的原则设计。实现全线管道输送工艺 过程的监控，调度管理及优化运行。 • 天然气作为一种商品在气田的外输首站需经 商品计量交接给天然气长输管道公司，管道 公司将天然气输送到沿途各省市的天然气公 司，然后将天然气销售给各类用户。这些过 程都必须经过科学、准确、公正的计量。
石油 20.7%
2020年能源消费比例
一. 我国天然气工业的发展
2、天然气工业对过程检测仪表的需求 • 天然气是埋藏于地下，通过天然气井开采出来的 烃类和非烃类混合气体的总称。必须经集气，气 液分流，单井计量，脱硫，脱水,回收轻烃，膨胀 制冷，换热，吸附和精馏，外输计量等工艺加工 处理过程后才能保证气体混合物的露点，水含量， 热值含量，CO2和H2S的最大允许浓度等技术规 定，成为天然气管道公司，管道公司作为储运部 门将天然气输送到各城市，由城市天然气公司经 管网销售给用户。整个天然气集输，加工处理， 储运销售，综合利用需要众多的过程监测控制仪 表。
二、天然气计量标准简介
设计
建设投产
天然气 计量标准
安全环保
操作维修
检验检定
二、天然气计量标准简介
• AGA NO2定排量式流量计（容积式） 适用于大容量气体体积测量的膜式、容积式流 量计。 • AGA NO3/ANSI/API2530天然气孔板流量 计。 • AGA NO4关于记录图表的技术报告。 • AGA NO5燃气的能量测量 提供将气Leabharlann Baidu质量单位换算成能量单位的方法， 是AGA NO3和其他体积或质量测量的补充。 • AGA NO7涡轮流量计测量燃气。
一. 我国天然气工业的发展
• 随着管道建设和储运技术的进步，输气成本也在 不断下降，因此天然气的贸易量亦在上升。目前 已经达到约7000亿立方米，约占总量的20%。 • 两大动力促进天然气消费的增加：一是各国政府 为保护环境正在大量的以天然气替代传统的能源 煤炭和成品油；二是开拓天然气新的应用领域 （如作为车用燃料）。 • 据BP能源统计的数据，截至去年底，全球原油剩 余探明储量为1.258万亿桶（不含加拿大油砂）。 按2008年的年开采速度计算，可开采42年。以同 样方式计算，现有天然气储量能满足60年的开采 ，而煤炭储量可生产122年。