摘要：元(yuan)壩氣田(tian)是中石(shi)化成功(gong)開發的(de)第二個(ge)大型酸(suan)性氣田(tian)。在氣田(tian)開發中(zhong)，克服傳(chuan)統計量(liang)裝置在(zai)高含硫(liu)氣體計(ji)量存在(zai)的問題(ti)，實行準(zhun)确計量(liang)關乎開(kai)發的成(cheng)敗。 外夾(jia)式超聲(sheng)波流量(liang)計 能有(you)效的解(jie)決酸性(xing)氣田計(ji)量中存(cun)在的問(wen)題，除常(chang)規計量(liang)影響因(yin)素外，計(ji)量管段(duan)附着的(de)水珠、沉(chen)積的單(dan)質💰硫對(dui)🥵計量的(de)準🧑🏽‍🤝‍🧑🏻确性(xing)也影響(xiang)較大。結(jie)合現場(chang)運用中(zhong)實際問(wen)題，分析(xi)問題原(yuan)因♍，找出(chu)了解決(jue)計量不(bu)準的切(qie)實可行(hang)的措♌施(shi)，明确下(xia)一步攻(gong)關的方(fang)向，值👅得(de)高含硫(liu)氣田開(kai)發借鑒(jian)。
前言
　　元(yuan)壩氣田(tian)是中石(shi)化繼普(pu)光氣田(tian)之後，成(cheng)功開發(fa)的第㊙️二(er)⛷️個酸性(xing)整裝大(da)型氣藏(cang)。氣田分(fen)一二期(qi)不同時(shi)間投運(yun)，2025年11月一(yi)期試🏃采(cai)工程第(di)一口井(jing)建成投(tou)産，2016年二(er)期滾✏️動(dong)工程🈲各(ge)個井陸(lu)續投産(chan)，從而實(shi)現氣田(tian)滿負荷(he)運行生(sheng)産，目前(qian)♌淨化氣(qi)年🔴生産(chan)能力爲(wei)34億方。氣(qi)田天然(ran)氣中硫(liu)化氫含(han)量2.7～8.44%（體積(ji)含量，下(xia)同），平均(jun)爲5.44%；二氧(yang)化碳含(han)量3.11-27.5%，屬📐于(yu)高含硫(liu)化氫🚶，中(zhong)含二氧(yang)化碳氣(qi)田。
　　在氣(qi)田開發(fa)中，同其(qi)他氣田(tian)一樣，準(zhun)确的計(ji)量天然(ran)氣、水（部(bu)分井産(chan)水）的産(chan)量，對于(yu)氣井産(chan)能評價(jia)、生産動(dong)态分析(xi)、油氣💯井(jing)配産、生(sheng)産制度(du)調整、調(diao)剖堵水(shui)、措施維(wei)護等起(qi)着決定(ding)性的作(zuo)用🌈，甚至(zhi)關乎一(yi)口井的(de)生死存(cun)亡🤟。
1元壩(ba)氣田計(ji)量存在(zai)的問題(ti)
　　在已有(you)的天然(ran)氣計量(liang)中，以孔(kong)闆節流(liu)爲代表(biao)的計❤️量(liang)🌈裝置需(xu)🧡與☂️氣體(ti)直接接(jie)觸，在元(yuan)壩氣田(tian)采氣井(jing)的運用(yong)中存📐在(zai)以🤩下問(wen)題：
（1）含水(shui)的高酸(suan)性環境(jing)中，酸性(xing)氣體對(dui)計量材(cai)料的腐(fu)蝕性較(jiao)強，傳統(tong)計量孔(kong)闆容易(yi)因腐蝕(shi)而出現(xian)計量孔(kong)徑變大(da)，從而使(shi)得計量(liang)不準；
（2）改(gai)變計量(liang)裝置材(cai)質，使用(yong)鎳基材(cai)料雖能(neng)有效解(jie)決腐蝕(shi)問題，但(dan)整個計(ji)量裝置(zhi)（包括前(qian)後管段(duan)、高孔閥(fa)、孔闆等(deng)）所需費(fei)用大，經(jing)濟上不(bu)劃算；
（3）安(an)裝接觸(chu)式計量(liang)裝置，增(zeng)加了流(liu)程焊接(jie)、連接點(dian)的🈲數量(liang)，特别是(shi)高孔閥(fa)的壓闆(pan)及密封(feng)材料、放(fang)空閥、排(pai)污閥🤟等(deng)地方，容(rong)易出現(xian)因⭕密封(feng)不嚴、腐(fu)蝕而導(dao)緻高含(han)硫天然(ran)氣的洩(xie)漏，增加(jia)開采🈲安(an)全風🏒險(xian)；
（4）高含硫(liu)天然氣(qi)開采中(zhong)容易析(xi)出單質(zhi)硫，特别(bie)是在流(liu)✨态發生(sheng)變化、産(chan)生輕微(wei)節流處(chu)的孔闆(pan)後更易(yi)于聚集(ji)💋單質硫(liu)，改變流(liu)🙇🏻速及流(liu)态，影響(xiang)計量準(zhun)确性。
2外(wai)夾式超(chao)聲波流(liu)量計在(zai)元壩的(de)運用
　　爲(wei)解決上(shang)述開發(fa)中的突(tu)出問題(ti)，元壩氣(qi)田采集(ji)輸系統(tong)采用了(le)外夾式(shi)超聲波(bo)流量計(ji)來計量(liang)酸性天(tian)然氣、含(han)硫氣田(tian)水。
　　外夾(jia)式超聲(sheng)波流量(liang)計是采(cai)取措施(shi)把發射(she)、接頭探(tan)📧頭固定(ding)在測👅試(shi)管外壁(bi)，實現對(dui)氣體流(liu)量進行(hang)測量的(de)計⭐量裝(zhuang)置。該裝(zhuang)置安裝(zhuang)在一長(zhang)段直、光(guang)滑、内外(wai)表面無(wu)缺陷的(de)直管段(duan)上。裝置(zhi)主要包(bao)括探頭(tou)、電纜、自(zi)動積算(suan)顯示儀(yi)等元器(qi)件，探頭(tou)通過電(dian)纜與流(liu)量積算(suan)儀連接(jie)，并連接(jie)有外接(jie)電源。探(tan)頭加♍工(gong)成與管(guan)道🌍表面(mian)一緻的(de)👈弧形，能(neng)高度吻(wen)合的緊(jin)貼在管(guan)道外壁(bi)上。該裝(zhuang)置有溫(wen)度、壓力(li)的㊙️自動(dong)補償功(gong)能，能根(gen)據現場(chang)實際工(gong)況自動(dong)調整計(ji)算流量(liang)時的參(can)數變化(hua)。
　　超聲波(bo)流量計(ji) 的測量(liang)原理是(shi)在管道(dao)兩側布(bu)置一組(zu)（單聲道(dao)）或多組(zu)探頭（雙(shuang)通道或(huo)多通道(dao)），通過發(fa)射聲波(bo)，在另一(yi)側接收(shou)聲波的(de)原理來(lai)進行氣(qi)體流量(liang)測量的(de)。氣體壓(ya)力越高(gao)🍉，聲波傳(chuan)播速度(du)越快，接(jie)💋收探頭(tou)接收到(dao)信号🤟的(de)時間越(yue)短；氣體(ti)流速越(yue)快，聲波(bo)發生偏(pian)移越大(da)，探頭接(jie)收到信(xin)号的時(shi)間越長(zhang)。
　　測量時(shi)，爲減小(xiao)探頭與(yu)測量管(guan)外壁之(zhi)間空氣(qi)對測量(liang)精度的(de)影㊙️響，在(zai)探頭與(yu)被測管(guan)道外壁(bi)間添加(jia)了降噪(zao)膜，并塗(tu)上液體(ti)耦合劑(ji)，大大減(jian)小了測(ce)量誤差(cha)。
　　外夾式(shi)超聲波(bo)流量計(ji)由于安(an)裝在酸(suan)性氣體(ti)的管道(dao)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻外壁，測(ce)量元件(jian)不直接(jie)與酸性(xing)氣體接(jie)觸，有效(xiao)解決了(le)傳統🈲流(liu)量測量(liang)在酸性(xing)氣田中(zhong)遇到的(de)突出問(wen)🔴題。
3計量(liang)準确性(xing)的影響(xiang)因素
　　超(chao)聲波流(liu)量計發(fa)射探頭(tou)發送的(de)信号源(yuan)到接收(shou)探頭依(yi)次經💔過(guo)帶有耦(ou)合劑的(de)發射端(duan)降噪膜(mo)、發射端(duan)管壁、流(liu)動的氣(qi)體、接收(shou)端管壁(bi)、帶有耦(ou)合劑的(de)接收端(duan)降噪膜(mo)。結合元(yuan)壩氣田(tian)實際情(qing)況，存⭐在(zai)下列影(ying)響🥵因素(su)：
（1）探頭加(jia)工弧度(du)與測量(liang)管段的(de)吻合度(du)
超聲波(bo)流量計(ji)測量氣(qi)體流量(liang)時，探頭(tou)夾持在(zai)測量管(guan)段的外(wai)壁上。探(tan)頭加工(gong)成與管(guan)段相同(tong)的弧形(xing)，加工精(jing)度越高(gao)，與被測(ce)量管段(duan)越吻合(he)，探頭與(yu)管壁之(zhi)間的間(jian)歇越小(xiao)，對聲波(bo)傳播的(de)影響越(yue)小，計量(liang)越準确(que)，反之則(ze)計量越(yue)不準确(que)。
（2）降噪膜(mo)和耦合(he)劑
　　超聲(sheng)波流量(liang)計的發(fa)射探頭(tou)、接收探(tan)頭無論(lun)加工精(jing)度如何(he)與測♊量(liang)管段外(wai)壁吻合(he)，其安裝(zhuang)接觸間(jian)實在🥰存(cun)在💋氣體(ti)🔴間隔。安(an)裝👌降噪(zao)膜和耦(ou)合劑後(hou)，探頭與(yu)管壁間(jian)将充滿(man)液體和(he)固體，聲(sheng)波💞在液(ye)體固體(ti)中的傳(chuan)🎯播速度(du)遠大于(yu)在氣⁉️體(ti)中的傳(chuan)播速度(du)，因此，安(an)裝充滿(man)耦合劑(ji)的降噪(zao)膜後将(jiang)減小計(ji)量誤差(cha)。
　　耦合劑(ji)爲液體(ti)，在使用(yong)中不可(ke)避免出(chu)現幹燥(zao)，變質，再(zai)📧加上降(jiang)✂️噪膜有(you)可能存(cun)在損壞(huai)等原因(yin)，都有可(ke)能影響(xiang)計量計(ji)量精度(du)，爲此，需(xu)适時檢(jian)查耦合(he)劑、降噪(zao)膜，必要(yao)時進行(hang)更換安(an)裝。
（3）測量(liang)段管線(xian)固有特(te)性
　　與其(qi)他測量(liang)一樣，要(yao)求測量(liang)段管線(xian)精度高(gao)，管段平(ping)直、光滑(hua)，内外壁(bi)無缺陷(xian)，滿足測(ce)量要求(qiu)。另外，針(zhen)對高含(han)硫氣體(ti)，要求測(ce)量管段(duan)材質抗(kang)硫，不存(cun)在因腐(fu)蝕🐉而出(chu)現影響(xiang)氣🔴體流(liu)态，進而(er)影響計(ji)量準确(que)性的現(xian)象出現(xian)。
（4）測量點(dian)的位置(zhi)
　　要使得(de)測量更(geng)加準确(que)，需盡可(ke)能保證(zheng)被測量(liang)氣體在(zai)管道内(nei)的流動(dong)保持層(ceng)流狀态(tai)，因此，測(ce)量點需(xu)遠🏃離彎(wan)頭、三通(tong)、大☀️小頭(tou)等地方(fang)，處于一(yi)相對較(jiao)長的直(zhi)的管段(duan)上，必要(yao)時可以(yi)采取安(an)裝整流(liu)器等輔(fu)助設置(zhi)來使氣(qi)體爲層(ceng)流狀态(tai)。
（5）流經水(shui)珠影響(xiang)
　　元壩氣(qi)田與其(qi)他氣田(tian)一樣，氣(qi)田産水(shui)。雖然計(ji)量前經(jing)過分離(li)，但分離(li)不徹底(di)的液滴(di)、天然氣(qi)中未分(fen)離的微(wei)小液🍓滴(di)顆粒随(sui)氣流流(liu)經計量(liang)管段，會(hui)形成新(xin)的液滴(di)附着在(zai)管壁上(shang)，并形成(cheng)流動的(de)液滴。當(dang)液滴流(liu)經至主(zhu)超聲波(bo)傳遞的(de)通道上(shang)時，不僅(jin)改變聲(sheng)波傳遞(di)的速度(du)，還改變(bian)主聲波(bo)傳遞的(de)方向，使(shi)得接收(shou)探頭提(ti)前接收(shou)到信号(hao)或根本(ben)🔞接收不(bu)到信号(hao)🙇🏻，影響計(ji)量精度(du)。
（6）析出單(dan)質硫的(de)影響
　　元(yuan)壩高含(han)硫氣田(tian)開發實(shi)踐證明(ming)，管道内(nei)易析出(chu)單質硫(liu)。析出的(de)單質硫(liu)附着在(zai)管壁上(shang)，減小氣(qi)體流經(jing)通道，使(shi)得接收(shou)💁探頭接(jie)收到信(xin)号的時(shi)間變短(duan)；不規則(ze)的硫🆚沉(chen)積，改變(bian)氣體流(liu)動狀态(tai)，使得氣(qi)體從層(ceng)流變爲(wei)紊流🌈；不(bu)規則硫(liu)沉積量(liang)及厚度(du)，改變超(chao)聲波傳(chuan)播方向(xiang)，有可能(neng)導緻接(jie)收💋探頭(tou)無法接(jie)收到超(chao)聲波信(xin)号。綜合(he)影響的(de)結果，計(ji)量出現(xian)較大偏(pian)差。
4運用(yong)中存在(zai)的問題(ti)
　　元壩氣(qi)田一期(qi)試采工(gong)程2025年11月(yue)開始投(tou)産，外夾(jia)式超聲(sheng)波流量(liang)計設計(ji)安裝位(wei)置有2種(zhong)：13口井站(zhan)的安裝(zhuang)在🔴多相(xiang)流計量(liang)分離器(qi)撬塊的(de)氣相出(chu)口豎直(zhi)管線上(shang)；集輸總(zong)站安裝(zhuang)水平管(guan)道上。通(tong)過對超(chao)聲波流(liu)量計🤞的(de)調試，運(yun)行，各計(ji)量裝置(zhi)相繼投(tou)用。在計(ji)量過程(cheng)中，井站(zhan)出現下(xia)述突出(chu)問題：
（1）13口(kou)井站計(ji)量不正(zheng)常，數據(ju)時有時(shi)無，變化(hua)異常；
（2）13口(kou)井站計(ji)量數據(ju)上下波(bo)動幅度(du)大，最大(da)數據超(chao)過對應(ying)井産氣(qi)能力的(de)2-3倍（一般(ban)采用測(ce)試試采(cai)制度生(sheng)産，以測(ce)試穩定(ding)産能評(ping)價）。
（3）部分(fen)井站在(zai)使用一(yi)段時間(jian)後接收(shou)不到超(chao)聲波信(xin)号，無法(fa)實行計(ji)量。
5解決(jue)措施及(ji)效果
（1）改(gai)變安裝(zhuang)位置，計(ji)量相對(dui)準确、可(ke)靠
　　針對(dui)元壩氣(qi)田一期(qi)試采工(gong)程出現(xian)的計量(liang)問題，結(jie)合集♊氣(qi)⁉️總站💁運(yun)用的實(shi)際效果(guo)，反複進(jin)行現場(chang)試驗，整(zheng)改，分析(xi)，認爲管(guan)壁上附(fu)着、流動(dong)的水珠(zhu)有可能(neng)對測量(liang)産生較(jiao)大影響(xiang)。豎📱直測(ce)量管的(de)水❤️珠呈(cheng)360度随機(ji)分布、流(liu)動，一旦(dan)流經發(fa)射、接收(shou)探頭處(chu)，影響計(ji)量精度(du)。若采用(yong)水🐅平安(an)裝，發射(she)、接收探(tan)頭安裝(zhuang)在側面(mian)，附着、流(liu)動的水(shui)🔞珠在探(tan)頭的位(wei)置的數(shu)量、幾率(lü)将❌成倍(bei)的減小(xiao)，從而可(ke)使得影(ying)響變小(xiao)。
　　在2015年、2016年(nian)對一期(qi)試采工(gong)程的13口(kou)井進行(hang)了外夾(jia)式超聲(sheng)波流⛹🏻‍♀️量(liang)計安裝(zhuang)位置的(de)更換，改(gai)豎直安(an)裝爲水(shui)平🤟安裝(zhuang)，效果明(ming)顯。
　　二期(qi)滾動工(gong)程在一(yi)期試采(cai)工程的(de)基礎上(shang)，優化了(le)♻️超聲波(bo)流🤟量🚩計(ji)的安裝(zhuang)位置，改(gai)豎直安(an)裝位置(zhi)爲水✊平(ping)安裝位(wei)置。通🌈過(guo)運行表(biao)明，數據(ju)的穩定(ding)性、準确(que)性🏃‍♂️大幅(fu)度提高(gao)，基本能(neng)反應各(ge)井🧑🏾‍🤝‍🧑🏼的真(zhen)實産能(neng)。
（2）移動探(tan)頭位置(zhi)，成功找(zhao)到丢失(shi)信号
　　超(chao)聲波流(liu)量計，按(an)照原理(li)，結合現(xian)場情況(kuang)，通過模(mo)拟、計算(suan)，發😘射、接(jie)收探頭(tou)位置相(xiang)對固定(ding)，在相應(ying)位置安(an)裝發射(she)、接收探(tan)⛹🏻‍♀️頭，能準(zhun)确接收(shou)到發射(she)探頭發(fa)出的👅超(chao)聲波。但(dan)在元壩(ba)氣田運(yun)用中，一(yi)些井站(zhan)在不同(tong)生産時(shi)間，出現(xian)信号丢(diu)失的現(xian)象。通過(guo)分析⭐判(pan)斷，并試(shi)探性采(cai)用移動(dong)探頭位(wei)置🔞，成功(gong)找到超(chao)聲波信(xin)号的最(zui)佳接收(shou)點🐉，并恢(hui)複計量(liang)。
（3）采購便(bian)攜式超(chao)聲波流(liu)量計進(jin)行流量(liang)核查
爲(wei)使得各(ge)井的流(liu)量計量(liang)貼合氣(qi)井生産(chan)實際，廠(chang)購買了(le) 便攜式(shi)超聲波(bo)流量計(ji) ，不定時(shi)對井站(zhan)産量進(jin)行便攜(xie)式測量(liang)，并與固(gu)定式超(chao)聲波流(liu)量計計(ji)量數據(ju)進行對(dui)比分析(xi)，判斷計(ji)量準确(que)性，并及(ji)時對可(ke)🌐能存在(zai)的計量(liang)差較大(da)、信号丢(diu)📐失等問(wen)題進行(hang)👅診斷、解(jie)決。
6結論(lun)及建議(yi)
（1）外夾式(shi)超聲波(bo)流量計(ji)在高含(han)硫氣田(tian)中用于(yu)氣體流(liu)❤️量🍉計量(liang)，能解決(jue)常規計(ji)量裝置(zhi)在高含(han)硫氣田(tian)計量中(zhong)存在的(de)計🈲量不(bu)⭕準、設備(bei)腐蝕等(deng)問題。
（2）高(gao)含硫氣(qi)田超聲(sheng)波流量(liang)計計量(liang)準确性(xing)的影響(xiang)因✨素♊較(jiao)多，包括(kuo)探頭吻(wen)合度，降(jiang)噪膜和(he)耦合劑(ji)的運用(yong)、測量管(guan)特性、含(han)硫氣體(ti)析出的(de)水珠、高(gao)含硫氣(qi)體析出(chu)并沉積(ji)的單質(zhi)硫等。
（3）超(chao)聲波流(liu)量計安(an)裝在水(shui)平位置(zhi)的計量(liang)準确性(xing)高于安(an)裝在豎(shu)直位置(zhi)時的計(ji)量準确(que)性。
（4）針對(dui)高含硫(liu)氣田計(ji)量管段(duan)，下一步(bu)将開展(zhan)如何監(jian)測析出(chu)硫對計(ji)量準确(que)性的影(ying)響程度(du)，如何采(cai)取措施(shi)（包括溶(rong)🙇🏻硫劑溶(rong)硫⚽、機械(xie)除硫）來(lai)清除管(guan)線内沉(chen)積的硫(liu)，進💋而提(ti)高♉計量(liang)的準确(que)性。

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