摘(zhāi)要：元壩氣田是中(zhōng)石化成功開發的(de)第二個大型酸性(xing)氣田。在📞氣田開發(fā)中，克服傳統計量(liang)裝置在高含硫🐆氣(qì)體計量存在☁️的問(wèn)題，實行準确計量(liang)關乎開發的成敗(bai)。 外夾式超聲波流(liú)量計 能有效的解(jiě)決酸性氣田計量(liang)中存在的問題，除(chu)常規計💯量影響因(yīn)素外，計量管段附(fu)着的水珠、沉積的(de)單質硫對🥰計量的(de)準确性也影響較(jiao)大。結合現場運用(yòng)中實際問題，分析(xi)問🌈題原因，找出了(le)解決計量不準的(de)切實可行的措施(shi)，明确下🛀🏻一步攻關(guan)💋的方向，值得高含(han)硫氣田開發借鑒(jian)🈲。
前言
　　元壩氣田是(shi)中石化繼普光氣(qi)田之後，成功開發(fā)的第二個酸性整(zheng)裝大型氣藏。氣田(tian)分一二期不同時(shí)間投運，2025年12月一期(qī)試采工程第一口(kou)井建成投産，2016年二(èr)期滾🐉動工程各個(gè)井陸續投🌍産，從而(ér)實現氣田滿⭕負荷(he)運行生産，目前淨(jìng)化氣年生産能力(lì)爲34億方。氣田天然(rán)氣中硫化氫含量(liang)2.7～8.44%（體積含量，下同），平(ping)均爲5.44%；二氧化碳含(han)量3.12-15.5%，屬于高含硫化(hua)氫，中含二氧化碳(tàn)氣田。
　　在氣田開發(fa)中，同其他氣田一(yi)樣，準确的計量天(tiān)然氣🌐、水（部分井産(chan)水）的産量，對于氣(qì)井産能評價、生産(chan)動态分析、油氣🈲井(jing)配産、生産制度調(diào)整、調剖堵水、措施(shi)維護等起着決定(ding)性的作用，甚至關(guān)乎一口井的生死(si)存亡。
1元壩氣田計(ji)量存在的問題
　　在(zai)已有的天然氣計(jì)量中，以孔闆節流(liu)爲代表的計量裝(zhuang)置需與氣體直接(jiē)接觸，在元壩氣田(tián)采氣井的運用中(zhong)存在以下問題：
（1）含(hán)水的高酸性環境(jìng)中，酸性氣體對計(jì)量材料的腐蝕性(xing)🈚較強🥰，傳統計量孔(kong)闆容易因腐蝕而(er)出現計量孔徑變(bian)大，從而使得計量(liang)不準；
（2）改變計量裝(zhuang)置材質，使用鎳基(ji)材料雖能有效解(jiě)決🚶腐蝕問題，但整(zheng)個計量裝置（包括(kuò)前後管段、高孔閥(fá)、孔闆等）所需費用(yòng)大，經濟上不劃算(suàn)；
（3）安裝接觸式計量(liang)裝置，增加了流程(chéng)焊接、連接點的數(shù)量，特别是高孔閥(fa)的壓闆及密封材(cai)料、放空閥、排污閥(fá)等地🙇‍♀️方，容易出現(xiàn)因密封不嚴、腐蝕(shí)而導緻高含硫天(tian)然氣的洩漏，增加(jiā)開采🌂安全風😍險；
（4）高(gāo)含硫天然氣開采(cai)中容易析出單質(zhi)硫，特别是在🌂流态(tài)㊙️發生變化、産生輕(qīng)微節流處的孔闆(pǎn)後更易于✔️聚集單(dan)質硫，改變流速及(jí)流态，影響計量準(zhǔn)确性。
2外夾式超聲(sheng)波流量計在元壩(ba)的運用
　　爲解決上(shang)述開發中的突出(chū)問題，元壩氣田采(cǎi)集輸系統采用了(le)外夾式超聲波流(liu)量計來計量酸性(xìng)天👉然氣、含硫氣田(tián)💃🏻水。
　　外夾式超聲波(bō)流量計是采取措(cuo)施把發射、接頭探(tàn)頭🏃🏻‍♂️固定在測☔試管(guǎn)外壁，實現對氣體(ti)流量進行測量的(de)計🌈量裝⚽置。該裝置(zhi)⭐安裝在一長段直(zhí)、光滑、内外表面無(wú)缺陷的直管段上(shang)。裝置主要包括探(tan)頭、電纜、自動積算(suàn)顯示儀等元器件(jiàn)，探頭通過電纜與(yu)流量積🌈算儀連接(jie)，并🔴連接有外接電(dian)源。探頭加工成與(yǔ)管道表面一緻的(de)弧形，能高度吻合(hé)的緊貼在管道外(wài)壁上。該裝置有溫(wēn)度、壓力的自動補(bu)償功能，能根據現(xiàn)場實際工況自動(dong)調♌整計算流量時(shi)的🌐參數變化。
　　超聲(shēng)波流量計 的測量(liang)原理是在管道兩(liǎng)側布置一組（單聲(shēng)道）或多⭐組👌探頭（雙(shuāng)⁉️通道或多通道），通(tong)過發射聲波，在另(lìng)一側接收聲波的(de)原理來進行氣體(ti)流量測量的。氣體(tǐ)壓力越高，聲波傳(chuán)播速度越快，接❤️收(shou)探頭接收到信号(hao)的時間越短；氣體(ti)流速越快，聲波發(fa)生偏🏃🏻移越大，探👉頭(tóu)接收到信🤩号的時(shí)間越長。
　　測量時，爲(wèi)減小探頭與測量(liàng)管外壁之間空氣(qì)對測量精度的影(yǐng)響，在探頭與被測(ce)管道外壁間添加(jia)了降噪膜，并塗上(shàng)液體耦合劑，大大(da)減小了測量誤差(cha)。
　　外夾式超聲波流(liu)量計由于安裝在(zài)酸性氣體的管道(dào)🌂外壁，測量元件不(bú)直接與酸性氣體(ti)接觸，有效解決了(le)傳統流量測量在(zài)酸❄️性氣田中遇到(dào)的突出問題。
3計量(liang)準确性的影響因(yin)素
　　超聲波流量計(ji)發射探頭發送的(de)信号源到接收探(tan)頭依次🥵經過帶有(yǒu)耦合劑的發射端(duan)降噪膜、發射端管(guǎn)壁、流動的氣體、接(jie)收端管壁、帶有耦(ou)合劑的接收端降(jiang)噪膜。結合元壩氣(qi)⁉️田實際情況，存在(zai)下列影響因素：
（1）探(tàn)頭加工弧度與測(cè)量管段的吻合度(dù)
超聲波流量計測(cè)量氣體流量時，探(tan)頭夾持在測量管(guan)段的外🔞壁上。探頭(tóu)加工成與管段相(xiang)同的弧形，加工精(jīng)度越🏃🏻高，與被測量(liang)管段越吻合，探頭(tou)與管壁之間的間(jiān)歇越小，對聲波傳(chuan)播的影響越小，計(jì)量越準确，反之則(zé)計量越不準确。
（2）降(jiàng)噪膜和耦合劑
　　超(chāo)聲波流量計的發(fā)射探頭、接收探頭(tou)無論加工精☂️度如(rú)何與測量管段外(wai)壁吻合，其安裝接(jiē)觸間實在存在♈氣(qi)體🛀🏻間隔。安裝降噪(zao)膜和耦合劑後，探(tàn)頭與管壁間将充(chōng)滿液🐆體和固體，聲(shēng)波在液體固體中(zhong)的傳播速度遠⭐大(dà)于在氣體中的傳(chuan)播速度，因🧑🏽‍🤝‍🧑🏻此，安裝(zhuang)充滿耦合劑的🏃‍♂️降(jiàng)噪膜後将🧑🏽‍🤝‍🧑🏻減小計(jì)量誤差。
　　耦合劑爲(wei)液體，在使用中不(bu)可避免出現幹燥(zào)，變質，再加上降噪(zao)膜有可能存在損(sǔn)壞等原因，都有可(ke)能影響計量計量(liang)精度⛹🏻‍♀️，爲此，需适時(shí)檢查耦合劑、降噪(zao)膜，必要時進行更(geng)換安裝。
（3）測量段管(guǎn)線固有特性
　　與其(qi)他測量一樣，要求(qiú)測量段管線精度(dù)高，管段平直、光滑(huá)，内外壁無缺陷，滿(mǎn)足測量要求。另外(wai)，針對高含硫氣體(ti)，要求測量🐇管段材(cai)質抗硫，不存在因(yin)腐蝕而出現影響(xiang)氣體流态，進而影(ying)💯響計量準确性的(de)現⁉️象出現。
（4）測量點(dian)的位置
　　要使得測(cè)量更加準确，需盡(jìn)可能保證被測量(liang)氣體在管道内的(de)✂️流動保持層流狀(zhuang)态，因此，測量點需(xu)遠離彎頭、三通、大(da)小頭🤟等地方，處于(yú)一相對較長的直(zhi)的管段上，必要💋時(shí)可以采取安裝整(zheng)流器等輔助設🔞置(zhì)來使氣🔞體爲層流(liú)狀态。
（5）流經水珠影(yǐng)響
　　元壩氣田與其(qí)他氣田一樣，氣田(tian)産水。雖然計量前(qián)經過分離，但分離(lí)不徹底的液滴、天(tiān)然氣中未分離的(de)微小液滴顆粒随(sui)氣流流經計量管(guan)段，會形成新🈲的液(yè)滴附着在管壁上(shàng)，并形成⭐流動的液(ye)滴。當液滴流經至(zhì)主超聲波傳遞的(de)通道上時，不僅改(gǎi)變聲波傳遞的速(sù)度，還改變主聲波(bo)傳遞的方向，使得(dé)接收👈探頭提前接(jie)💞收到信号或根本(ben)接收不到信号，影(ying)響計量精度。
（6）析出(chu)單質硫的影響
　　元(yuan)壩高含硫氣田開(kāi)發實踐證明，管道(dao)内易析出單質硫(liu)。析出🍉的單質硫附(fu)着在管壁上，減小(xiao)氣體流經通道，使(shǐ)得接收探頭接收(shōu)到信号的時間變(bian)短；不規則的硫沉(chén)積，改變氣體💜流動(dong)狀态，使得🧑🏽‍🤝‍🧑🏻氣體從(cong)層流🧡變爲紊流☀️；不(bu)規則硫沉積量及(ji)厚度，改變超聲波(bo)傳播方向，有可能(neng)導緻接收探頭無(wu)法接收到超聲波(bō)⛹🏻‍♀️信号。綜合影響的(de)結果，計量出現較(jiào)大偏差。
4運用中存(cun)在的問題
　　元壩氣(qì)田一期試采工程(chéng)2025年12月開始投産，外(wai)夾式超聲波🐅流量(liàng)計⛷️設計安裝位置(zhi)有2種：13口井站的安(ān)裝在⭐多相流計量(liang)分離器撬塊的氣(qi)相出口豎直管線(xian)上；集輸總站安裝(zhuang)✍️水平管道上。通過(guò)對超聲波流量計(jì)的調試，運行，各計(jì)量裝置相繼🈲投用(yòng)。在計量過程中，井(jing)站出現下述突出(chu)問題：
（1）13口井站計量(liang)不正常，數據時有(yǒu)時無，變化異常；
（2）13口(kou)井站計量數據上(shang)下波動幅度大，最(zuì)大數據超過對應(ying)井産氣能力的2-3倍(bei)（一般采用測試試(shì)采制度生産，以測(cè)試穩定🌏産能評價(jia)）。
（3）部分井站在使用(yong)一段時間後接收(shōu)不到超聲波信号(hao)，無法🚶實行♋計量。
5解(jiě)決措施及效果
（1）改(gai)變安裝位置，計量(liàng)相對準确、可靠
　　針(zhēn)對元壩氣田一期(qī)試采工程出現的(de)計量問題，結🤩合集(jí)氣總站♉運用的實(shí)際效果，反複進行(háng)現場試驗，整改，分(fèn)析，認爲✌️管壁上附(fu)着、流動的水珠有(you)可能對✔️測量産生(shēng)較大✌️影響。豎直測(ce)量管的水🌏珠呈360度(du)随機分布、流動，一(yī)旦流經發射、接收(shou)探頭處，影響計量(liàng)精☁️度。若采用水平(píng)安裝，發射、接收探(tàn)頭安裝在側面，附(fu)着、流動的水珠在(zài)探頭的位置的數(shù)量、幾率将成倍☎️的(de)減小，從而可使得(dé)影響變小。
　　在2015年、2016年(nian)對一期試采工程(chéng)的13口井進行了外(wai)夾式超聲波流量(liang)♋計🧑🏽‍🤝‍🧑🏻安裝位置的更(gèng)換，改豎直安裝爲(wei)水平安裝，效果明(ming)顯🐆。
　　二期滾動工程(chéng)在一期試采工程(cheng)的基礎上，優化了(le)超💘聲波流量計的(de)安裝位置，改豎直(zhí)安裝位置爲水平(píng)安裝位✊置。通過運(yùn)🥰行表明，數據的穩(wen)定性、準确性♈大幅(fú)度提高，基本能反(fǎn)應各井的真實産(chan)能。
（2）移動探頭位置(zhì)，成功找到丢失信(xìn)号
　　超聲波流量計(jì)，按照原理，結合現(xiàn)場情況，通過模拟(ni)、計算🔴，發射、接收探(tàn)頭位置相對固定(ding)，在相應位置安裝(zhuāng)發射、接收探頭，能(neng)準确接收到發射(shè)探頭發出的超聲(sheng)波。但在元🐅壩氣田(tián)運用中，一些井站(zhàn)在不同生産時間(jian)，出㊙️現信号丢失的(de)現象💃🏻。通過分析判(pàn)斷，并試探性采用(yong)移動探頭位置，成(chéng)功找到超聲波信(xin)号的最佳接收點(dian)，并恢複計量。
（3）采購(gòu)便攜式超聲波流(liú)量計進行流量核(he)查
爲使得各井的(de)流量計量貼合氣(qì)井生産實際，廠購(gou)🐉買了 便攜式超聲(shēng)波流量計 ，不定時(shi)對井站産量進行(hang)便攜式測量，并與(yǔ)固定式超聲✨波流(liú)量計計量數據進(jin)行對比分析，判斷(duàn)計量準确性，并及(jí)時對可‼️能存在的(de)計量差較大、信号(hao)丢失等問題進行(háng)診斷、解決。
6結論及(ji)建議
（1）外夾式超聲(shēng)波流量計在高含(hán)硫氣田中用于氣(qi)體流量計💋量，能解(jie)決常規計量裝置(zhì)在高含硫氣田計(ji)☀️量中存在的計👉量(liàng)不準、設備腐蝕等(deng)問題。
（2）高含硫氣田(tian)超聲波流量計計(ji)量準确性的影響(xiang)因💃素較多♻️，包🥵括探(tan)頭吻合度，降噪膜(mo)和耦合劑的運用(yòng)、測量管特性、含🔞硫(liu)氣體析❓出的水珠(zhu)、高含硫氣體析出(chū)并沉積的單質硫(liu)等🍉。
（3）超聲波流量計(ji)安裝在水平位置(zhi)的計量準确性高(gao)于安裝在豎直位(wei)置時的計量準确(que)性。
（4）針對高含硫氣(qi)田計量管段，下一(yi)步将開展如何監(jiān)測析出硫對‼️計量(liang)準确性的影響程(chéng)度，如何采取措🌐施(shī)（包括溶硫劑❗溶硫(liú)、機械除硫）來清除(chú)管線内沉積的硫(liú)，進而提高📧計量的(de)🏒準确性。

以上内容(rong)源于網絡，如有侵(qin)權聯系即删除!