摘要：孔闆流(liú)量計 在高酸性氣(qì)田集輸站場單井(jing)加熱爐、計量分離(li)器、外輸管線🥰處的(de)使用現狀。分析了(le)孔闆流量計在使(shǐ)用過程中容易👣發(fa)生堵塞的原因，闡(chǎn)述了導壓系統‼️容(rong)易發🌈生的引壓管(guan)積液、引壓♉管堵塞(sāi)♋、節流裝置沖刷磨(mó)蝕、密封圈、平衡㊙️閥(fá)滲漏等問題。現場(chǎng)🔴實施的維護保養(yang)、溶硫💚解堵、蒸汽解(jiě)堵等措施取得了(le)較好的👣應用效果(guo)。
　　氫氣田屬超深、高(gāo)含硫、高壓、複雜山(shān)地氣田，出井天然(ran)氣含雜質較多，沿(yan)工藝管線、設備至(zhì)上而下壓力、溫度(du)等因🌈素梯度變化(hua)，導緻單質硫及其(qi)他雜質沉積，氣質(zhi)、氣流條件無法達(da)到相關标準規定(dìng)要求，容🈚易産生計(ji)量誤差。探讨現場(chang)工♻️況中容易出現(xian)的孔闆堵塞、引壓(yā)👈管積液或堵塞對(dui)計量精度的影響(xiang)，以🐇及爲消除或降(jiàng)🛀🏻低影響而采取的(de)措施。
1孔闆流量計(ji)的工作原理
　　孔闆(pan)流量計是一套流(liú)量測量裝置，由節(jiē)流裝置、信👅号😘引線(xian)、二次儀表系統組(zǔ)成。節流裝置包括(kuo)标準孔闆、取🏒壓裝(zhuang)置（孔闆夾💚持器）和(hé)上下遊測量管，主(zhǔ)要作用是使管道(dào)中流動的流體産(chǎn)生靜壓力差[1]。
　　充滿(man)管道的天然氣在(zài)流經管道内的節(jie)流裝置（孔闆）時，流(liú)束将在節流件處(chù)形成局部收縮，從(cong)而使流🏃🏻速增🔴加，壓(ya)力降低，在⭐節流件(jiàn)上下遊便産生了(le)壓差，流量越大，産(chǎn)生的壓差越大；流(liu)🥰量越小👌，産生的壓(yā)差越小。在已知有(yǒu)關參數的條件下(xià)，根據流⭕動連續性(xìng)原理和伯努😍利方(fang)程可以推導出差(cha)壓🔞與流量之間✏️的(de)關系，從而可以計(jì)算出流量的大小(xiǎo)。
2孔闆流量計在高(gāo)酸性氣田的應用(yòng)情況
2.1普光氣田天(tian)然氣特點
　　普光氣(qi)田是目前國内已(yi)探明并投入開發(fa)的H2S和CO2含🏃🏻‍♂️量🐪最高的(de)氣田，生産的天然(ran)氣中H2S含量達13%~18%，CO2含量(liàng)達8.6%，是典型的高酸(suān)氣田，生💛産過程中(zhong)存在着設備裝置(zhì)的元素硫堵塞、H2S腐(fǔ)蝕及CO2的弱酸腐蝕(shi)等問題。
2.2普光氣田(tián)集輸站場孔闆流(liú)量計的使用現狀(zhuang)
　　孔闆流量計是目(mù)前集氣站場使用(yòng)較爲廣泛的計量(liàng)裝置，具有結構簡(jian)單、操作方便、經濟(jì)實惠的特點☎️。普光(guāng)氣田集輸👨‍❤️‍👨系統設(she)置⛹🏻‍♀️有多井輪換計(jì)量組合裝置，主要(yào)用于實現多口氣(qì)井氣液分離後分(fen)别進行計量的一(yī)☔種分離分輸計量(liàng)組合裝置。普光氣(qì)田集💞輸站場的天(tian)然氣計量，采💰用的(de)是孔闆節流計量(liang)，其中在單井加熱(rè)爐、計量分離器、外(wai)輸管線處均安裝(zhuāng)有孔闆計量裝置(zhì)💃。
1）加熱爐計量裝置(zhi)。安裝在加熱爐計(jì)量管段上的高級(jí)✨孔闆閥是針對單(dan)井進行計量的裝(zhuāng)置，該裝置前沒有(yǒu)設置氣體分離系(xi)統🚶‍♀️。未經氣液分離(li)并加雜着一些緩(huǎn)蝕劑的混合天然(ran)氣，經🔞過節流降壓(yā)後，進入孔闆裝置(zhi)進行計量。雜質對(dui)孔闆閥的使用壽(shòu)命及👌計量的正确(què)性影響很大。
2）分離(lí)器計量裝置。計量(liang)分離器的高級孔(kong)闆閥安裝在分離(lí)器氣相出口，是對(duì)單井産量進行正(zhèng)确計量的現場計(ji)量裝置，由卧式重(zhòng)力式分離器和孔(kong)闆計🌈量裝置組成(cheng)。單井天然氣在分(fèn)離器内經過氣、液(yè)、固體雜質分離後(hou)，再對氣、液分别♌進(jìn)行的計量。此處計(jì)量數據較爲正确(que)，是各單井合理配(pei)産的依據所在。
3）外(wai)輸計量裝置。外輸(shu)計量孔闆閥安裝(zhuāng)在外輸計量💃🏻直管(guǎn)段上，是對整座集(ji)氣站所有氣井産(chǎn)出的混合天然氣(qì)進行計⚽量。
普光氣(qì)田集氣站的外輸(shu)系統采用的是氣(qi)、液混輸📞濕氣輸送(song)設計，此處的管徑(jìng)大、輸氣壓力穩定(ding)。加元素硫在前面(mian)管線、彙管、計量分(fèn)離器等設備的分(fèn)離♊、沉降，造成此處(chù)的元素🌐硫堵塞較(jiào)少，對計量的影響(xiang)較小。
3孔闆流量計(ji)在使用中存在的(de)問題
3.1被測流體特(te)性的影響
　　GB/T21446—2008《用标準(zhǔn)孔闆流量計測量(liang)天然氣流量》标準(zhǔn)中規定，通🍓過❓孔闆(pǎn)的🔆天然氣是經淨(jing)化處理後的天然(ran)氣，氣流是均勻單(dan)相的牛頓流體。若(ruò)氣體中含有的固(gu)體或液體💔微粒成(chéng)均勻分散狀态，且(qiě)質量分數不超過(guò)🙇‍♀️2%，也可認爲是均勻(yún)單相的牛頓流體(ti)。流經孔闆以前的(de)氣流流束應與管(guan)道軸線平行，氣流(liú)流動應爲充分發(fā)展紊流且無旋渦(wo)，管道橫截面所有(you)點上的旋渦角小(xiǎo)于2°即認爲😄無旋渦(wō)。
但是由于川東北(bei)高含硫化氫氣田(tian)屬超深、高含硫❌、高(gao)壓、複雜山地氣田(tián)，出井天然氣含雜(za)質較多，沿工藝管(guǎn)線、設備至💰上而下(xia)壓力、溫度等因素(sù)梯度變化，導緻單(dan)質硫及其他雜質(zhì)沉積，氣質、氣☁️流條(tiáo)件達不♌到相關标(biao)準規定要求，容易(yì)産生計量誤💔差[2]。
3.1.1堵(dǔ)塞物形成機理
1）化(hua)學溶解和化學沉(chén)積。含硫天然氣中(zhong)存在着一個對于(yú)❄️單質硫的溶解和(he)沉積有着很大影(yǐng)響的化學平衡。加(jia)拿大AlbertSulfurResearchLdt的研究表明(míng)，在地層條件下，元(yuan)素硫與H2S發生反應(yīng)可形成一種多硫(liú)化氫物質㊙️。
　　含硫氣(qì)藏開發時，多硫化(hua)氫天然氣在穿過(guò)遞減的壓力💞和溫(wēn)度🔞剖面時，反應平(ping)衡點發生變化，多(duo)硫化💚氫分解，生成(cheng)單質硫。當氣相中(zhōng)溶解的元素硫達(da)到臨界飽㊙️和度時(shi)，元素硫随着壓力(li)的繼🌈續降低而析(xi)出。分解出的硫量(liàng)達到一定值🆚，流體(ti)氣動力不足以攜(xie)帶固态顆粒硫時(shí)，元素😍硫就會沉積(jī)在管壁并聚💜集起(qǐ)來，這一沉積過程(cheng)主要發♈生的是化(huà)學反💔應。[3]
2）物理溶解(jie)和物理沉積。稠密(mi)流體（地層條件下(xià)時爲🚶地層🌈天然🍉氣(qi)）對單質硫的物理(li)溶解與解析能力(lì)也有很大影✍️響。在(zài)油藏🆚儲集層高溫(wen)高壓的環境下，天(tian)然氣對單質硫有(yǒu)很大的溶解度。當(dāng)含🐉硫天然氣藏㊙️投(tóu)入開發後，随着壓(ya)力、溫度的不斷降(jiang)低，元素硫的溶解(jiě)度也相應降低。一(yī)旦壓力、溫度降🈲低(di)到臨界值以下，便(biàn)會有大量的單質(zhì)硫析🙇‍♀️出。當析出的(de)硫量達到一定值(zhi)，且流體氣動力條(tiao)件不足以攜帶硫(liu)的固🌈态顆粒時，這(zhe)些析出的硫便會(huì)沉積下來🌈，這一沉(chén)積過程主要是物(wu)理變化🧑🏾‍🤝‍🧑🏼。
3.1.2堵塞對計(ji)量的影響
　　從現場(chang)勘查及堵塞物形(xing)成機理可知，高含(han)硫化氫氣田在生(shēng)産運行過程中所(suǒ)帶出的酸液顔色(se)呈黃色或淺黃色(sè)，經化驗和分析判(pan)斷主要含單質硫(liú)。在日常清洗集氣(qi)站高級孔闆閥計(jì)量系統時發現，管(guan)🐪壁、整流器、孔闆、導(dǎo)壓系統附着有大(dà)量單質硫等雜🏃🏻‍♂️質(zhì)，更存在整流器整(zheng)流孔幾乎被完全(quán)堵塞的情況☂️。這些(xiē)雜質不僅使得流(liú)量計導壓系統不(bu)能正确地錄取靜(jing)壓、差壓等參數，還(hái)使整流器失去原(yuán)有的整流🚶‍♀️作用，氣(qì)體的流态發生變(bian)化，影響計量的精(jīng)度。因🔞此，定期清洗(xi)流量計和解決工(gong)藝系統内硫沉積(ji)是⭐提高計量精度(dù)的🚶關鍵。而試驗結(jié)果表明，雜質形态(tài)🌍受溫度影響也較(jiao)大，保持計量裝置(zhi)内外部處于較高(gao)溫💃🏻度對減少硫沉(chén)積、提高計🆚量精度(dù)尤爲顯著。
1）堵塞導(dǎo)緻計量直管段直(zhí)徑變化。從生産過(guo)程中發現💘，随着運(yùn)行時間的增加，計(jì)量裝置上下遊的(de)直管段會逐漸出(chu)現沉積硫，直接導(dao)緻直管段的直徑(jìng)變小，嚴重時如圖(tú)1所示，造成氣的流(liú)動範圍減小。

2）整流(liu)器堵塞導緻整流(liú)效果降低。氣體通(tōng)過節流裝置♊的流(liu)動必💚須是保持層(céng)流。在氣體流經孔(kǒng)闆前，其㊙️流束👌必須(xu)與管道軸線平行(háng)，不得有紊流。而爲(wèi)了保持經過孔闆(pǎn)閥時的氣✍️體流态(tai)爲層流，集氣站各(gè)孔闆計量裝置前(qian)均安裝了整流器(qì)，但在實際運行中(zhong)😍，整流器經常出現(xian)篩孔堵塞的現象(xiàng)，嚴☎️重時如圖2所示(shì)，導緻流态🌍發生變(bian)化，失去整流作用(yong)。
3）孔闆閥閥腔内、孔(kǒng)闆及提升導闆上(shàng)附着雜質過多。對(duì)集氣站的高級孔(kǒng)闆閥拆洗時，發現(xian)高級孔闆閥的孔(kong)闆上、導闆以及腔(qiang)内附着大量的單(dan)質硫等。這些雜質(zhi)會對孔闆的銳利(lì)度産生不良🚶‍♀️影響(xiǎng)，導緻計量不正确(què)，同時也會導緻孔(kǒng)闆✂️無法正常的提(ti)取，給🌈高級孔闆閥(fa)的定期清洗工作(zuò)造成不便。

3.2導壓系(xì)統問題
引壓管最(zui)容易出現的問題(ti)是有積液和堵塞(sai)。
3.2.1引壓管積液
　　由于(yu)天然氣中含有水(shuǐ)分，會出現引壓管(guan)積液現象。這種積(ji)液往☁️往會造成流(liu)量計測量失真，導(dǎo)緻變送📐器的輸出(chū)出現波動。在寒冷(leng)的冬季很容易造(zào)成凍堵，最終導緻(zhi)流量計無法正常(chang)㊙️運行。因此，需要定(ding)期對積液進🐉行排(pai)放。
3.2.2引壓管堵塞
　　由(yóu)于測量介質天然(rán)氣中含有單質硫(liu)等雜質,介質黏稠(chou)，會導緻引壓管堵(dǔ)塞。如不定期排污(wū)，引壓管更易堵塞(sai)，甚至導⭕緻雜質固(gu)化。一旦發生上述(shu)情況，流量計将無(wu)法正常運行。因此(cǐ)，要🌈定期排污或疏(shū)通。
　　按照規定，集氣(qì)站（包括集氣總站(zhan)）對引壓管進行周(zhōu)期性😄排堵，冬季每(měi)班一次，夏季每天(tiān)一次。另外，集氣總(zong)站⭐當産量降低約(yue)20×104m3時，及時對導壓管(guan)、五閥組進行加強(qiáng)解堵。由于頻繁解(jiě)堵會降🐇低五閥💜組(zu)的密封性🧑🏽‍🤝‍🧑🏻，需要每(měi)年更換一次🍉五閥(fa)組。
3.2.3節流裝置鈍化(huà)
　　孔闆流量計的流(liú)出系數C是在标準(zhun)實驗室條件下進(jin)行校準标♌定的。當(dāng)孔闆和孔闆夾持(chi)器或者孔闆入口(kou)🔞直角銳利度未達(dá)到标準要求時，會(huì)引起氣體流态畸(ji)變，使流出系數C值(zhí)改變，最終影響流(liu)量計精♻️度。小孔徑(jing)💜孔闆入口邊緣輕(qing)微🤩的磨圓會引起(qǐ)流量測量值5%的負(fu)偏差；而高含硫天(tiān)然氣具有較強的(de)腐蝕性，嚴重磨蝕(shí)和中等沾污的💘孔(kǒng)闆也會引起12%的負(fù)偏差。另外，高壓流(liu)體的沖刷也會導(dǎo)緻标準孔闆的⭐入(rù)口直角銳利度發(fa)❌生鈍化[4]。
　　嚴重鈍化(huà)時會使流出系數(shù)偏移1%~2%。在流量計算(suan)中，對孔闆入口直(zhí)角銳利度的精确(què)修正造成很大的(de)困難。2017年㊙️2季度，對某(mǒu)區塊16座集氣站共(gong)計65套高級孔闆閥(fá)清洗過程中，發現(xiàn)不同☔程度損⚽傷的(de)孔闆共8塊，占全部(bù)孔闆的12.3%。顯然，定期(qī)檢查孔闆保證流(liú)出系數C值的穩定(ding)對提高☀️計量精度(dù)也很重要。
3.2.4密封圈(quan)、平衡閥滲漏
　　氣田(tián)地層天然氣不僅(jin)存在流速快，還存(cun)在氣質組分💋複雜(za)的特點。根據對殘(can)酸液進行取樣，發(fa)現黏度較高、成分(fèn)複雜。另外，由于氣(qì)田開發采用連續(xù)加注緩蝕劑的防(fáng)腐工藝，而緩蝕劑(ji)㊙️黏度大，易與沉積(jī)物結合，形成顆狀(zhuang)物質。在實際生産(chan)中，密封圈與孔闆(pǎn)之間、平衡閥密封(feng)部分容🌈易沉積雜(zá)質或損傷（圖3）。氣體(ti)流經孔闆時📧直接(jiē)從孔闆外邊緣以(yi)及上腔滲漏至下(xià)遊，導緻計量偏低(dī)。

4建議
4.1加強流量計(ji)的維護保養
　　加強(qiang)流量計各部位定(ding)期維護保養。每周(zhou)對孔闆閥操作檢(jian)查🚩一次，每月對孔(kong)闆清洗一次，保證(zhèng)孔闆閥🏃‍♂️操作🛀🏻正常(chang)，孔闆清潔、無損✨傷(shang)。每活動一次滑閥(fá)，就加注一次🔴密封(fēng)脂，保證滑閥嚴密(mi)不漏，密封良好。保(bao)持☔孔闆閥表🔞面清(qīng)潔，油🔱漆無脫落、鏽(xiù)蝕，銘牌清晰，零部(bù)件齊全完好，無内(nèi)外滲現💚象，可動部(bu)分靈活好用。除定(ding)期清洗保養之外(wai)，可采用專用電磁(ci)加熱器🌏對孔闆流(liu)量計測量管段定(dìng)期進行加熱除垢(gòu)，以減少因🔞管道結(jie)垢變徑對計量的(de)影響。同時，規範安(an)裝引壓管伴熱系(xì)統，以減少引壓管(guǎn)堵塞現象。
4.2實施有(yǒu)效的解堵措施
4.2.1溶(rong)硫劑解堵
　　溶硫劑(jì)MDEA(二甲基二硫等混(hun)合物)是一種非常(cháng)高效的解除元素(sù)硫🏃‍♀️沉積堵塞的解(jie)堵劑，解堵效果顯(xian)著。但溶硫劑具有(you)極強的腐蝕性，容(róng)易造成設備附件(jiàn)損壞（如孔闆密封(fēng)墊圈、提升軸密封(fēng)膠圈等）。因此僅在(zài)㊙️已經完全被單質(zhì)硫堵塞、設備材質(zhi)允許的條件下💃🏻小(xiǎo)範圍使用。
4.2.2蒸汽解(jiě)堵
　　開始時對孔闆(pan)閥内的元素硫堵(dǔ)塞采用清水沖洗(xi)🏃‍♂️的方法進行處理(lǐ)，但效果不理想，附(fu)着在提升軸齒輪(lun)、導闆齒縫和滑闆(pan)上的部分雜質無(wu)法完全被清洗掉(diao)，雜質依然會對孔(kǒng)闆閥的正常操🐅作(zuo)造成影響。
　　經過試(shi)驗，用高壓蒸汽沖(chong)洗的方法較好。高(gao)壓蒸汽不🧡僅能将(jiāng)閥腔内的元素硫(liú)雜質沖洗幹淨，還(hái)能将閥腔内殘存(cun)的緩蝕劑、密封脂(zhī)等雜質沖洗幹淨(jing)，不留死角，對閥體(ti)内的附件也不會(hui)造成傷害。清洗完(wan)畢後，閥門❓操作靈(ling)活、可靠，投入運行(háng)後持續生産時間(jian)長，清洗效果非常(cháng)顯著。
4.3及時更換計(jì)量分離器高級孔(kǒng)闆閥孔闆密封墊(nian)圈✨
　　現場實際操作(zuo)過程中發現，計量(liang)分離器高級孔闆(pǎn)閥孔闆的橡膠密(mì)封墊圈使用一個(gè)月左右就會出現(xiàn)腐蝕老化。因此，每(mei)月對計量分離器(qì)高級孔闆閥進行(háng)一次維護📞保養，對(duì)失效的橡膠密封(feng)墊圈及時💁進行更(gèng)換💞。目前，試驗使用(yòng)耐腐👈性更強的四(sì)聚氟乙🔞烯材料替(ti)代橡膠制作孔闆(pan)密封墊，應用效果(guo)較好☀️。
5結論
　　高酸氣(qì)田集氣站場使用(yòng)的高級孔闆閥，是(shi)站場天然📱氣計量(liang)的重要設備，在運(yun)行過程中受到所(suǒ)計量介質的性質(zhì)、壓力、溫度以✔️及自(zi)身材質、結構等多(duō)種因素的影響，造(zào)成操作困難、計量(liang)不正确等問題，嚴(yan)重影響現場的安(an)全平穩生産。在目(mu)前無法改變天然(rán)氣高含H2S的客觀情(qing)況下，通過現場實(shí)際工作，提出了一(yi)些解堵、維修保養(yang)的方法，取得了一(yi)定的效果。通過以(yi)上一系列的維護(hù)🐇保養措施和改進(jìn)工作，能更🤩好地解(jie)決高級孔闆閥在(zai)日常使用過程中(zhōng)出現🙇🏻的問題，保🚩證(zheng)孔闆閥的安全運(yun)行和天然氣計量(liàng)的正确。

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