摘要：元壩氣(qì)田是中石化(huà)成功開發的(de)第二個大型(xíng)酸性❄️氣田。在(zài)氣田開發中(zhōng)，克服傳統計(ji)量裝置在高(gāo)含硫氣體計(jì)量存在的問(wèn)題，實行準确(que)計量關乎開(kāi)發的成敗。 外(wai)夾式超聲波(bō)流量計 能有(yǒu)效的解決酸(suan)性氣田計量(liàng)中存在的問(wèn)題，除常規計(jì)量影🐪響因素(su)外，計量管段(duàn)附着的水珠(zhu)、沉積的💃單質(zhi)硫對計量🛀的(de)準确性也影(yǐng)響較大。結合(he)現場運🚩用中(zhong)實際問題，分(fèn)析問題原因(yīn)☀️，找出了解決(jué)計量不✂️準的(de)切實可行的(de)措施，明确下(xia)一步攻關的(de)方向，值得高(gao)含硫氣田開(kāi)發借鑒。
前言(yán)
　　元壩氣田是(shi)中石化繼普(pu)光氣田之後(hòu)，成功開發的(de)第二個🛀🏻酸性(xing)📧整裝大型氣(qi)藏。氣田分一(yi)二期不同時(shí)間投✍️運，2025年12月(yuè)一期試采工(gong)程第一口井(jing)建成投産，2016年(nian)二期滾動工(gōng)程🥵各個井陸(lù)續投👄産，從而(er)實現氣田滿(mǎn)🌍負荷運行生(sheng)産，目前淨化(huà)氣年生産能(neng)力爲34億方。氣(qì)田天然氣中(zhong)硫化氫含量(liang)🚶‍♀️2.7～8.44%（體積含量，下(xia)同），平均爲5.44%；二(èr)氧化碳含量(liàng)3.12-13.5%，屬于高含硫(liú)化氫，中含二(èr)氧化碳氣田(tián)🍉。
　　在氣田開發(fa)中，同其他氣(qi)田一樣，準确(que)的計量天然(rán)🈲氣、水（部分井(jǐng)産水）的産量(liàng)，對于氣井産(chǎn)能評價、生産(chǎn)動态👨‍❤️‍👨分析、油(yóu)氣井配産、生(sheng)産制度調整(zheng)、調剖堵水、措(cuo)📐施維護等起(qǐ)着決定性的(de)作用，甚至關(guān)乎一口井的(de)🤟生死存亡。
1元(yuan)壩氣田計量(liàng)存在的問題(tí)
　　在已有的天(tiān)然氣計量中(zhong)，以孔闆節流(liú)爲代表的計(jì)量裝置需與(yu)氣體直接接(jie)觸，在元壩氣(qì)田采氣井的(de)運用🙇🏻中存在(zai)以下問題：
（1）含(hán)水的高酸性(xing)環境中，酸性(xìng)氣體對計量(liàng)材料的腐🐕蝕(shi)性較強，傳統(tǒng)計量孔闆容(róng)易因腐蝕而(er)出現計量孔(kong)徑變大，從而(ér)使得計量不(bú)準；
（2）改變計量(liang)裝置材質，使(shǐ)用鎳基材料(liào)雖能有效解(jiě)決腐蝕問🏃‍♂️題(ti)，但㊙️整個計量(liang)裝置（包括前(qián)後管段、高孔(kong)閥、孔闆等）所(suǒ)需費用大，經(jīng)濟上不劃算(suàn)；
（3）安裝接觸式(shi)計量裝置，增(zeng)加了流程焊(hàn)接、連接點的(de)🙇‍♀️數量，特🐇别是(shì)高孔閥的壓(yā)闆及密封材(cai)料、放空閥、排(pai)污閥等地方(fāng)，容✊易出現因(yin)密封不嚴、腐(fǔ)蝕而導緻高(gao)含硫天然氣(qi)的🔴洩漏，增加(jiā)開采安全風(fēng)險；
（4）高含硫天(tian)然氣開采中(zhong)容易析出單(dan)質硫，特别是(shì)在流态發生(sheng)變🍉化、産生輕(qing)微節流處的(de)孔闆後更易(yì)于聚集📐單質(zhi)硫，改變流速(sù)及🐅流态，影響(xiǎng)計量準确性(xìng)。
2外夾式超聲(shēng)波流量計在(zai)元壩的運用(yòng)
　　爲解決上述(shu)開發中的突(tu)出問題，元壩(bà)氣田采集輸(shu)🌈系統采用了(le)外夾式超聲(sheng)波流量計來(lái)計量酸性天(tiān)然氣、含硫氣(qì)田水。
　　外夾式(shi)超聲波流量(liang)計是采取措(cuò)施把發射、接(jie)頭探頭固定(dìng)在測試管外(wài)壁，實現對氣(qi)體流量進行(háng)測量的計量(liàng)裝置。該裝置(zhì)安裝在一長(zhang)段直、光滑、内(nèi)外表面無缺(quē)陷的直管段(duàn)上。裝置主🛀🏻要(yào)包括探頭、電(dian)纜、自動積算(suàn)顯示儀等元(yuan)🔱器件，探頭通(tong)過電纜與流(liu)量積👅算儀連(lian)接，并連接有(yǒu)外接電源。探(tan)頭加工成與(yǔ)管道表面一(yi)緻的弧🔴形，能(néng)高度吻合🥰的(de)緊貼在管道(dào)外壁上。該裝(zhuang)置有溫度、壓(ya)力的自動補(bǔ)償功能，能根(gen)據現☀️場🥵實際(jì)工況自動調(diao)整計算流量(liàng)時的參數變(bian)化。
　　超聲波流(liu)量計 的測量(liàng)原理是在管(guǎn)道兩側布置(zhi)一組（單聲道(dao)）或多組探頭(tóu)（雙🏒通道或多(duo)通道），通過發(fa)射聲波，在另(lìng)一側接收聲(sheng)波🤞的原理來(lái)進行氣體流(liú)量測量的。氣(qì)體壓力越高(gāo)❗，聲波傳播速(su)度㊙️越快，接⛹🏻‍♀️收(shou)探頭接收到(dao)信号的時間(jian)越短；氣體流(liu)速越快，聲❗波(bo)發生偏移越(yue)大，探頭接收(shōu)到信号的時(shi)間越長。
　　測量(liang)時，爲減小探(tan)頭與測量管(guǎn)外壁之間空(kōng)氣對測🈲量精(jīng)度💯的影響，在(zai)探頭與被測(cè)管道外壁間(jian)添加了降噪(zào)膜，并塗上✨液(yè)體耦合劑，大(da)大減小了測(cè)量誤差。
　　外夾(jia)式超聲波流(liú)量計由于安(an)裝在酸性氣(qi)體的管道外(wài)壁🧡，測量元件(jiàn)不直接與酸(suan)性氣體接觸(chù)，有效解決了(le)傳統🔞流量測(ce)量💁在酸性氣(qi)田中遇到的(de)突出問🤩題。
3計(jì)量準确性的(de)影響因素
　　超(chāo)聲波流量計(ji)發射探頭發(fā)送的信号源(yuan)到接收探頭(tou)依次經🈚過帶(dai)有耦合劑的(de)發射端降噪(zao)膜、發射端管(guǎn)壁、流動的氣(qi)體、接🧑🏽‍🤝‍🧑🏻收端管(guan)壁、帶有耦合(hé)劑的接收端(duan)降噪膜。結合(hé)💚元壩氣田實(shi)際情況，存在(zài)下列影響因(yin)素：
（1）探頭加工(gōng)弧度與測量(liàng)管段的吻合(he)度
超聲波流(liú)量計測量氣(qi)體流量時，探(tàn)頭夾持在測(cè)量管段的外(wài)壁上。探頭加(jiā)工成與管段(duàn)相同的弧形(xing)，加工精度越(yuè)高，與被測量(liang)管段越吻合(he)，探頭與管壁(bi)之間的間歇(xiē)越小，對聲波(bō)傳播的💚影響(xiang)越小，計量越(yue)準确，反之則(ze)😍計量越不準(zhun)确。
（2）降噪膜和(he)耦合劑
　　超聲(shēng)波流量計的(de)發射探頭、接(jiē)收探頭無論(lùn)加工精🌈度如(rú)何與測量管(guan)段外壁吻合(he)，其安裝接觸(chu)間實在存在(zai)🔅氣體間隔。安(an)裝降噪膜和(he)耦合劑後，探(tan)頭與管壁間(jian)将充滿液體(tǐ)和固體，聲波(bo)在液體固體(ti)中的傳播速(su)度遠大于在(zai)氣體中的傳(chuan)播速度，因此(ci)，安裝充滿耦(ou)合劑的降噪(zao)膜後将♻️減小(xiao)計量誤差。
　　耦(ǒu)合劑爲液體(ti)，在使用中不(bu)可避免出現(xian)幹燥，變質，再(zài)✂️加上降🌂噪膜(mó)有可能存在(zài)損壞等原因(yin)，都有可能🙇‍♀️影(yǐng)響計量計量(liàng)精度，爲此😍，需(xu)适時檢查耦(ou)合劑、降噪膜(mo)，必要🌍時進行(háng)更換安裝。
（3）測(ce)量段管線固(gu)有特性
　　與其(qí)他測量一樣(yang)，要求測量段(duàn)管線精度高(gao)，管段平直♍、光(guang)滑，内外壁無(wú)缺陷，滿足測(ce)量要求。另外(wai)，針對高含硫(liú)氣體，要求測(cè)量管段材質(zhì)抗硫，不存在(zai)因腐蝕而出(chu)現影響氣👌體(tǐ)流态，進而影(ying)響計量準确(que)性的現象出(chū)現。
（4）測量點的(de)位置
　　要使得(dé)測量更加準(zhǔn)确，需盡可能(néng)保證被測量(liàng)氣體在管道(dào)内的👌流動保(bao)持層流狀态(tài)，因此，測量點(diǎn)需遠離彎頭(tou)、三🈲通、大小頭(tou)等地方，處于(yu)一相對較長(zhǎng)的直🤟的管段(duàn)🈚上，必要時可(ke)以🌈采取安裝(zhuāng)整流☁️器等輔(fǔ)助設置來使(shǐ)氣體爲層流(liú)狀态。
（5）流經水(shui)珠影響
　　元壩(bà)氣田與其他(tā)氣田一樣，氣(qì)田産水。雖然(ran)計量前經過(guò)分離，但分離(li)不徹底的液(ye)滴、天然氣中(zhōng)未分離🔞的微(wei)小液滴顆粒(li)随氣流流經(jīng)計量管段，會(huì)形成新的液(yè)滴附着在❌管(guan)壁上，并形成(cheng)流動的液滴(di)。當液滴💯流經(jing)至主超聲波(bo)傳遞的通道(dao)上時，不僅改(gai)變聲波傳遞(di)的速度✏️，還改(gǎi)變主聲波傳(chuán)遞的方向，使(shǐ)得接收探頭(tóu)提前接收到(dào)信号或根本(ben)接收不到信(xin)号♍，影響🥰計量(liàng)精度。
（6）析出單(dan)質硫的影響(xiang)
　　元壩高含硫(liú)氣田開發實(shí)踐證明，管道(dào)内易析出單(dān)質硫。析出的(de)✨單質硫附着(zhe)在管壁上，減(jian)小氣體流經(jing)🔴通道，使得接(jiē)收探頭接收(shōu)到信号的時(shi)間變短；不規(gui)則的硫沉積(jī)，改變氣體流(liu)動狀态，使得(de)氣體從層流(liu)變爲紊流；不(bu)規則硫沉積(jī)量及厚度，改(gǎi)變超聲波傳(chuán)播方向，有可(ke)㊙️能導緻接收(shōu)探頭無法接(jiē)✔️收到超聲波(bō)信号。綜合影(ying)響🥵的結果，計(jì)量出現較大(dà)偏差。
4運用中(zhōng)存在的問題(tí)
　　元壩氣田一(yi)期試采工程(cheng)2025年12月開始投(tóu)産，外夾式超(chao)聲波流量❄️計(ji)設計安裝位(wei)置有2種：13口井(jing)站的安裝在(zài)多相流計量(liàng)分離器❤️撬塊(kuai)的氣相出口(kou)豎直管線上(shang)；集輸總站安(an)裝水平管道(dao)上。通過對超(chāo)聲波流量計(jì)的調試，運行(hang)，各計量裝置(zhi)相繼投用。在(zài)計量過程中(zhong)🌈，井站出現下(xia)述突出問題(tí)：
（1）13口井站計量(liang)不正常，數據(ju)時有時無，變(biàn)化異常；
（2）13口井(jǐng)站計量數據(ju)上下波動幅(fú)度大，最大數(shu)據超過對應(ying)井産氣能力(lì)的2-3倍（一般采(cai)用測試試采(cai)制度生⭐産，以(yǐ)測試穩定産(chan)能🏃評價）。
（3）部分(fen)井站在使用(yong)一段時間後(hòu)接收不到超(chao)聲波信号，無(wu)法💋實行計量(liang)。
5解決措施及(jí)效果
（1）改變安(an)裝位置，計量(liang)相對準确、可(kě)靠
　　針對元壩(ba)氣田一期試(shi)采工程出現(xian)的計量問題(ti)，結合集氣💋總(zǒng)站運用的實(shi)際效果，反複(fú)進行現場試(shì)驗，整改，分析(xī)，認爲管壁上(shàng)附🐆着、流動的(de)水珠有可能(néng)對🧡測量産✨生(shēng)較大影響。豎(shù)直測量管的(de)水珠呈360度随(sui)機分布、流動(dong)，一旦流經發(fā)射、接收探頭(tou)處，影響計量(liàng)精㊙️度。若采用(yong)水✍️平安裝，發(fa)射、接收探頭(tou)安裝在側面(miàn)，附🌍着、流動的(de)水珠在探頭(tou)的位置的數(shu)量、幾率将成(cheng)倍的減小，從(cóng)📐而可使得影(yǐng)響☁️變小。
　　在2015年(nián)、2016年對一期試(shì)采工程的13口(kou)井進行了外(wai)夾式超聲波(bō)流量計安裝(zhuāng)位置的更換(huàn)，改豎直安裝(zhuāng)爲水平安裝(zhuāng)，效果明顯。
　　二(er)期滾動工程(cheng)在一期試采(cai)工程的基礎(chǔ)上，優化了超(chāo)聲波🛀流量計(jì)的安裝位置(zhi)，改豎直安裝(zhuāng)位置爲水平(píng)安裝位置。通(tong)過運行表🈚明(míng)，數據的穩定(ding)性、準确性大(da)幅度提高，基(ji)本能反應各(ge)井的真實産(chǎn)能。
（2）移動探頭(tóu)位置，成功找(zhao)到丢失信号(hào)
　　超聲波流量(liàng)計，按照原理(li)，結合現場情(qing)況，通過模拟(nǐ)、計🙇‍♀️算，發射、接(jie)🔞收探頭位置(zhì)相對固定，在(zai)相應位置安(ān)裝發射、接收(shōu)探🈲頭，能🤞準确(que)接收到發射(she)探頭發出的(de)超聲波。但在(zài)元壩氣田運(yun)用中，一些井(jǐng)站在不同生(sheng)産時間，出現(xian)信号丢失的(de)現象👄。通過分(fèn)析判斷，并試(shi)✌️探性采用移(yí)動探頭位置(zhi)，成功找到超(chāo)聲波信号的(de)🍉最佳接收點(diǎn)🌈，并恢複計量(liang)。
（3）采購便攜式(shi)超聲波流量(liàng)計進行流量(liàng)核查
爲使得(dé)各井的流量(liàng)計量貼合氣(qi)井生産實際(jì)，廠購💘買了 便(biàn)攜式超聲波(bo)流量計 ，不定(ding)時對井站産(chan)量進行便攜(xie)式測量，并與(yǔ)固定式超🧑🏽‍🤝‍🧑🏻聲(shēng)波流量計計(ji)量數據進行(hang)對比分析，判(pan)斷計量準确(que)性，并及時🈲對(dui)可能存在的(de)計量差較大(da)、信号丢失等(děng)問題進行診(zhen)斷、解決。
6結論(lun)及建議
（1）外夾(jiá)式超聲波流(liu)量計在高含(han)硫氣田中用(yòng)于氣體流量(liang)計量，能解決(jué)常規計量裝(zhuāng)置在高含硫(liu)氣田計量中(zhōng)存在🈲的計量(liàng)不準、設備腐(fu)蝕等問題。
（2）高(gao)含硫氣田超(chāo)聲波流量計(jì)計量準确性(xing)的影響因🈲素(su)較多，包括探(tan)頭吻合度，降(jiang)噪膜和耦合(he)劑的運用、測(cè)量管特性、含(hán)硫氣體析出(chu)的水珠、高含(han)硫氣體析出(chū)并沉積的單(dān)質硫等😄。
（3）超聲(shēng)波流量計安(ān)裝在水平位(wèi)置的計量準(zhǔn)确性高于安(an)裝在豎直位(wèi)置時的計量(liàng)準确性。
（4）針對(dui)高含硫氣田(tián)計量管段，下(xià)一步将開展(zhan)如何監測析(xi)✏️出硫對計量(liàng)準确性的影(yǐng)響程度，如何(he)采取措施（包(bao)🥰括溶🐅硫劑溶(rong)硫、機械除硫(liu)）來清除管線(xiàn)内沉積的硫(liú)，進而提高計(ji)量的準确性(xìng)。

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