标准规范下载简介
SY／T 7441-2019 水下多相流量计设计、测试和操作推荐做法.pdfICS75.180.10 E.94
（民共和国石油天然气行业标准
铁路成蒲线引入成都枢纽西环线船槽主体结构及防水施工方案（2020）2020－05－01实施
8.1 概述 8.2 设计验证 8.3 鉴定测试 6 8.4 工厂验收测试 17 8.5 性能测试 8.6 集成和安装保证 · 20 调试 ...21 9.1 概述 · 21 9.2 仪表调试和配置 .. 21 操作和维护 .... 24 10.12 在位检查 · 24 10.2配置参数跟踪审核 · 24 10.3 维护 25
目流量计设计、测试和操作推荐
下列缩略语适用于本文件。 DP：差压（differentialpressure） EFAT：扩展工厂验收测试（extendedfactoryacceptance test）
下列缩略语适用于本文件。 DP：差压（differentialpressure） EFAT：扩展工厂验收测试（extendedfactoryacceptance test）
4多相流量计（MPFM）应用
MPFM位置一定程度上取决于其应用场合和油气田总体布局。可选位置包括作为安装在采油树 上（通常作为油口管模块/流动模块/可回收模块的一部分）、跨接管上及安装在管汇上。 仪表应用和设备尺寸通常影响或决定最佳安装位置。各井专用的MPFM可安装在采油树、跨接 管或邻近管汇上用于连续测量。间断测量可以在管汇实现，管汇可调节单井流向使其通过单个流量 计。单个流量计可包含多口井的相关PVT数据。当特定井的流体流过该流量计时，可获取该井数据。 该方式可能不适用于连续单井跟踪测量。 单个流量计的费用和可靠性可能影响采用单个或多个流量计方案的决策。根据应用场合不同，多 个流量计可能需要额外的操作管理。 各类油气田布置宜考虑安装和回收MPFM及其电子模块的通道（见7.3）。机械接口详见5.8。对 安装在采油树和跨接管上的流量计的干预作业可能仅影响特定位置的生产。如没有旁路或邻近结构物 不允许在其上部作业时，从管汇回收流量计单元可能需要多井关断。这可能发生在没有双重隔离和无 法满足完整性保障的情况。带旁路管线的管汇设计宜保证在流量计关断或回收时，能维持最大生产。 推荐的上下游流动几何特性依赖于所采用的计量技术，其通常由仪表供应商提供，宜作为仪表安 装位置的考虑因素。此外，所有应用场合均宜解决腐蚀问题，如可能产生旋流的高速湿气。仪表位置 还受化学药剂注入点、管道配置及同节流点距离的影响，其会进一步影响流量计性能（详细设计参考 见5.3）。
由于MPFM针对不同流体采用不同计量技术获取不同参数，因此没有一个统一的标准技术。用 户应熟悉APIMPMSCh.20.3中描述的不同原理和计量技术。制造商应提供流量计的功能说明书。 该说明书应详细描述决定多相流测量组分的方法。制造商应解释所采用的具体技术，并规定输人要 求和测量要求。此外，还应提供根据现场实际计量确定成分流速，流动模型和输入参数配置的概要 说明。 说明书应清晰阐述流体计算过程要素。功能规格书应描述仪表尺寸选型、性能测试、检验和确 定不确定度的基础。计量不确定度应根据输入数据、传感器标定、流动模型假设及所有其他相关未知 量确定，流量计量方法应对其详细说明。责任工程师应与设备供应商合作，理解流体计算中的主要 参数。 在制造商、第三方装置及安装现场的性能测试，应满足功能规格书要求的限制。此外，如果无法 再现适合的典型条件，测试的设计 的特定技术存在的限制
MPFM应遵循APISpec17D使用条件和产品规范等级进行设计。流量计规格书的相关信息
力等级、温度等级、酸性工况和标记、产品规范等级等。 责任工程师应至少向仪表供应商提供： 期望/要求设计寿命。 流量计位置、方位和管道配置。 一水深。 详细说明生产情况中预计的油、水和气流速。 一流量计生命周期内不同生产条件下预计的流体压力和温度，包括关断压力和温度及不同生产 情形下仪表安装处的流体的压力和温度。 预计出沙率。 提高采收率技术和出水可能引起的变化。 油气田寿命，即考虑冲蚀、腐蚀、疲劳和所有相关失效模式后预计的免维护流量计寿命。 任何影响MPFM的特殊的关断/启动工况，包括水合物抑制剂的注人、气举变化、注水变 化和其他化学抑制剂的注入。 用于确定材料兼容性和酸性工况的流体组分；指出结蜡或沥青的析出的可能性，蜡和沥青 质会附着于流量计内表面；给出所有可能影响MPFM计量性能的流体性质（如乳化剂黏稠 度)。 应提供用于流量计参数配置（包括相关PVT数据和其他与流量计类型相关的输入参数）的 流体特性。 与生产系统界面，包括材料界面、控制系统、电力和可回收的设备。 在可能的情况下应向流量计制造商提供所有相关流动保障研究，包括5.5的系统灵敏度分析结 如具备条件还可提供流体PVT信息和静态模型方程结果。由于出水、气举的增加、与其他油气 和生产区域产物的混合造成的生产流体和盐度的变化，会影响流量计模型和参数配置。
由于多相流计量使用的计量技术多种多样，尺寸选型数据的使用方式也有所不同。不同技术的共 司点在于掌握的数据量及其可靠性可极大提高流量计尺寸选型的准确度。责任工程师应确保向流量计 供应商提供尽可能的流速和PVT数据，以保证完成细致的选型。腐蚀也会影响尺寸选型，该间题应 予以解决。尺寸选型可用于从标准范围内选取最合适的流量计，以及确定流量计在测量范围内如何工 作。流量计尺寸详见APIMPMSCh.20.3。 及早确定流量计尺寸有利于适时将流量计单元集成到水下结构中。流量计的尺寸和可回收性能影 响其安装位置、电力和通信接口、采油树和（或）管汇布置及操作策略。流量计的应用及操作策略应 用于确定MPFM尺寸。如MPFM用于多井计量，则尺寸选型应包括每口井的详细信息。提供油气田 所有井的信息使流量计的互换性和通用的备用程序成为可能。 不宜混淆尺寸选型和性能的概念。尺寸选型与流量计量程比的确定和其生命周期内的预计流速相 关。此外，尺寸选型还能解决由高流速及夹带颗粒引起的冲蚀问题，流量计性能同测量精度及不确定 度相关（见8.5）。由于各种因素影响，即使尺寸选型合适的流量计也可能不能完全满足性能要求，见 表1。但是，高性能流量计由于尺寸选型的不合适，也无法满足全流动条件范围内的计量要求。应综 合考虑尺寸选型和性能，以确保选用最合适的流量计，
流量计性能是一门宽泛的科学，主要考虑仪表不确定度，并与APIMPMSCh.20.3有很多 针对多相流计量技术、流态及仪表应用的复杂性，应采用性能策略。本节详细阐述流量计性能
略应考虑的核心因素，可帮助使用者建立管理文档。该文档应涵盖应用需求、可用流体数据、要求的 仪表尺寸选型数据、计量不确定度和测试计划等，用于检验仪表各方面性能。设计验证和测试见第
表1流量计性能策略考虑因素
流量计性能策略的首要因素是明确定义应用场合，其应用于定义不确定度要求。可以通过调产、 油藏管理、生产管理（如流动保障）和经济要求共同决定。此外，上述未列出的特定应用可能需求额 外设计参数。这可能需要进一步同其他学科（包括流动安全保障和油藏工程）进一步协商决定。该定 义和不确定性要求应构成所有后续测试的基础，并对调试和运行测试具有决定性影响。 设计和配置参数的质量影响流量计性能。如5.1所述的制造商的功能说明书，应提供影响不确定 度的关键因素的综合数据。单相流速的计算通常需要对一系列流动参数的测量，根据流动特性（如流 速）确定流态的模型，被测液体的详细组分及使用上述数据进行相流速计算的算法。在操作温度和压
采用的压缩性和饱和度方程建立标准温度压力下的最终油气水体积。功能规格书应包括流动计算所有 方面的相关信息。 流体测量涉及的每个步骤都有内在固有的不确定度或可能的取值范围。流量计性能的全面 评估应同时考虑设备的定量不确定性和系统数据的可靠性。更多关于流量计不确定度的信息详见 APIMPMSCh.20.3。应尽可能进一步寻求该学科的指导做法。 性能测试是基于不确定性要求，其目的是在全量程内检验流量计性能，见8.5。测试和现场监测 是流量计性能优化重要的组成部分。 对任何基本性能策略，应考虑表1中的物理和系统因素，这将指导全面性能测试（见8.5)
供应商应确保MPFM包含所有的详细设计文件。基于第5章详细提出的设计参数，应完成以下 算： 设计寿命应基于机械和电气可靠性的研究确定，包括电子元件的平均无故障时间（MTBF）、 典型操作条件下的内部侵蚀、疲劳或蠕变、内外部腐蚀及密封和连接器的完整性。 应提供满足标准API压力等级的耐压计算，该计算基于特定API材料等级的可接受材料。 计算应包括水压测试和非标准材料（如陶瓷窗）安全系数。明确是否需要降低压力等级。 高压计算应基于大气条件下，要求的工作水深条件下的内部压力，还应包括测试安全系数。 MPFM设计应按照API标准温度等级。应包括密封、传感器、控制器、耐压材料、动态组 件、压力平衡系统（内部流体）和用于回收的连接器的支持计算或鉴定数据。 设计文件应包括可证明在压力温度发生较大变化时（如爆炸性减压和蠕变）设计能满足功能 要求的客观证据。 阴极保护研究应明确用于确保计算设计寿命的阳极块重量和安装位置。 设计应明确陆上和海上储存条件，包括环境温度、大气压和振动。 应基士项直方案或息体吊装方 案对吊点及操作点的适用性进行检验
MPFM电子设备应符合APIStd17F，其中水下安装设备应按照APIStd17F中的温度等级设 计、测试、操作和储存，应与APIStd17F所列温度等级一致。这将水下电子舱的内部的操作温度 限制在40℃（104°F)。MPFM作为系统管道的一部分通常保温，生产温度可以超过规格书中给定的 值。MPFM电子设备不要求保温，应设计为通过壳体的传导热量不会对流体管道及电子设备本身造成 危害。 为确保良好的热管理，责任工程师应确保使用实际功耗对MPFM控制板和组件进行全面分析。 应作为推荐的MTBF分析的一部分使用（见第7部分）。陆上测试和海上操作时应具备电子舱内部温 度监测。
MPFM接口通常是法兰，或直接焊接到管道上，这取决于结构的制造。责任工程师应向设备供 应商提供邻近管道的规格包括外径、壁厚、材料等级和规格，以及任何特定焊接要求。MPFM焊接有 破坏电气元件的风险，应与仪表供应商协商。 一些流量包含独立的管道连接器，使其可作为独立部件回收，见7.3。供应商应提供所需的 ROV：水下工具接口的尺寸和细节，以及所需的支撑及辅助结构。
直接焊接在管道上可降低集成部件的总体重量。这对集成在油嘴模块上降低重量的好处十分 明显。 跨接管上的流量计可采用法兰连接，以方便跨接管的安装和制造。一些跨接管的回收从几何上需 要补充设计及重新制造以适合管道及结构的移动。法兰接口可简化上述情况下的拆卸和再装配。 根据结构物的建造原则，安装在管汇或结构物上的流量计可采用法兰连接或焊接方式安装到管道 上。当总装重量和尺寸不支持及时和经济的回收（船可用性和费用），流量计可回收性就会成为一个 问题。关于干预和回收详见7.3。 流量计或通信模块可回收的流量计，应使用漏斗型接口实现导向。插座和相关电气连接应集成到 流量计所在位置，并支持ROV或下人工具靠近作业。流量计及依附结构的布置应考虑流量计电子舱 的可接近性。此外，在确定流量计位置和可接近性时以考虑电飞线接头和通道。 可回收MPFM的任意组件应配备保护盖来保护其接口，避免长期或短期的残屑或钙质沉积物。 电气接口见5.9.2
MPFM需要来自上部设施的电力和通信。可以采用基于不同原理的多种方式提供电力和通信，常 见类型如下。 利用水下控制模块（SCM）向专用MPFM提供电力和通信。MPFM应与SCM兼容，且不超过 其通信带宽和充许供电负载。该可选方案通常用于新油气由开发，因为SCM要求为MPFM提供支 持。一般通过将MPFM作为水下生产控制系统的一部分，由采油树或生产管汇上的SCM向MPFM 提供接口实现。从操作上来说，接口应最小化对水下控制系统其他生产功能的干扰。数据传输速率 和SCM为MPFM提供的电功率应在可靠性方案中予以考虑。 为MPFM设置专用电力通信分配模块也是常见做法，该方法适用于SCM对MPFM的控制能力 有限的项目，或者现有油气田需要加装MPFM，该方法必须在脐带缆中设置专用四芯铜电缆和光纤。
可分别使用电接头、光纤接头，或者混合接头为MPFM提供电力和通信。通常采用四针铜接头 将电力和通信分开，MPFM电力通信接头类型主要取决于要求/首选的数据传输速率，接头通常是压 力平衡的湿式电力/光纤接头（额定压力取决于项目设计深度），并使用ROV安装。 从控制源（无论是SCM还是专用模块）到MPFM的接头针脚数量及布置有很多方式。 一些MPFM供应商提供带专用电力和通信接口的独立穴余电力/通信系统。这种情况下，可能 需要多个接口。
电力接口应符合APIStd17F规定的电力消耗类别，且一般基于具体项目的MPFM功率要求 水下设施和电气配电能力及限制。 流量计及仪表具有一系列功耗要求，包括启动（涌流）、空闲、备用监视模式和主监视模式太原铁路医院综合楼施工组织设计(分公司)，不 司操作模式具有不同的电力需求。系统为MPFM提供的电力应能满足设备最高用电需求，且不会导 致系统电压下降到低于MPFM操作电压阈值。 仪表供应商的电源接口规格应详细说明仪表所有工作条件下的功率、电压、电流和频率要求。操 作条件应包括设备生命周期内可能出现的极端或异常情况，或在仪表故障或失效产生的极端或异常情
应提供电气接口互连图，电缆和填料函应满足现场危险区域安装要求和供应商的任何附加要求。 不同MPFM供应商的设备用电量差异显著，甚至可能达到一个数量级。根据MPFM的峰值功 向其提供充足且恒定的功率十分重要。 通常MPFM要求输人电压范围为20V~35V
5.9.5软件和数据内容
MPFM供应商提供可对所需流量计进行监测和分析的操作员界面软件。该软件能够为操作员提供 来自MPFM任何级别的信息。软件通常设计为与单个或多个仪表、传感器、现场仪表共同工作，并 可将仪表软件与专用流动安全保障和生产优化软件相结合。每个供应商软件包的自的是给操作者提供 了解流动信息/情况的途径。供应商软件通常包括一系列专用包，如流动保障、冲蚀、腐蚀、仿真和 生产控制及虚拟计量。MPFM软件包具有使操作者能够获取从单个仪表的一系列数据，为油嘴的设置 提供复杂的指导。软件还能快速编译数据，以确定趋势和辨别可能需进一步分析的区域。 MPFM软件包括操作员接口和数据管理软件，以保证安全可靠的操作。它可以是模块化的，也 可以是一体化的。 数据服务器通常设置在上部设施，用于收集、存储和分配来自水下仪表、传感器和现场仪表的数 据。数据以特别设计的形式存储，以便高效整理大规模数据。一般需提供用于各MPFM同数据服务 器通信的接口。通常为数据服务器提供接口与每一个MPFM通信。操作员接口通常放置在上部设施。 它可以集成进生产控制系统的人机界面并作为独立系统使用。操作员接口的应用程序针对特定生产功 能进行设计，可提供所有要求的MPFM图表、算法和数据处理函数，
5.10电气封装和印刷电路板
每个MPFM包括PCB板，可以提供以下功能： 接受来自水下控制系统的电力/通信。 为MPFM所有其他组件提供电力。 如适用，从所有变送器和伽马探测器获取数据。 计算流量和其他计量值。 通过连接到上部设施的通信链路将计量值发送给SCADA系统、过程控制系统或维护经理电脑。 对自身和其他系统组件的诊断测量，
板的电子封装设计随供应商和项目要求的不同变化。封装可以采用电子部分双穴余或单个 的形式，可制作成可回收与不可回收式。封装主要为电子器件/PCB板（良好环境）提供密 证水深条件下的结构完整性，也是电力传输和热传递的基础。
动迁安置房项目装饰施工组织设计5.12.1服务计算机
服务计算机的目的是确保MPFM在交付各个阶段的完全正确运行，这类服务计算机应为方便运 输的便携式测试装备。计算机应安装有供应商最新版的通信软件。 服务计算机与MPFM之间通常通过电气测试单元（ETU）连接。测试时的供电和通信要求均应 与水下操作时一样。ETU应提供适当的电力和通信转换，以及满足MPFM启动要求和项目的特定 要求。 由于在整个交付过程中都会用到服务计算机，因此应具有坚固的结构，适合于运输、储存、制造 场地搬运和海上环境