摘要：孔闆(pan)流量計 在(zai)高酸性氣(qi)田集輸站(zhan)場單井加(jia)熱爐、計量(liang)分離器、外(wai)輸管線處(chu)的使用現(xian)狀。分析了(le)孔闆流量(liang)計在使用(yong)過🔴程中容(rong)易✔️發生堵(du)塞的原因(yin)，闡述了導(dao)壓系統容(rong)易發🧡生的(de)引壓管積(ji)液、引壓管(guan)堵塞、節流(liu)裝置沖刷(shua)磨蝕、密💃封(feng)圈、平衡閥(fa)滲漏等問(wen)題。現場實(shi)施的維護(hu)保養、溶硫(liu)解堵、蒸汽(qi)解堵等措(cuo)施取得了(le)較好的🐉應(ying)用效果。
　　氫(qing)氣田屬超(chao)深、高含硫(liu)、高壓、複雜(za)山地氣田(tian)，出井天然(ran)氣含雜質(zhi)👌較多，沿工(gong)藝管線、設(she)備至上而(er)下壓力、溫(wen)度等因素(su)梯⛷️度變化(hua)，導緻單質(zhi)硫及其他(ta)雜質沉積(ji)，氣質、氣流(liu)條件無法(fa)達到相㊙️關(guan)标準規定(ding)要求，容易(yi)産生計量(liang)誤差。探🤟讨(tao)現場工況(kuang)中容易出(chu)現的孔👌闆(pan)堵塞、引壓(ya)♊管積液或(huo)堵塞對計(ji)量精度的(de)影響，以🌂及(ji)爲消除或(huo)降低影響(xiang)而采取的(de)措施。
1孔闆(pan)流量計的(de)工作原理(li)
　　孔闆流量(liang)計是一套(tao)流量測量(liang)裝置，由節(jie)流裝置、信(xin)号👄引線、二(er)次儀表系(xi)統組成。節(jie)流裝置包(bao)括标準孔(kong)闆、取壓裝(zhuang)置（孔闆夾(jia)持器☎️）和上(shang)下遊測量(liang)管，主要作(zuo)用是使管(guan)道中🏃流動(dong)的流體産(chan)生靜壓力(li)差[1]。
　　充滿管(guan)道的天然(ran)氣在流經(jing)管道内的(de)節流裝置(zhi)（孔闆）時，流(liu)😄束将在節(jie)流件處形(xing)成局部收(shou)縮，從而使(shi)流速增🌈加(jia)，壓力降低(di)，在節流件(jian)上下遊便(bian)産生了壓(ya)差，流量越(yue)大，産生🔱的(de)壓差越大(da)；流量越小(xiao)，産生的壓(ya)差越小。在(zai)已知有關(guan)參數的條(tiao)件下，根據(ju)流動連續(xu)性原理和(he)伯努利方(fang)程可以推(tui)導出差壓(ya)與流量之(zhi)間♻️的關系(xi)，從而💋可以(yi)計算出流(liu)量的大小(xiao)。
2孔闆流量(liang)計在高酸(suan)性氣田的(de)應用情況(kuang)
2.1普光氣田(tian)天然氣特(te)點
　　普光氣(qi)田是目前(qian)國内已探(tan)明并投入(ru)開發的H2S和(he)CO2含量最高(gao)🌐的氣田，生(sheng)産的天然(ran)氣中H2S含量(liang)達13%~18%，CO2含量達(da)8.6%，是典型的(de)高酸氣🍉田(tian)，生産過程(cheng)中存在着(zhe)設備裝置(zhi)的元素硫(liu)堵塞、H2S腐蝕(shi)及CO2的弱酸(suan)腐🤟蝕等問(wen)題。
2.2普光氣(qi)田集輸站(zhan)場孔闆流(liu)量計的使(shi)用現狀
　　孔(kong)闆流量計(ji)是目前集(ji)氣站場使(shi)用較爲廣(guang)泛的計👈量(liang)裝置，具有(you)結構簡單(dan)、操作方便(bian)、經濟實惠(hui)的特點🌍。普(pu)光💋氣田集(ji)輸系統設(she)置有多井(jing)輪換計量(liang)組合裝置(zhi)，主要用于(yu)實現多口(kou)氣井氣✌️液(ye)分離🈲後分(fen)别進行計(ji)量的一🐅種(zhong)分離分輸(shu)計量組合(he)裝置。普💛光(guang)氣田集輸(shu)站場的天(tian)然氣計量(liang)，采🔞用的是(shi)孔闆節流(liu)計量，其中(zhong)在單井加(jia)熱爐、計量(liang)分離器、外(wai)輸管線處(chu)均安裝有(you)孔闆計量(liang)裝置。
1）加熱(re)爐計量裝(zhuang)置。安裝在(zai)加熱爐計(ji)量管段上(shang)的高級孔(kong)闆🔞閥是針(zhen)對單井進(jin)行計量的(de)裝置，該裝(zhuang)置前沒有(you)設置📱氣體(ti)分離系統(tong)。未經氣液(ye)分離并加(jia)雜着一些(xie)緩蝕劑的(de)混合天然(ran)氣，經過節(jie)流降壓後(hou)，進入孔闆(pan)裝置進行(hang)計量⭐。雜質(zhi)對孔❄️闆閥(fa)的使用壽(shou)命及計量(liang)的正确🛀🏻性(xing)影響很大(da)。
2）分離器計(ji)量裝置。計(ji)量分離器(qi)的高級孔(kong)闆閥安裝(zhuang)在分離器(qi)氣相出口(kou)，是對單井(jing)産量進行(hang)正确計量(liang)的現場計(ji)量裝置，由(you)卧式重力(li)式分離器(qi)和孔闆計(ji)量裝置組(zu)成。單井天(tian)然❤️氣在分(fen)離器内經(jing)過氣、液、固(gu)體雜質分(fen)🙇🏻離後，再對(dui)氣、液分别(bie)進行的計(ji)量。此處計(ji)⚽量數據較(jiao)爲正确，是(shi)各單井合(he)理配産的(de)依據所在(zai)。
3）外輸計量(liang)裝置。外輸(shu)計量孔闆(pan)閥安裝在(zai)外輸計量(liang)直管段上(shang)，是💋對整座(zuo)集氣站所(suo)有氣井産(chan)出的混合(he)天然氣進(jin)行計量。
普(pu)光氣田集(ji)氣站的外(wai)輸系統采(cai)用的是氣(qi)、液混輸濕(shi)氣輸🔴送設(she)計，此處的(de)管徑大、輸(shu)氣壓力穩(wen)定。加元素(su)硫在前面(mian)管♊線、彙管(guan)、計量分離(li)器等設備(bei)的分離💃、沉(chen)降，造成此(ci)處的元素(su)硫堵塞較(jiao)少，對計量(liang)的影響較(jiao)小。
3孔闆流(liu)量計在使(shi)用中存在(zai)的問題
3.1被(bei)測流體特(te)性的影響(xiang)
　　GB/T21446—2008《用标準孔(kong)闆流量計(ji)測量天然(ran)氣流量》标(biao)準中規定(ding)，通過孔🤞闆(pan)👌的天然氣(qi)是經淨化(hua)處理後的(de)天然氣，氣(qi)📞流是均勻(yun)單相的牛(niu)🌈頓流體。若(ruo)氣體中含(han)有的固體(ti)或液體微(wei)粒成均勻(yun)分散狀态(tai)，且質量分(fen)數不超過(guo)2%，也可認爲(wei)♻️是均勻單(dan)👅相的牛頓(dun)流體。流經(jing)孔闆以前(qian)👨‍❤️‍👨的氣流流(liu)束🐪應與管(guan)道軸線平(ping)行，氣流流(liu)動應爲充(chong)分發展紊(wen)流且無旋(xuan)渦，管道橫(heng)截面所有(you)點上的旋(xuan)渦角小于(yu)2°即認爲無(wu)旋渦。
但是(shi)由于川東(dong)北高含硫(liu)化氫氣田(tian)屬超深、高(gao)含硫、高🐕壓(ya)、複雜山地(di)氣田，出井(jing)天然氣含(han)雜質較多(duo)，沿工藝管(guan)⛹🏻‍♀️線、設📱備至(zhi)上而下壓(ya)力、溫度等(deng)因素梯度(du)變化，導緻(zhi)單💘質硫及(ji)其他雜質(zhi)沉積，氣質(zhi)、氣流條件(jian)達不到相(xiang)關标準規(gui)定要求，容(rong)易産🧑🏾‍🤝‍🧑🏼生計(ji)量誤差[2]。
3.1.1堵(du)塞物形成(cheng)機理
1）化學(xue)溶解和化(hua)學沉積。含(han)硫天然氣(qi)中存在着(zhe)一個對于(yu)單質💯硫的(de)溶解和沉(chen)積有着很(hen)大影響的(de)化學平衡(heng)。加拿大AlbertSulfurResearchLdt的(de)研究表明(ming)，在地層條(tiao)件下，元素(su)硫與H2S發生(sheng)反🙇‍♀️應可形(xing)成一種👉多(duo)硫化氫物(wu)質。
　　含硫氣(qi)藏開發時(shi)，多硫化氫(qing)天然氣在(zai)穿過遞減(jian)的壓力🔞和(he)🐆溫度☂️剖面(mian)時，反應平(ping)衡點發生(sheng)變化，多硫(liu)化氫分☔解(jie)，生成單質(zhi)硫。當氣⁉️相(xiang)中溶解的(de)元素硫達(da)到臨界飽(bao)和度時，元(yuan)素硫随着(zhe)壓力的繼(ji)續降低而(er)析出。分解(jie)出的硫量(liang)達到一定(ding)值👨‍❤️‍👨，流體氣(qi)動力不足(zu)以☂️攜帶固(gu)态顆粒硫(liu)時，元素硫(liu)就會沉積(ji)在管壁并(bing)聚🈲集起來(lai)，這一沉👈積(ji)過程主要(yao)發生的是(shi)化學反應(ying)。[3]
2）物理溶解(jie)和物理沉(chen)積。稠密流(liu)體（地層條(tiao)件下時爲(wei)地層天然(ran)氣）對單質(zhi)硫的物理(li)溶解與解(jie)析能力也(ye)有很大影(ying)響。在油藏(cang)儲集☔層高(gao)溫高壓的(de)環境下，天(tian)然氣對單(dan)質硫有很(hen)大的溶解(jie)度。當含🙇‍♀️硫(liu)天然氣藏(cang)投入開發(fa)後，随着壓(ya)力、溫度的(de)不斷降低(di)👨‍❤️‍👨，元素硫的(de)🏃🏻溶解度也(ye)相🎯應降低(di)。一旦壓力(li)、溫度降🚶低(di)到臨界值(zhi)以下，便會(hui)有大⚽量的(de)單質硫析(xi)出。當析出(chu)的硫量達(da)到一定值(zhi)🌍，且流體氣(qi)動力🛀🏻條件(jian)不足以攜(xie)帶硫的固(gu)态🎯顆粒時(shi)，這些析出(chu)的硫便會(hui)沉積下來(lai)🐇，這一沉積(ji)☀️過程主要(yao)是物理變(bian)化。
3.1.2堵塞對(dui)計量的影(ying)響
　　從現場(chang)勘查及堵(du)塞物形成(cheng)機理可知(zhi)，高含硫化(hua)氫☎️氣田🏃‍♀️在(zai)🏃生産運行(hang)過程中所(suo)帶出的酸(suan)液顔色呈(cheng)黃色或淺(qian)黃色，經化(hua)驗和分析(xi)判斷主要(yao)含單質硫(liu)。在日常清(qing)🔞洗集氣站(zhan)高級孔闆(pan)閥計量系(xi)統時發現(xian)，管壁、整流(liu)器☔、孔闆、導(dao)壓系統附(fu)着有大量(liang)單🌈質硫等(deng)雜✉️質，更存(cun)在整流器(qi)整流孔幾(ji)乎被完全(quan)堵塞的情(qing)況💋。這些雜(za)質不僅使(shi)得流量計(ji)導壓系統(tong)不能正确(que)地錄取靜(jing)壓、差壓等(deng)💃參數，還♌使(shi)整流器㊙️失(shi)去原有的(de)整流作用(yong)，氣體的流(liu)态🈲發生變(bian)化，影響計(ji)量的精度(du)。因此，定期(qi)清洗流量(liang)計和解決(jue)工💃藝系統(tong)内硫沉積(ji)是提高計(ji)量精度的(de)🆚關鍵。而試(shi)驗結果表(biao)明🔆，雜質形(xing)态受溫度(du)影響⁉️也較(jiao)大，保持計(ji)量裝置内(nei)外部處于(yu)較☁️高溫度(du)對減少硫(liu)沉積、提高(gao)計☀️量精度(du)尤爲顯著(zhe)。
1）堵塞導緻(zhi)計量直管(guan)段直徑變(bian)化。從生産(chan)過程中發(fa)現，随着運(yun)行時間的(de)增加，計量(liang)裝置上下(xia)遊的直管(guan)段會逐漸(jian)出現沉積(ji)⭐硫，直😄接導(dao)緻直管段(duan)的直徑變(bian)小，嚴重時(shi)如圖1所示(shi)，造成氣的(de)流動範圍(wei)減小。

2）整流(liu)器堵塞導(dao)緻整流效(xiao)果降低。氣(qi)體通過節(jie)流裝置的(de)❗流動必須(xu)是保持層(ceng)流。在氣體(ti)流經孔闆(pan)前，其流束(shu)必須與管(guan)道軸線平(ping)行，不得有(you)紊流。而爲(wei)了保持經(jing)過💁孔闆閥(fa)時的氣✨體(ti)流态爲層(ceng)流，集氣站(zhan)各孔闆計(ji)量裝💔置前(qian)均安裝了(le)整流🌈器，但(dan)在實際運(yun)行中，整流(liu)器經常出(chu)現篩孔堵(du)塞的現象(xiang)，嚴重時如(ru)圖2所示，導(dao)緻流态發(fa)🥵生變化，失(shi)去整流作(zuo)用。
3）孔闆閥(fa)閥腔内、孔(kong)闆及提升(sheng)導闆上附(fu)着雜質過(guo)多。對集氣(qi)站的高級(ji)孔闆閥拆(chai)洗時，發現(xian)高級孔闆(pan)閥的孔闆(pan)上、導闆✊以(yi)及腔内附(fu)着大量的(de)單質硫等(deng)。這些雜質(zhi)會對孔闆(pan)的銳⛱️利度(du)産生不良(liang)影響，導緻(zhi)計量不正(zheng)确，同時也(ye)會導緻孔(kong)闆無法正(zheng)常的提取(qu)，給高級孔(kong)闆閥的定(ding)期清洗工(gong)作造成不(bu)便。

3.2導壓系(xi)統問題
引(yin)壓管最容(rong)易出現的(de)問題是有(you)積液和堵(du)塞。
3.2.1引壓管(guan)積液
　　由于(yu)天然氣中(zhong)含有水分(fen)，會出現引(yin)壓管積液(ye)現象。這種(zhong)🌏積液往往(wang)會造成流(liu)量計測量(liang)失真，導緻(zhi)變送器的(de)輸出🌈出現(xian)波動。在寒(han)冷的冬季(ji)很容易造(zao)成凍堵，最(zui)終導緻流(liu)量計無法(fa)正常運行(hang)。因此，需要(yao)定期對積(ji)液進行排(pai)放。
3.2.2引壓管(guan)堵塞
　　由于(yu)測量介質(zhi)天然氣中(zhong)含有單質(zhi)硫等雜質(zhi),介質黏稠(chou)，會💛導緻引(yin)壓管堵塞(sai)。如不定期(qi)排污，引壓(ya)管更📞易堵(du)塞，甚🏃‍♀️至導(dao)緻雜質固(gu)化。一旦發(fa)生上述情(qing)況，流量計(ji)将無法正(zheng)常運行。因(yin)此，要定期(qi)排污或疏(shu)通。
　　按照規(gui)定，集氣站(zhan)（包括集氣(qi)總站）對引(yin)壓管進行(hang)周期性排(pai)堵，冬季每(mei)班一次，夏(xia)季每天一(yi)次。另外，集(ji)氣總站當(dang)産量降低(di)約👈20×104m3時，及時(shi)對導壓管(guan)、五閥組進(jin)行加強解(jie)堵。由于📱頻(pin)繁解堵會(hui)降低五閥(fa)組的密封(feng)性🏃‍♂️，需要每(mei)年更換一(yi)次🏃‍♀️五閥組(zu)。
3.2.3節流裝置(zhi)鈍化
　　孔闆(pan)流量計的(de)流出系數(shu)C是在标準(zhun)實驗室條(tiao)件下進行(hang)校準标定(ding)的。當孔闆(pan)和孔闆夾(jia)持器或者(zhe)孔闆🐉入口(kou)直角銳利(li)👣度未達到(dao)标準要求(qiu)時，會引起(qi)氣體💞流态(tai)畸變，使流(liu)出系數C值(zhi)改變，最終(zhong)影♌響流量(liang)計精度。小(xiao)孔徑📐孔闆(pan)入口邊緣(yuan)輕微的磨(mo)圓會🔞引起(qi)流量🐉測量(liang)值5%的負☂️偏(pian)差；而高含(han)硫天然氣(qi)具有較強(qiang)的腐🔞蝕性(xing)，嚴重磨蝕(shi)和中等沾(zhan)污的⚽孔闆(pan)也會引起(qi)12%的負偏差(cha)。另外，高壓(ya)流🈚體的沖(chong)刷也會導(dao)緻标準孔(kong)闆的入🎯口(kou)直角銳利(li)度發生鈍(dun)化[4]。
　　嚴重鈍(dun)化時會使(shi)流出系數(shu)偏移1%~2%。在流(liu)量計算中(zhong)，對孔🔅闆入(ru)👄口直角銳(rui)利度的精(jing)确修正造(zao)成很大的(de)困難。2017年2季(ji)度，對某區(qu)塊16座集氣(qi)站共計65套(tao)高級孔闆(pan)閥🌂清洗過(guo)程中，發現(xian)不同程度(du)損傷的孔(kong)闆共8塊，占(zhan)全部孔闆(pan)的12.3%。顯然，定(ding)期檢查孔(kong)闆保證流(liu)出系數C值(zhi)的穩定對(dui)提高計量(liang)精度也很(hen)重要。
3.2.4密封(feng)圈、平衡閥(fa)滲漏
　　氣田(tian)地層天然(ran)氣不僅存(cun)在流速快(kuai)，還存在氣(qi)質組分複(fu)🔞雜的特點(dian)。根據對殘(can)酸液進行(hang)取樣，發現(xian)黏度較高(gao)、成分複雜(za)✔️。另外，由于(yu)氣田開發(fa)采用連續(xu)加注緩蝕(shi)劑的防腐(fu)工藝，而緩(huan)蝕劑黏度(du)大，易與沉(chen)積物🐪結合(he)，形成顆狀(zhuang)物質✨。在實(shi)際生産中(zhong)，密封圈與(yu)孔闆之間(jian)、平衡閥密(mi)封部分容(rong)易沉積雜(za)質或損傷(shang)（圖3）。氣❓體流(liu)經孔闆時(shi)直接從孔(kong)闆外邊緣(yuan)以及上腔(qiang)滲漏至下(xia)遊，導緻計(ji)量🛀🏻偏低。

4建(jian)議
4.1加強流(liu)量計的維(wei)護保養
　　加(jia)強流量計(ji)各部位定(ding)期維護保(bao)養。每周對(dui)孔闆閥操(cao)作檢查一(yi)次，每月對(dui)孔闆清洗(xi)一次，保證(zheng)孔闆閥操(cao)作正常，孔(kong)闆清潔、無(wu)損傷。每活(huo)動一次滑(hua)閥，就加注(zhu)一次密封(feng)脂，保證滑(hua)閥嚴密不(bu)漏，密封良(liang)好。保持孔(kong)闆閥表面(mian)清潔，油漆(qi)無脫落、鏽(xiu)蝕，銘牌清(qing)晰，零部⛱️件(jian)齊全完好(hao)，無内外滲(shen)現象，可動(dong)部分靈活(huo)好用。除🏃🏻定(ding)期清洗保(bao)養♉之外，可(ke)采用專💋用(yong)電磁加熱(re)器對孔闆(pan)流量計💚測(ce)量管⛹🏻‍♀️段定(ding)期進行加(jia)熱除垢，以(yi)減少因管(guan)㊙️道結垢變(bian)徑對計量(liang)的影響。同(tong)時，規範🔴安(an)裝引壓管(guan)伴熱系統(tong)，以減少引(yin)壓管堵塞(sai)現象。
4.2實施(shi)有效的解(jie)堵措施
4.2.1溶(rong)硫劑解堵(du)
　　溶硫劑MDEA(二(er)甲基二硫(liu)等混合物(wu))是一種非(fei)常高效的(de)🔴解除元素(su)硫沉積堵(du)塞的解堵(du)劑，解堵效(xiao)果顯著。但(dan)溶硫劑具(ju)☂️有極強的(de)腐蝕☁️性，容(rong)易造成設(she)備附件損(sun)壞（如孔闆(pan)密封墊圈(quan)、提升軸密(mi)🚶封膠圈🌂等(deng)）。因此僅在(zai)已經完全(quan)被單質硫(liu)堵塞、設備(bei)材質允許(xu)‼️的條件下(xia)小範圍使(shi)用。
4.2.2蒸汽解(jie)堵
　　開始時(shi)對孔闆閥(fa)内的元素(su)硫堵塞采(cai)用清水沖(chong)洗的方法(fa)進行處理(li)，但效果不(bu)理想，附着(zhe)在提升軸(zhou)齒輪、導闆(pan)齒縫和滑(hua)闆上的部(bu)分雜質無(wu)法完全被(bei)清洗掉，雜(za)質依然📞會(hui)對孔闆閥(fa)的❌正常操(cao)作造成影(ying)響。
　　經過試(shi)驗，用高壓(ya)蒸汽沖洗(xi)的方法較(jiao)好。高壓蒸(zheng)汽不🏒僅🏃‍♂️能(neng)将閥腔内(nei)的元素硫(liu)雜質沖洗(xi)幹淨，還能(neng)将閥腔内(nei)殘🐉存的緩(huan)蝕劑、密封(feng)脂等雜質(zhi)沖洗幹淨(jing)，不留死角(jiao)🥰，對閥體内(nei)的附📧件也(ye)不會造成(cheng)傷害。清洗(xi)完畢後，閥(fa)門操作靈(ling)活、可靠，投(tou)入運行後(hou)持續生産(chan)時🍓間長，清(qing)洗效❗果非(fei)常顯著♋。
4.3及(ji)時更換計(ji)量分離器(qi)高級孔闆(pan)閥孔闆密(mi)封墊圈
　　現(xian)場實際操(cao)作過程中(zhong)發現，計量(liang)分離器高(gao)級孔闆💔閥(fa)孔闆🐇的橡(xiang)膠密封墊(nian)圈使用一(yi)個月左右(you)就會出現(xian)腐蝕老化(hua)。因此，每月(yue)對計量分(fen)離器高級(ji)孔闆閥進(jin)行一次維(wei)護保養，對(dui)🌈失效的橡(xiang)膠密封墊(nian)圈及時進(jin)行更換。目(mu)前，試驗使(shi)用耐腐性(xing)更強的四(si)聚氟乙💚烯(xi)材料替代(dai)橡膠制作(zuo)孔闆密封(feng)墊，應用效(xiao)果較好💃🏻。
5結(jie)論
　　高酸氣(qi)田集氣站(zhan)場使用的(de)高級孔闆(pan)閥，是站場(chang)天然氣計(ji)🏃‍♂️量的重要(yao)設備，在運(yun)行過程中(zhong)受到所計(ji)量介質的(de)性質、壓力(li)、溫度以及(ji)自身材質(zhi)、結構等多(duo)種💋因素的(de)影響，造成(cheng)操作困難(nan)、計量不正(zheng)确等問題(ti)，嚴重影響(xiang)現場的安(an)全平穩生(sheng)産。在目前(qian)無法改變(bian)天然氣高(gao)含H2S的客觀(guan)情況下😍，通(tong)過現場實(shi)際工作，提(ti)出🌍了一些(xie)解堵、維修(xiu)保養的方(fang)法，取得了(le)一定的效(xiao)果🔞。通過以(yi)上👈一系列(lie)的維護⛱️保(bao)養措施和(he)改進工作(zuo)，能更好地(di)解決高級(ji)孔闆閥在(zai)日常使用(yong)過程中出(chu)現的問題(ti)，保♌證孔闆(pan)閥的安全(quan)運行和天(tian)然氣計量(liang)的❄️正确。

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