摘要：元壩氣田(tian)是中石化成功(gong)開發的第二個(ge)大型酸性氣田(tián)。在氣田開發中(zhōng)，克服傳統計量(liang)裝置在高含硫(liú)氣體計量⭐存在(zai)的問題，實行準(zhǔn)确計量關乎開(kāi)發的成🌐敗。 外夾(jia)式超聲波流量(liang)計 能有效的解(jiě)決酸性氣田計(jì)量中存在的問(wèn)題，除常規計量(liang)影響因素外，計(ji)量管段附着的(de)水珠、沉積的單(dān)質硫對計量🐇的(de)準确性也影響(xiǎng)較大。結合現場(chang)運用中實際問(wen)題，分析問題原(yuán)因，找出了解決(jue)計量不準的切(qiē)實😄可行的措施(shī)，明确下🏃‍♀️一步攻(gong)關的方向，值👄得(de)高含硫氣田開(kāi)發借鑒。
前言
　　元(yuán)壩氣田是中石(shi)化繼普光氣田(tián)之後，成功開發(fa)的第二個酸性(xìng)♻️整裝大型氣藏(cáng)。氣田分一二期(qī)不同時間投🌈運(yùn)，2025年12月一期試采(cai)工程第一口井(jǐng)建成投産，2016年二(èr)期滾動工程各(ge)個井陸續投産(chan)，從而實現氣田(tian)滿負荷運行🆚生(sheng)産，目前💚淨化氣(qi)年生産能力爲(wèi)34億方。氣‼️田天然(ran)氣中硫化氫含(han)量2.7～8.44%（體積含量，下(xià)同），平均爲5.44%；二氧(yang)化碳含量3.12-13.5%，屬于(yu)高含硫化氫，中(zhōng)含二氧化碳氣(qì)田📱。
　　在氣田開發(fa)中，同其他氣田(tian)一樣，準确的計(jì)量天然🐕氣、水（部(bù)分井産水）的産(chǎn)量，對于氣井産(chǎn)能評價、生産動(dong)态分析、油氣井(jǐng)配産、生⭕産制度(dù)調整、調剖堵水(shuǐ)、措施維護等起(qǐ)着決定性的作(zuo)用，甚至關乎一(yī)口井的生死存(cún)亡🈲。
1元壩氣田計(ji)量存在的問題(tí)
　　在已有的天然(rán)氣計量中，以孔(kong)闆節流爲代表(biao)的計量裝置💚需(xu)📧與👌氣體直接接(jie)觸，在元壩氣田(tian)采氣井的運用(yòng)中存在以🎯下問(wèn)題：
（1）含水的高酸(suan)性環境中，酸性(xìng)氣體對計量材(cai)料的腐🏃🏻蝕性較(jiào)強，傳🎯統計量孔(kǒng)闆容易因腐蝕(shi)而出現計量孔(kǒng)徑變大，從而使(shi)得🈲計量不準；
（2）改(gai)變計量裝置材(cái)質，使用鎳基材(cái)料雖能有效解(jie)決腐🏃‍♀️蝕問題，但(dàn)⚽整個計量裝置(zhi)（包括前後管段(duàn)、高孔閥、孔闆等(děng)）所需費用大，經(jing)濟✔️上不劃算；
（3）安(ān)裝接觸式計量(liang)裝置，增加了流(liú)程焊接、連接點(diǎn)的數量♊，特🈲别是(shì)高孔閥的壓闆(pǎn)及密封材料、放(fàng)空閥、排污閥等(deng)地方，容易出現(xiàn)因密封不嚴、腐(fǔ)蝕而導緻高含(hán)硫天然氣的洩(xie)漏，增加開采安(an)全風險；
（4）高含硫(liu)天然氣開采中(zhong)容易析出單質(zhì)硫，特别是在🔴流(liú)态發生變化、産(chan)生輕微節流處(chu)的孔闆後更易(yi)于聚集單質硫(liu)，改變流速及流(liu)态，影響計量準(zhǔn)确性。
2外夾式超(chao)聲波流量計在(zai)元壩的運用
　　爲(wèi)解決上述開發(fā)中的突出問題(tí)，元壩氣田采集(jí)輸🐕系統采♻️用🐉了(le)外夾式超聲波(bo)流量計來計量(liàng)酸性天然氣、含(hán)硫氣田🎯水。
　　外夾(jiá)式超聲波流量(liàng)計是采取措施(shī)把發射、接頭探(tàn)頭固定在測試(shi)管外壁，實現對(duì)氣體流量進行(hang)測量的計量裝(zhuāng)置。該裝置安裝(zhuāng)在一長段直、光(guāng)滑、内外表面無(wú)缺陷的直管段(duan)上。裝置主要包(bāo)括探頭、電纜、自(zi)動積算顯示儀(yí)等元器件，探頭(tóu)通過電纜與流(liú)量積👣算儀連接(jiē)，并連接有外接(jie)電源。探頭加工(gōng)成與管道表面(miàn)一緻的弧形，能(néng)高度吻合的緊(jin)貼在管道外壁(bì)📞上。該裝置有溫(wen)度✂️、壓力的自動(dong)補償🈲功能，能根(gen)據現場實際工(gōng)況自動調🌈整計(jì)算流量時的參(can)數變化。
　　超聲波(bō)流量計 的測量(liàng)原理是在管道(dào)兩側布置一組(zu)（單聲道）或多‼️組(zǔ)⛱️探🍓頭（雙🈲通道或(huo)多通道），通過發(fa)射聲波，在另一(yi)側接收聲波的(de)原🏃理來進行氣(qì)體流量測量的(de)。氣體壓力越高(gao)，聲波傳🧑🏾‍🤝‍🧑🏼播速度(du)越快，接收探頭(tou)接收到信号的(de)時間越短；氣體(tǐ)流速越快，聲✔️波(bō)發生偏移越大(dà)，探✔️頭接收到信(xin)号的時間越長(zhǎng)。
　　測量時，爲減小(xiao)探頭與測量管(guan)外壁之間空氣(qi)對測量精🐅度的(de)影響，在探頭與(yu)被測管道外壁(bi)間添加了降噪(zao)膜，并💯塗上液體(tǐ)耦合劑，大大減(jian)小了測量誤差(chà)✏️。
　　外夾式超聲波(bō)流量計由于安(ān)裝在酸性氣體(tǐ)的管道外💯壁，測(cè)量元件不直接(jie)與酸性氣體接(jiē)觸，有效解決了(le)傳統流量測量(liang)在酸性氣田中(zhōng)遇到的突出問(wèn)題。
3計量準确性(xìng)的影響因素
　　超(chāo)聲波流量計發(fa)射探頭發送的(de)信号源到接收(shōu)探頭依次經過(guò)帶有耦合劑的(de)發射端降噪膜(mo)、發射端管壁🌂、流(liú)動的氣體、接收(shōu)端🍉管壁、帶有耦(ǒu)合劑的接收端(duān)降噪膜。結合元(yuan)壩氣田實際情(qing)況，存在下列影(yǐng)響㊙️因素：
（1）探頭加(jia)工弧度與測量(liàng)管段的吻合度(du)
超聲波流量計(jì)測量氣體流量(liang)時，探頭夾持在(zài)測量管段的外(wài)壁🌏上。探頭加工(gong)成與管段相同(tóng)的弧形，加工精(jīng)度越高，與被測(ce)量管段越吻合(he)，探頭與管壁之(zhī)間的間歇越小(xiao)，對聲波傳播的(de)影響越小，計量(liàng)越準确，反之則(zé)計量越不準确(què)。
（2）降噪膜和耦合(hé)劑
　　超聲波流量(liàng)計的發射探頭(tóu)、接收探頭無論(lun)加工精度如何(he)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼與測量管段外(wài)壁吻合，其安裝(zhuāng)接觸間實在存(cun)在氣體間隔。安(an)裝降噪😘膜和耦(ou)合劑後，探頭與(yǔ)管壁間将充滿(man)液📐體和固體，聲(shēng)波在液體固體(tǐ)中的傳播速度(dù)遠大于在氣體(tǐ)中的傳播速度(dù)，因此，安裝充滿(man)耦合劑的降噪(zao)膜後将減小計(jì)量誤差。
　　耦合劑(jì)爲液體，在使用(yòng)中不可避免出(chu)現幹燥，變質，再(zài)🈲加上降噪膜有(you)可能存在損壞(huài)等原因，都有可(kě)能影響計量計(jì)量精度，爲此，需(xu)适時檢查耦合(he)劑、降噪膜，必要(yào)時進行更換安(an)裝。
（3）測量段管線(xian)固有特性
　　與其(qí)他測量一樣，要(yào)求測量段管線(xiàn)精度高，管段平(píng)直、光滑，内外壁(bi)無缺陷，滿足測(cè)量要求。另外，針(zhen)對高含硫‼️氣體(ti)，要求測量管段(duàn)🏃材質抗硫，不存(cun)在因腐蝕而出(chu)現影響氣體流(liú)态，進而影響計(ji)量準确性的現(xiàn)象出現。
（4）測量點(dian)的位置
　　要使得(dé)測量更加準确(que)，需盡可能保證(zhèng)被測量氣體在(zài)管道内的🈲流動(dong)保持層流狀态(tài)，因此，測量點需(xū)遠離彎頭、三💞通(tōng)、大小頭等地方(fang)，處于一相對較(jiao)長的直🚩的管段(duàn)上，必要時可以(yi)采取安裝整流(liu)😄器等輔助設置(zhi)來使氣體爲層(céng)流🌈狀态。
（5）流經水(shui)珠影響
　　元壩氣(qì)田與其他氣田(tian)一樣，氣田産水(shuǐ)。雖然計量前經(jīng)過分🤞離，但分離(lí)不徹底的液滴(di)、天然氣中未分(fen)離的微小液滴(dī)顆粒随氣流流(liu)經計量管段，會(huì)形成新的液滴(di)附着在管壁上(shàng)，并形成流動的(de)液滴。當液滴流(liú)經至主超聲波(bo)傳遞的通道上(shang)時，不僅改變聲(sheng)波傳遞的速度(du)✊，還改變主聲波(bo)傳遞的方向，使(shi)得接收探頭提(ti)前接收到信号(hào)或根本接收不(bu)到信号☎️，影響計(jì)量精度。
（6）析出單(dān)質硫的影響
　　元(yuan)壩高含硫氣田(tián)開發實踐證明(ming)，管道内易析出(chū)單質硫。析出的(de)👣單質硫附着在(zài)管壁上，減小氣(qì)體流經通道🧑🏾‍🤝‍🧑🏼，使(shi)得接收探頭接(jiē)收🔞到信号的時(shi)間變短；不規則(zé)的硫沉積，改變(biàn)氣體流動狀态(tai)，使得氣體從層(céng)流變爲紊流👨‍❤️‍👨；不(bú)規則硫沉積量(liàng)及厚度，改變超(chao)聲波傳播方向(xiang)，有可能導緻接(jiē)收探頭無法接(jie)收到超聲波信(xìn)号。綜合影😄響的(de)結果，計量出現(xian)較大偏差。
4運用(yòng)中存在的問題(ti)
　　元壩氣田一期(qī)試采工程2025年12月(yue)開始投産，外夾(jia)式超聲波流量(liang)計設計安裝位(wei)置有2種：13口井站(zhàn)的安裝在多相(xiàng)流計量分離器(qi)撬塊的氣相出(chu)口豎直管線上(shàng)；集輸總站安裝(zhuang)🌏水平管道上。通(tōng)過對超聲波流(liu)量計的調試，運(yun)行，各計量😍裝置(zhì)相繼投用。在計(jì)量過程中，井站(zhàn)出現下述突出(chu)問題：
（1）13口井站計(jì)量不正常，數據(ju)時有時無，變化(huà)異常；
（2）13口井站計(jì)量數據上下波(bo)動幅度大，最大(dà)數據超過對應(yīng)井😘産氣能力的(de)2-3倍（一般采用測(cè)試試采制度生(sheng)産，以測試穩定(dìng)産能評價㊙️）。
（3）部分(fen)井站在使用一(yī)段時間後接收(shōu)不到超聲波信(xin)号，無法實行計(jì)量。
5解決措施及(ji)效果
（1）改變安裝(zhuang)位置，計量相對(duì)準确、可靠
　　針對(duì)元壩氣田一期(qi)試采工程出現(xian)的計量問題，結(jié)合集氣總站運(yun)用的實際效果(guo)，反複進行現場(chǎng)試驗，整改👄，分析(xi)，認爲管壁上附(fu)着、流動的水珠(zhu)有可能對測量(liang)産生較大影響(xiǎng)。豎直測量管的(de)水珠呈360度随機(jī)分布、流動，一旦(dan)流經發射、接收(shōu)探頭處，影響計(ji)量精度。若采用(yong)水平安裝，發射(she)、接收探頭安裝(zhuāng)在側面，附着、流(liu)動的水珠在探(tan)頭的位置的數(shu)量、幾率将成倍(bei)的減小，從而可(kě)使💛得影響變小(xiao)。
　　在2015年、2016年對一期(qi)試采工程的13口(kǒu)井進行了外夾(jia)式超聲波流量(liang)🤟計安裝位置的(de)更換，改豎直安(an)裝爲水平🧑🏽‍🤝‍🧑🏻安裝(zhuāng)，效果明顯。
　　二期(qi)滾動工程在一(yī)期試采工程的(de)基礎上，優化了(le)超聲波流♌量💔計(ji)的安裝位置，改(gai)豎直安裝位置(zhì)爲水平安♋裝位(wei)👨‍❤️‍👨置。通過運行表(biǎo)明，數據的穩定(ding)性、準确性大幅(fu)度提高，基本能(néng)反應各井的真(zhēn)實産能。
（2）移動探(tan)頭位置，成功找(zhǎo)到丢失信号
　　超(chao)聲波流量計，按(an)照原理，結合現(xian)場情況，通過模(mó)拟、計💋算，發㊙️射😍、接(jie)收探頭位置相(xiàng)對固定，在相應(ying)位置安❤️裝發射(she)、接收探頭，能準(zhǔn)确接收到發射(shè)探頭發出的超(chāo)聲波。但在元壩(ba)氣田⚽運用中🛀🏻，一(yī)些井✊站在不同(tong)生産時間，出現(xiàn)信号丢失的現(xiàn)象。通過分析判(pàn)斷，并試探性采(cai)用移動探頭位(wèi)置，成功找到超(chāo)聲波信号的最(zui)佳接收點👨‍❤️‍👨，并🚶‍♀️恢(huī)複計量。
（3）采購便(biàn)攜式超聲波流(liú)量計進行流量(liàng)核查
爲使得各(gè)井的流量計量(liang)貼合氣井生産(chǎn)實際，廠購買了(le) 便攜式超聲波(bo)流量計 ，不定時(shí)對井站産量進(jìn)行便攜式測量(liàng)，并與固定式超(chāo)聲波流🥵量計計(jì)量數據進行對(dui)比分析，判斷計(jì)量準确性，并及(jí)時對可能存在(zai)的計量差較大(da)、信号丢失等問(wèn)題進行診斷、解(jie)決。
6結論及建議(yi)
（1）外夾式超聲波(bo)流量計在高含(han)硫氣田中用于(yu)氣體流量計量(liang)😍，能🈚解決常規計(ji)量裝置在高含(han)硫氣田計量中(zhōng)存在的計量不(bu)準、設備腐蝕等(deng)問題。
（2）高含硫氣(qi)田超聲波流量(liàng)計計量準确性(xing)的影響因素較(jiào)♊多，包括👅探頭吻(wěn)合度，降噪膜和(he)耦合劑的運用(yong)、測量管特性、含(han)硫氣體析🐇出的(de)水珠、高含硫氣(qì)體析出并沉積(ji)的單質硫等🌈。
（3）超(chāo)聲波流量計安(an)裝在水平位置(zhi)的計量準确性(xìng)高于安裝🏃🏻在✉️豎(shù)直位置時的計(ji)量準确性。
（4）針對(duì)高含硫氣田計(jì)量管段，下一步(bù)将開展如何監(jian)測👨‍❤️‍👨析🈲出硫對計(ji)量準确性的影(ying)響程度，如何采(cǎi)取措施（包括溶(rong)硫劑溶硫👉、機械(xiè)除硫）來清除管(guan)線内沉積的硫(liu)，進而提高計量(liàng)的準确性🈚。

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