摘(zhāi)要：元壩氣田是中(zhong)石化成功開發的(de)第二個大型酸性(xìng)氣田。在氣田開發(fa)中，克服傳統計量(liàng)裝置在高含硫氣(qì)體計量存在的問(wèn)題，實行準确計量(liang)關乎開發的成敗(bai)。 外夾式超聲波流(liú)量計 能有效的解(jiě)決酸性氣田計量(liang)中存在的問題，除(chú)常規計量🤩影響因(yīn)素外，計量管段附(fù)着的水珠、沉積的(de)🈚單質硫對計量的(de)準确性也影響較(jiào)大。結合現場運用(yong)中實💯際問題，分析(xi)問題原因，找出了(le)解決計量不準的(de)切實可行的措施(shī)，明确下一步攻關(guān)☀️的方向，值🚶‍♀️得高含(hán)硫氣田開發借鑒(jian)💯。
前言
　　元壩氣田是(shi)中石化繼普光氣(qì)田之後，成功開發(fa)的🚩第二個酸性整(zheng)裝大型氣藏。氣田(tián)分一二期不同時(shí)間投運，2025年12月一期(qī)試采工程第一口(kǒu)井建成投産，2016年🌈二(èr)期滾🔞動工程各個(gè)井陸續投🌈産，從而(er)實現氣田滿負荷(he)運行生産，目前淨(jing)化氣年‼️生産能力(lì)爲34億方。氣田天然(ran)氣中硫化氫含量(liàng)💋2.7～8.44%（體積含量，下同），平(píng)均爲5.44%；二🤟氧化碳含(han)量3.12-16.5%，屬于高含硫化(hua)氫，中含二氧化碳(tan)氣田。
　　在氣田開發(fa)中，同其他氣田一(yi)樣，準确的計量天(tiān)然氣♋、水（部分井産(chǎn)水）的産量，對于氣(qi)井産能評價、生産(chan)動态✨分析、油氣❓井(jing)配産、生産制度調(diào)整、調剖堵水、措施(shī)維護♈等起着決定(ding)性的作用，甚至關(guan)乎一口井的㊙️生死(sǐ)存亡。
1元壩氣田計(ji)量存在的問題
　　在(zai)已有的天然氣計(ji)量中，以孔闆節流(liu)爲代表的計量裝(zhuāng)置需與氣體直接(jie)接觸，在元壩氣田(tian)采氣井的運用中(zhōng)存在以下問題：
（1）含(hán)水的高酸性環境(jing)中，酸性氣體對計(jì)量材料的腐蝕性(xing)較😄強，傳統計量孔(kǒng)闆容易因腐蝕而(ér)出現計量🌈孔徑💁變(biàn)大🈲，從而使得計量(liang)不準；
（2）改變計量裝(zhuāng)置材質，使用鎳基(ji)材料雖能有效解(jie)決腐蝕問題，但整(zhěng)個計量裝置（包括(kuò)前後管段、高孔閥(fa)、孔闆🔆等）所需費⛱️用(yòng)大，經濟上不劃算(suàn)；
（3）安裝接觸式計量(liang)裝置，增加了流程(cheng)焊接、連接點的數(shu)量👉，特别是高孔閥(fá)的壓闆及密封材(cái)料、放空閥、排污閥(fá)等地🔴方，容易出現(xian)因密封不嚴、腐蝕(shi)而導緻高含硫天(tiān)然氣的洩漏，增加(jiā)開采♍安全風險；
（4）高(gāo)含硫天然氣開采(cǎi)中容易析出單質(zhì)硫，特别是在流态(tai)發生變化、産生輕(qing)微節流處的孔闆(pǎn)後更易于♊聚集單(dan)質硫，改變流速及(ji)流态，影響計量準(zhǔn)确性。
2外夾式超聲(sheng)波流量計在元壩(bà)的運用
　　爲解決上(shàng)述開發中的突出(chū)問題，元壩氣田采(cǎi)集輸系統采用了(le)外夾式超聲波流(liú)量計來計量酸性(xìng)天然氣、含硫氣田(tián)水。
　　外夾式超聲波(bo)流量計是采取措(cuo)施把發射、接頭探(tàn)頭固定在測試管(guǎn)外壁，實現對氣體(ti)流量進行測量的(de)計量裝置。該裝置(zhì)安裝在一長段直(zhí)、光滑、内外表面無(wu)缺陷的直管段上(shàng)。裝置主要包括探(tàn)頭、電纜、自動積算(suàn)顯示儀等元器件(jiàn)，探頭通過電纜⛹🏻‍♀️與(yǔ)流量積算儀連接(jie)，并連接有外接♊電(diàn)源。探頭加工成與(yu)管道表面一緻的(de)弧形，能高度吻合(hé)的緊貼在管道外(wài)壁上。該裝置有溫(wen)度、壓力的自動補(bǔ)償功能，能根據現(xian)場實際工況自動(dòng)調整計算流量時(shi)的參數變化。
　　超聲(shēng)波流量計 的測量(liang)原理是在管道兩(liǎng)側布置一組（單聲(shēng)道）或多組㊙️探頭（雙(shuang)通道或多通道），通(tōng)過發射聲波，在另(lìng)一側接收聲波的(de)原理來進行🚶氣體(ti)流量測量的。氣體(tǐ)壓力越高，聲波傳(chuán)播速度越快，接✊收(shou)探頭🔴接收到信号(hao)的時間越🔞短；氣體(ti)流💋速越快，聲波發(fā)生偏移越大，探頭(tou)接收到信号的時(shí)間越長。
　　測量時，爲(wei)減小探頭與測量(liàng)管外壁之間空氣(qi)對測量精度的影(yǐng)響，在探頭與被測(cè)管道外壁間添加(jiā)了🤩降噪膜，并塗上(shàng)❤️液體🌏耦合劑，大大(da)減小了測量誤差(chà)。
　　外夾式超聲波流(liu)量計由于安裝在(zai)酸性氣體的管道(dào)外壁，測♌量元件不(bu)直接與酸性氣體(tǐ)接觸，有效解決了(le)傳統流量測量在(zài)酸性氣田中遇到(dao)的突出問題。
3計量(liang)準确性的影響因(yin)素
　　超聲波流量計(jì)發射探頭發送的(de)信号源到接收探(tan)頭依次經過帶有(you)耦合劑的發射端(duan)降噪膜、發射端管(guǎn)壁、流動的氣體、接(jiē)收端✉️管壁、帶有耦(ou)合劑的接收端降(jiàng)噪膜。結合元壩氣(qì)田實際情況，存在(zai)下列影響因素：
（1）探(tàn)頭加工弧度與測(ce)量管段的吻合度(du)
超聲波流量計測(ce)量氣體流量時，探(tan)頭夾持在測量管(guǎn)段☎️的外壁上。探頭(tou)加工成與管段相(xiang)同的弧形，加工精(jīng)度越💛高，與被測量(liàng)管段越吻合，探頭(tóu)與管壁之間的間(jian)歇越小，對聲波傳(chuán)播的影響越小，計(ji)量越準㊙️确，反之則(ze)計量越不準确。
（2）降(jiàng)噪膜和耦合劑
　　超(chāo)聲波流量計的發(fa)射探頭、接收探頭(tóu)無論加工精度如(ru)何與測量管段外(wài)壁吻合，其安裝接(jiē)觸間實在存在氣(qi)體間隔。安裝降噪(zao)膜和耦合劑後，探(tàn)頭與管壁間将充(chong)滿液🌍體和固體，聲(sheng)波在液體固體中(zhong)的傳播速度遠大(da)于在氣☂️體中的傳(chuán)播速度，因🔞此，安裝(zhuāng)充🔴滿耦合劑的🥰降(jiang)噪膜後将減小計(jì)量誤差。
　　耦合劑爲(wèi)液體，在使用中不(bú)可避免出現幹燥(zào)，變質，再加上降🌈噪(zao)📱膜有可能存在損(sun)壞等原因，都有可(kě)能㊙️影響計量計量(liang)精度，爲此，需适時(shi)檢查耦合劑、降噪(zao)膜，必要時進行更(gèng)換安裝。
（3）測量段管(guan)線固有特性
　　與其(qí)他測量一樣，要求(qiu)測量段管線精度(dù)高，管段平直、光滑(hua)㊙️，内🈲外壁無缺陷，滿(man)足測量要求。另外(wài)，針對高含硫🌂氣體(ti)，要求測量管段材(cai)質抗硫，不存在因(yin)腐蝕💞而出現影響(xiang)氣體流态♊，進而影(yǐng)響計量準确性的(de)現象出現。
（4）測量點(diǎn)的位置
　　要使得測(ce)量更加準确，需盡(jin)可能保證被測量(liàng)氣體在管道💃内的(de)流動保持層流狀(zhuang)态，因此，測量點需(xū)遠離彎頭、三🍉通、大(dà)小頭等地方，處于(yú)一相對較長的直(zhi)的管段上，必要時(shi)可以采取安裝整(zheng)流器等輔助設置(zhì)來使氣體爲層流(liu)狀态。
（5）流經水珠影(ying)響
　　元壩氣田與其(qi)他氣田一樣，氣田(tian)産水。雖然計量前(qián)經過分離，但分離(li)不徹底的液滴、天(tian)然氣中未分離⭐的(de)微小液滴顆粒随(suí)💘氣流流經計量管(guan)段，會形成新的液(yè)滴附着在管壁上(shang)，并形成流動的液(ye)滴。當液滴流經至(zhi)主超聲波傳遞的(de)通道上時，不僅改(gǎi)變聲波傳遞的速(su)度，還改變主聲波(bo)傳遞的方向，使得(de)接收探頭提前接(jiē)收到信号或根本(ben)接收不到信号，影(yǐng)響計量精度。
（6）析出(chu)單質硫的影響
　　元(yuán)壩高含硫氣田開(kāi)發實踐證明，管道(dao)内易析出單質📐硫(liú)♈。析出的🐇單質硫附(fu)着在管壁上，減小(xiao)氣體流經通道，使(shǐ)得接收探頭接收(shōu)到信号的時間變(biàn)短；不規則的硫🚶‍♀️沉(chén)積，改變氣體流動(dòng)狀☔态，使得氣體從(cóng)層流變爲紊流；不(bu)規則硫沉積量及(ji)厚度，改變超聲波(bo)傳播方向，有可能(neng)導緻接收👌探頭無(wú)法接收到超聲波(bo)👨‍❤️‍👨信号。綜合影響的(de)結果，計量出現較(jiao)大偏差。
4運用中存(cún)在的問題
　　元壩氣(qì)田一期試采工程(cheng)2025年12月開始投産，外(wài)夾式超聲波流量(liàng)計設計安裝位置(zhì)有2種：13口井站的安(ān)裝在多相流計量(liang)分離器撬塊的氣(qi)相出口豎直管線(xian)上；集輸總✉️站安裝(zhuāng)水平管道上。通過(guò)對超聲波流量計(ji)的調試，運行，各計(jì)量♌裝置相繼投用(yong)。在計量過程中，井(jǐng)站出現下💯述突出(chū)問題💋：
（1）13口井站計量(liàng)不正常，數據時有(yǒu)時無，變化異常；
（2）13口(kou)井站計量數據上(shang)下波動幅度大，最(zuì)大數據超過🌐對應(ying)井産氣能力的2-3倍(bei)（一般采用測試試(shì)采制度生産，以🏒測(cè)試穩定産能評價(jià)）。
（3）部分井站在使用(yòng)一段時間後接收(shōu)不到超聲波信号(hao)，無法實行計量。
5解(jie)決措施及效果
（1）改(gǎi)變安裝位置，計量(liàng)相對準确、可靠
　　針(zhen)對元壩氣田一期(qi)試采工程出現的(de)計量問題，結合集(jí)氣總😍站運用的實(shí)際效果，反複進行(háng)現場試驗💁，整改，分(fèn)析，認爲管壁上附(fu)着、流動的水珠有(yǒu)可能對測量産生(sheng)較大影響。豎直測(cè)量管的水珠呈360度(du)随機分布、流動，一(yī)旦流經發射、接收(shou)探頭處，影響計量(liang)精🧡度。若采用水平(ping)安裝，發射、接收探(tan)頭安裝在側面，附(fù)着、流動的水珠在(zai)探頭的位置的數(shu)量、幾率将成倍的(de)減小，從而可使得(de)影響變小。
　　在2015年、2016年(nian)對一期試采工程(cheng)的13口井進行了外(wài)夾式超聲波流🏃🏻‍♂️量(liàng)計💯安裝位置的更(gèng)換，改豎直安裝爲(wei)水平安裝👅，效果明(míng)顯。
　　二期滾動工程(cheng)在一期試采工程(cheng)的基礎上，優化了(le)超聲波流量計的(de)安裝位置，改豎直(zhí)安裝位置爲水平(ping)安裝位❓置。通過運(yun)行表明，數據的穩(wen)定性、準确性大幅(fú)度😄提高，基本能反(fan)應各井的真實産(chan)能。
（2）移動探頭位置(zhi)，成功找到丢失信(xin)号
　　超聲波流量計(jì)，按照原理，結合現(xiàn)場情況，通過模拟(nǐ)、計算，發射、接收探(tan)頭位置相對固定(dìng)，在相應位置安裝(zhuang)發射、接收探頭，能(neng)準确🌂接收到發射(shè)探頭發出的超聲(shēng)波。但在元💋壩氣田(tián)運用中📞，一些井☂️站(zhàn)在不同生産時間(jiān)，出現信号丢失的(de)現象。通過分析判(pan)斷，并試探性采用(yong)移動探頭位置，成(cheng)功找到超聲波信(xìn)号的🆚最佳接收點(diǎn)，并恢複計量。
（3）采購(gou)便攜式超聲波流(liu)量計進行流量核(he)查
爲使得各井的(de)流量計量貼合氣(qi)井生産實際，廠購(gòu)買了 便攜式超聲(shēng)波流量計 ，不定時(shi)對井站産量進行(hang)便攜式測量，并與(yu)固定式超聲波流(liu)✉️量🌈計計量數據進(jìn)行對比分析，判斷(duàn)計量準确性，并及(ji)時對可能存在的(de)計量差較大、信号(hào)丢失等問題進行(háng)診斷、解決。
6結論及(ji)建議
（1）外夾式超聲(sheng)波流量計在高含(hán)硫氣田中用于氣(qi)體💁流量計量，能解(jiě)決常規計量裝置(zhì)在高含硫氣田計(ji)量中存在的計量(liang)不準、設備腐蝕等(deng)問題。
（2）高含硫氣田(tian)超聲波流量計計(jì)量準确性的影響(xiǎng)因素較多，包括探(tàn)頭吻合度，降噪膜(mo)和耦合劑的運用(yong)、測量管特性、含硫(liú)氣體析出的水珠(zhū)、高含硫氣體析💋出(chū)并沉積的單質硫(liu)等。
（3）超聲波流量計(jì)安裝在水平位置(zhi)的計量準确性高(gāo)💜于安💘裝在豎直位(wèi)置時的計量準确(que)性。
（4）針對高含硫氣(qi)田計量管段，下一(yi)步将開展如何監(jian)測析出硫♌對計量(liang)準确性的影響程(chéng)度，如何采取措施(shi)（包括溶硫劑溶硫(liú)、機械🤞除硫）來清除(chu)管線内沉積的硫(liú)，進而提高🧑🏽‍🤝‍🧑🏻計量的(de)準确性🔞。

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