摘要：孔闆(pǎn)流量計 在高(gāo)酸性氣田集(jí)輸站場單井(jǐng)加熱爐、計量(liang)分離器♉、外輸(shū)管線處的使(shǐ)用現狀。分析(xī)了孔闆流量(liang)計在使🎯用過(guo)程中容易發(fā)生堵塞✨的原(yuan)因，闡述了導(dǎo)壓系統容易(yi)發生的引壓(yā)管積🌂液、引壓(ya)管堵塞📧、節流(liú)裝置沖刷磨(mó)蝕、密封圈、平(píng)衡🛀閥滲漏等(deng)問題。現場實(shí)施的維護保(bao)養、溶硫解堵(du)、蒸汽解🏒堵等(deng)措施取得了(le)較好的應用(yong)效果。
　　氫氣田(tián)屬超深、高含(hán)硫、高壓、複雜(za)山地氣田，出(chu)井天🔴然氣含(han)雜質較多，沿(yan)工藝管線、設(she)備至上而下(xià)壓力、溫度等(deng)因🧑🏾‍🤝‍🧑🏼素梯度變(biàn)化，導緻單質(zhi)硫及其他雜(za)質沉積，氣質(zhi)、氣流條件無(wú)法達到相☂️關(guān)标準規定要(yao)求，容🐉易産生(shēng)計量誤差。探(tan)讨現場工況(kuang)中容易出現(xiàn)的孔闆堵塞(sāi)、引壓管積液(yè)或堵塞對計(jì)量精度的影(ying)響，以及爲消(xiāo)除或降低影(ying)響而采取💞的(de)措施。
1孔闆流(liú)量計的工作(zuò)原理
　　孔闆流(liú)量計是一套(tào)流量測量裝(zhuāng)置，由節流裝(zhuang)置、信号引⛹🏻‍♀️線(xiàn)、二次儀表系(xi)統組成。節流(liú)裝置包括标(biao)準孔闆、取壓(yā)裝置（孔闆夾(jia)持器）和上下(xia)遊測量管，主(zhu)要作用是使(shǐ)管道中流動(dòng)的流體産生(shēng)靜壓力差[1]。
　　充(chong)滿管道的天(tian)然氣在流經(jīng)管道内的節(jiē)流裝置（孔闆(pan)）時💜，流束将🏃🏻‍♂️在(zài)節流件處形(xíng)成局部收縮(suo)，從而使流♋速(sù)增加，壓力降(jiàng)低，在節流件(jian)上下遊便産(chǎn)生了壓差📧，流(liu)量越大，産生(shēng)的壓差越大(dà)；流👉量越小，産(chǎn)生的壓差越(yuè)小。在已知有(you)關參數的條(tiáo)件下，根據流(liu)📞動連續性原(yuan)理和伯努🍉利(lì)方程可以推(tui)導出差壓✨與(yǔ)流量之間🏒的(de)關系，從而可(kě)以計算出流(liu)量的大小。
2孔(kǒng)闆流量計在(zài)高酸性氣田(tian)的應用情況(kuang)
2.1普光氣田天(tiān)然氣特點
　　普(pǔ)光氣田是目(mu)前國内已探(tan)明并投入開(kāi)發的H2S和CO2含量(liang)最高的氣田(tián)，生産的天然(rán)氣中H2S含量達(dá)13%~18%，CO2含量達8.6%，是典(dian)型的高酸氣(qì)田，生産過程(cheng)中存在着設(shè)備裝置的元(yuán)素硫堵塞、H2S腐(fǔ)蝕及CO2的弱酸(suān)腐蝕等問題(ti)。
2.2普光氣田集(jí)輸站場孔闆(pǎn)流量計的使(shi)用現狀
　　孔闆(pǎn)流量計是目(mu)前集氣站場(chǎng)使用較爲廣(guǎng)泛的計量裝(zhuāng)置，具有結構(gòu)簡單、操作方(fang)便、經濟實惠(hui)的特點。普光(guang)♊氣田集輸系(xi)統設置有多(duo)井輪換計量(liang)組合裝置，主(zhu)要用于實現(xian)多口⁉️氣井氣(qì)💛液分離後分(fen)别進行🐪計量(liàng)的一種分離(li)分😘輸計量組(zu)合裝置。普光(guang)氣田集輸站(zhàn)場的天然氣(qì)計量，采用的(de)是孔闆節流(liu)計量，其🔴中在(zai)單井加熱爐(lu)、計量分離器(qi)、外輸管線處(chù)均安裝☀️有孔(kong)闆計量裝置(zhì)。
1）加熱爐計量(liang)裝置。安裝在(zai)加熱爐計量(liang)管段上的高(gāo)級孔闆閥是(shì)針對單井進(jin)行計量的裝(zhuang)置，該裝置前(qián)沒有設置㊙️氣(qi)體分離系統(tong)⛷️。未經氣液分(fen)離并加雜着(zhe)一些緩蝕劑(jì)的混合天然(ran)氣，經過節流(liú)降壓後，進入(ru)孔闆裝置進(jìn)行計量🐪。雜質(zhi)對孔闆閥的(de)使🌈用壽命及(ji)計量的正确(que)性影響很大(dà)。
2）分離器計量(liang)裝置。計量分(fèn)離器的高級(ji)孔闆閥安裝(zhuāng)在分離器氣(qì)相出口，是對(duì)單井産量進(jìn)行正确計量(liang)的現場計♊量(liang)裝置，由☎️卧式(shì)重力式分離(lí)器和孔闆計(jì)💃量裝置👅組成(chéng)。單井天然🐉氣(qì)在分離器内(nei)經過氣、液、固(gù)☎️體雜質分🚶離(li)後，再對🔴氣、液(ye)分别⭕進行的(de)計量。此處計(jì)量數據較爲(wèi)正确，是各單(dan)井合理配産(chǎn)🐆的依據所在(zài)㊙️。
3）外輸計量裝(zhuāng)置。外輸計量(liang)孔闆閥安裝(zhuāng)在外輸計量(liang)直管段上，是(shi)對整座集氣(qì)站所有氣井(jǐng)産出的混合(hé)天然氣進行(háng)計量。
普光氣(qi)田集氣站的(de)外輸系統采(cai)用的是氣、液(ye)混輸濕氣輸(shu)送設計，此處(chu)的管徑大、輸(shū)氣壓力穩定(ding)。加元素硫在(zài)前📐面管線、彙(huì)管、計量分離(li)器等設備的(de)分離、沉降，造(zào)👉成此處的元(yuán)素硫堵塞🏃🏻‍♂️較(jiào)少，對計量的(de)影響較小。
3孔(kong)闆流量計在(zai)使用中存在(zài)的問題
3.1被測(cè)流體特性的(de)影響
　　GB/T21446—2008《用标準(zhǔn)孔闆流量計(ji)測量天然氣(qi)流量》标準中(zhōng)規定，通過孔(kong)闆🌈的天然氣(qì)是經淨化處(chù)理後的天然(ran)氣，氣流是均(jun)勻單相的牛(niú)♊頓流♌體。若氣(qi)體中含有的(de)固體或液體(tǐ)💞微粒成均勻(yun)分散狀态🈲，且(qie)質量分數不(bu)超過2%，也可認(rèn)爲是均勻單(dān)相的牛頓流(liu)體。流經孔闆(pǎn)以前的氣流(liu)流束應與管(guan)道軸☔線平行(hang)，氣流🛀流動應(ying)爲充分發展(zhǎn)紊流且無旋(xuan)渦，管道橫截(jie)面所有點上(shang)🌈的旋⭐渦角小(xiao)于2°即認爲⛱️無(wu)旋渦。
但是由(yóu)于川東北高(gāo)含硫化氫氣(qì)田屬超深、高(gao)含硫、高壓⭕、複(fú)雜🤟山地氣田(tián)，出井天然氣(qi)含雜質較多(duo)，沿工藝管❌線(xian)、設備至上而(ér)❓下壓😄力、溫度(dù)等因素梯度(dù)變化，導緻單(dān)質硫及其他(ta)雜質沉積，氣(qì)質、氣流條件(jiàn)達不到相關(guān)标準規定要(yào)📱求，容易産生(shēng)計量誤差[2]。
3.1.1堵(dǔ)塞物形成機(jī)理
1）化學溶解(jie)和化學沉積(ji)。含硫天然氣(qì)中存在着一(yī)個對🏃于單質(zhì)硫的溶解和(he)沉積有着很(hen)大影響的化(hua)學平衡🛀。加拿(ná)大AlbertSulfurResearchLdt的🔴研究表(biǎo)明，在地層條(tiao)件下，元素硫(liú)與H2S發生反應(yīng)可形成一種(zhǒng)多硫化♋氫物(wù)質🏃🏻‍♂️。
　　含硫氣藏(cáng)開發時，多硫(liu)化氫天然氣(qi)在穿過遞減(jiǎn)的壓力🔞和溫(wēn)♌度剖面時，反(fan)應平衡點發(fā)生變化，多硫(liu)化🙇🏻氫分㊙️解，生(sheng)🌈成單質硫❓。當(dāng)氣相中溶解(jiě)的元素硫達(da)到✉️臨界飽和(hé)度時，元素硫(liú)随着壓力的(de)繼續降低而(er)析出。分解出(chū)🚩的硫量達🏃‍♂️到(dào)一定值，流體(tǐ)氣動🈲力不足(zú)以攜帶固态(tai)顆💞粒硫時，元(yuán)素硫就會沉(chen)積在管壁并(bing)聚集起來，這(zhe)一沉積過程(chéng)主要發❗生的(de)是化學反應(ying)。[3]
2）物理溶解和(hé)物理沉積。稠(chóu)密流體（地層(céng)條件下時爲(wei)地層天然氣(qi)）對單質硫的(de)物理溶解與(yu)解析能力也(ye)有很大影響(xiǎng)。在油藏儲集(jí)層高溫高壓(yā)的環境下，天(tiān)然氣對單質(zhi)硫有很大的(de)溶解度。當含(han)✉️硫天然氣藏(cang)投入開發💛後(hòu)，随着壓力、溫(wen)度的不斷降(jiang)低，元素硫的(de)溶解度也相(xiàng)應降低。一旦(dàn)⭐壓力、溫度降(jiàng)低到臨界值(zhi)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼以下，便會有(you)大量的單質(zhì)硫析出。當析(xī)出的硫量達(da)到一定值🌂，且(qie)流體氣動力(lì)✌️條件不足以(yi)攜帶硫的固(gu)态顆粒時，這(zhe)些析出的硫(liú)便會沉積下(xià)來🌈，這一沉積(ji)✏️過程主要是(shi)物理變化。
3.1.2堵(du)塞對計量的(de)影響
　　從現場(chǎng)勘查及堵塞(sāi)物形成機理(lǐ)可知，高含硫(liú)化氫氣㊙️田在(zai)生産運行過(guò)程中所帶出(chū)的酸液顔色(sè)呈黃色或淺(qiǎn)黃色，經化驗(yàn)✊和分析判斷(duàn)主要含單質(zhi)硫。在👄日常清(qing)🐉洗集氣站高(gāo)級孔闆閥✂️計(jì)量系統時發(fā)現，管壁、整流(liu)器、孔闆、導壓(yā)系統附着有(you)大量單質硫(liu)等雜質，更存(cun)在整流器整(zheng)流孔幾乎被(bèi)完全堵塞的(de)情況。這些雜(za)質不僅使得(de)流量計導壓(yā)系統不能正(zhèng)确地錄取靜(jìng)壓、差壓等參(can)數，還使整流(liú)器失去原有(you)的整流作用(yong)，氣體的流态(tài)發生變化，影(ying)響計量的精(jing)度。因此，定期(qī)清洗流量計(jì)和解決工藝(yi)系統内硫沉(chén)🈚積是提高計(ji)量精度的關(guan)鍵。而⭕試驗結(jié)果表明，雜質(zhi)形态受溫度(du)影響🈲也較大(dà)，保持計量裝(zhuang)置内外部處(chu)于較高溫度(du)對減少硫沉(chén)積、提高計量(liàng)精度尤爲顯(xiǎn)著。
1）堵塞導緻(zhi)計量直管段(duan)直徑變化。從(cóng)生産過程中(zhōng)發現，随着運(yùn)🌈行時間的增(zēng)加，計量裝置(zhi)上下遊的直(zhí)管段會逐漸(jian)🚶‍♀️出現沉積硫(liú)，直接導緻直(zhí)管段的直徑(jìng)變小，嚴重時(shí)如圖1所示，造(zào)成氣的流動(dòng)範圍減小。

2）整(zheng)流器堵塞導(dǎo)緻整流效果(guǒ)降低。氣體通(tōng)過節流裝置(zhi)的🤞流動必須(xū)是保持層流(liú)。在氣體流經(jīng)孔闆前，其流(liu)束必須🥰與管(guǎn)道軸線平行(hang)，不得有紊流(liu)。而爲了保持(chi)經過孔闆閥(fá)時的氣體流(liu)态爲層流，集(jí)氣站各孔闆(pǎn)計量裝置前(qian)均安🥵裝了整(zhěng)流器，但在實(shi)際運行中，整(zhěng)流器經常出(chu)現篩孔堵塞(sāi)的現象，嚴🈲重(zhong)時如圖2所示(shi)，導緻流态發(fā)生變化，失去(qu)整流作用。
3）孔(kǒng)闆閥閥腔内(nèi)、孔闆及提升(sheng)導闆上附着(zhe)雜質過多。對(duì)🛀🏻集氣站的高(gāo)級孔闆閥拆(chai)洗時，發現高(gao)級孔闆閥的(de)孔🤩闆上、導闆(pan)以及腔内附(fù)着大量的單(dān)質硫等。這些(xie)雜質會對孔(kǒng)闆的銳利度(du)産生不良影(yǐng)響，導緻計量(liàng)不正确，同時(shí)也會導緻孔(kong)闆無法正常(cháng)的提取，給高(gao)級孔闆閥的(de)定期清洗工(gong)作造成不🔴便(biàn)。

3.2導壓系統問(wèn)題
引壓管最(zuì)容易出現的(de)問題是有積(jī)液和堵塞。
3.2.1引(yin)壓管積液
　　由(yóu)于天然氣中(zhōng)含有水分，會(hui)出現引壓管(guǎn)積液現象。這(zhe)👣種積液往往(wang)會造成流量(liang)計測量失真(zhen)，導緻變送器(qi)的輸出出現(xiàn)波動。在寒🤞冷(lěng)的冬季很容(róng)易造成凍堵(dǔ)，最終導緻流(liu)量計無法正(zheng)常❌運行。因此(ci)，需要定期對(dui)積液進行排(pai)放。
3.2.2引壓管堵(dǔ)塞
　　由于測量(liang)介質天然氣(qì)中含有單質(zhi)硫等雜質,介(jiè)質黏稠，會導(dao)緻引壓管堵(du)塞。如不定期(qī)排污，引壓管(guan)更易堵塞，甚(shèn)至導緻雜質(zhì)固化。一旦發(fa)生上述情況(kuàng)，流量計将無(wu)法正常運行(háng)。因此，要🧡定期(qi)排污或疏通(tōng)。
　　按照規定，集(ji)氣站（包括集(jí)氣總站）對引(yin)壓管進行周(zhou)期性🐇排堵，冬(dōng)🈚季每班一次(cì)，夏季每天一(yi)次。另外，集氣(qi)總站當産✔️量(liàng)降低約💃🏻20×104m3時，及(jí)時對導壓管(guǎn)、五閥組進行(háng)加強解堵。由(you)于頻繁解堵(du)會降低五閥(fa)組的密封性(xìng)，需要每年更(geng)換一次五閥(fa)組。
3.2.3節流裝置(zhì)鈍化
　　孔闆流(liu)量計的流出(chū)系數C是在标(biao)準實驗室條(tiao)件下🈚進行校(xiao)準标🔴定的。當(dāng)孔闆和孔闆(pǎn)夾持器或者(zhě)孔闆入口直(zhí)角銳利度未(wèi)達到标準要(yào)求時，會引起(qi)氣體流态畸(jī)變，使流出系(xì)數C值改變，最(zuì)終影響流量(liàng)計精度。小孔(kǒng)徑孔闆入口(kou)✍️邊緣輕微的(de)磨圓會引起(qǐ)流量❄️測量值(zhi)5%的負✂️偏差；而(ér)高含硫天然(rán)氣具有較強(qiang)的腐蝕性，嚴(yan)重磨蝕和中(zhōng)等沾污的🌍孔(kǒng)闆也會引起(qǐ)12%的負偏差。另(ling)外，高壓流⛱️體(ti)的沖刷也會(huì)導緻标準孔(kong)闆的入🔞口直(zhi)角銳利度發(fa)♌生鈍化[4]。
　　嚴重(zhòng)鈍化時會使(shi)流出系數偏(pian)移1%~2%。在流量計(ji)算中，對孔闆(pǎn)💃🏻入口直角銳(rui)利度的精确(què)修正造成很(hen)大的困難。2017年(nián)2季度，對某區(qū)塊16座集氣站(zhàn)共計65套高級(ji)孔闆閥清洗(xi)過程中，發現(xian)不同程度損(sun)傷的孔闆共(gòng)8塊，占全部孔(kǒng)闆的💞12.3%。顯然，定(ding)期檢查孔闆(pǎn)保證流出💯系(xì)數C值的🔴穩定(ding)對提高計量(liàng)精度也很重(zhong)要。
3.2.4密封圈、平(ping)衡閥滲漏
　　氣(qì)田地層天然(rán)氣不僅存在(zài)流速快，還存(cun)在氣質組✂️分(fèn)複雜的特點(dian)。根據對殘酸(suān)液進行取樣(yàng)，發現黏度較(jiao)高、成分複雜(zá)。另外，由于💞氣(qi)田開發采用(yong)連續加注緩(huǎn)蝕劑的防腐(fu)工藝，而緩蝕(shi)劑黏度大，易(yì)與沉積物結(jié)合，形成顆狀(zhuàng)物質。在實際(jì)生✊産中，密封(fēng)圈與孔闆之(zhī)間、平衡閥密(mi)封部分容易(yi)沉積雜質✏️或(huò)損傷（圖3）。氣體(tǐ)流經孔闆時(shí)🔞直接從孔闆(pan)外邊緣以及(jí)上腔滲漏至(zhì)下遊，導緻計(jì)量🔞偏低。

4建議(yi)
4.1加強流量計(ji)的維護保養(yǎng)
　　加強流量計(jì)各部位定期(qi)維護保養。每(mei)周對孔闆閥(fa)操💜作檢查🌈一(yī)次，每月對孔(kong)闆清洗一次(cì)，保證孔闆閥(fa)操作💞正常，孔(kong)闆清潔、無損(sun)傷。每活動一(yi)次滑閥，就加(jia)注一次密封(fēng)脂，保證滑♉閥(fá)嚴密不漏，密(mì)封良好。保持(chí)孔闆閥表面(mian)清潔，油漆無(wú)脫落、鏽蝕，銘(míng)牌清晰，零部(bu)件齊全完好(hǎo)，無内外滲現(xian)象，可動部分(fèn)靈活好用。除(chú)定期清洗保(bao)🔞養之外，可采(cai)用專用電磁(cí)加熱器對孔(kǒng)闆流量計測(cè)量管段定期(qī)進行加熱除(chu)垢，以減少因(yīn)管道結垢變(bian)徑對計量的(de)影響。同時，規(guī)範安裝引壓(ya)管伴熱系✉️統(tong)，以減少引壓(yā)管堵塞現象(xiang)。
4.2實施有效的(de)解堵措施
4.2.1溶(róng)硫劑解堵
　　溶(róng)硫劑MDEA(二甲基(jī)二硫等混合(hé)物)是一種非(fēi)常高效的解(jiě)除元素硫沉(chén)積堵塞的解(jiě)堵劑，解堵效(xiao)果顯著。但🈲溶(rong)硫劑具有極(ji)強的腐蝕⛷️性(xing)，容易造成設(shè)備附件損壞(huai)（如孔闆密封(feng)⭕墊圈、提升軸(zhóu)密封膠圈等(děng)）。因此僅在已(yǐ)經完全被單(dan)質硫堵塞、設(she)備材質允許(xu)⚽的條件下小(xiǎo)範圍使用。
4.2.2蒸(zheng)汽解堵
　　開始(shi)時對孔闆閥(fá)内的元素硫(liu)堵塞采用清(qīng)水沖洗🏃🏻‍♂️的方(fang)法🐕進行處理(lǐ)，但效果不理(lǐ)想，附着在提(tí)升軸齒輪、導(dao)闆齒🧑🏽‍🤝‍🧑🏻縫和滑(huá)闆上的部分(fèn)雜質無法完(wán)全被清洗掉(diao)，雜質依然✔️會(huì)對孔闆閥的(de)正常操作造(zao)成影響。
　　經過(guò)試驗，用高壓(ya)蒸汽沖洗的(de)方法較好。高(gao)壓蒸汽不僅(jin)能🏃‍♀️将閥腔内(nèi)的元素硫雜(za)質沖洗幹淨(jing)，還能将閥腔(qiāng)内殘存的緩(huǎn)蝕劑、密封脂(zhī)等雜質沖洗(xi)幹淨，不留死(si)角，對閥體🏃‍♂️内(nèi)的附件也不(bu)會造成傷害(hai)。清洗完畢後(hou)，閥門操作靈(líng)活、可靠，投入(rù)運行後持續(xu)生産時間長(zhang)，清洗效果非(fēi)常顯著。
4.3及時(shi)更換計量分(fèn)離器高級孔(kǒng)闆閥孔闆密(mi)封墊圈
　　現場(chang)實際操作過(guo)程中發現，計(ji)量分離器高(gao)級孔闆閥孔(kǒng)闆的橡🈲膠密(mi)封墊圈使用(yòng)一個月左右(yòu)就會出現腐(fu)🐇蝕老化。因此(cǐ)，每月對計量(liàng)分離器高級(jí)孔闆閥進行(háng)一次維護保(bǎo)養，對💚失效的(de)橡膠密封墊(nian)圈及時進行(háng)更換👣。目前，試(shì)驗使用耐腐(fǔ)性更強的四(si)聚氟乙☁️烯材(cai)料替代橡膠(jiāo)制作孔闆密(mì)封墊，應用效(xiào)果較好🥵。
5結論(lun)
　　高酸氣田集(ji)氣站場使用(yòng)的高級孔闆(pǎn)閥，是站場天(tiān)然氣☎️計量👉的(de)重要設備，在(zài)運行過程中(zhong)受到所計量(liàng)🔴介質🏃🏻‍♂️的性質(zhì)、壓力、溫度以(yi)及自身材質(zhì)、結構等多種(zhong)因素的影響(xiǎng)，造成操作困(kùn)難、計🍓量不正(zhèng)确等問題，嚴(yán)重影響現場(chang)的安全平穩(wen)生産🏃‍♂️。在目前(qian)無法改變天(tian)然氣高含H2S的(de)客觀情況下(xia)，通過現場實(shi)際工作，提出(chū)了一些解堵(dǔ)、維修保養的(de)方法，取得了(le)一定的效果(guo)㊙️。通過以上一(yī)系列的維護(hù)保養措施和(he)改進工作，能(néng)😍更好地解決(jue)高級孔🔱闆閥(fa)在日常使用(yong)過程中出現(xiàn)的問題，保📧證(zheng)孔闆閥的安(ān)全運行和天(tian)然氣計量的(de)正确。

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