摘要：元壩氣田(tian)是中石化成功(gōng)開發的第二個(gè)大型酸性氣🐆田(tián)👣。在氣田開發中(zhōng)，克服傳統計量(liàng)裝置在高含硫(liu)氣體⭐計量存在(zai)💋的問題，實行準(zhun)确計量關乎開(kai)發的成敗。 外夾(jiá)式超聲波流量(liang)計 能有效的解(jie)決酸性氣田計(jì)量中存在的問(wen)題，除常規計量(liàng)影🌈響因素外，計(jì)量管段附着的(de)水珠、沉積的單(dan)質🌈硫對計量的(de)準确性也影響(xiang)較大。結合現場(chǎng)運用中實際問(wen)題，分析問題原(yuán)因，找出了解決(jue)計量不💔準的切(qie)實可行的措施(shi)，明确下一步攻(gōng)關的方向，值❤️得(dé)高含硫氣田開(kai)發借鑒。
前言
　　元(yuan)壩氣田是中石(shí)化繼普光氣田(tián)之後，成功開發(fā)的第💋二個酸性(xìng)整裝大型氣藏(cang)。氣田分一二期(qī)不同時間投🏃‍♂️運(yùn)，2025年12月一期試♈采(cai)工程第一口井(jǐng)建成投産，2016年二(èr)期滾動工程各(ge)個井陸續投産(chǎn)，從而實現氣田(tian)滿負荷運行生(sheng)産，目前淨化氣(qì)年🛀🏻生産能力爲(wei)34億方。氣田天然(ran)氣中⛱️硫化氫含(hán)量2.7～8.44%（體積含量，下(xia)同），平均爲5.44%；二氧(yang)化碳含量3.12-15.5%，屬✍️于(yú)高含硫化氫，中(zhōng)含二氧化碳氣(qi)田。
　　在氣田開發(fā)中，同其他氣田(tián)一樣，準确的計(jì)量天然♊氣、水（部(bù)分井産水）的産(chǎn)量，對于氣井産(chan)能評價、生産動(dòng)态✨分析、油氣井(jing)配産、生産制度(du)調整、調剖堵水(shuǐ)、措♋施維護等起(qǐ)着決定性的作(zuò)用，甚至關乎一(yī)口井的生死存(cún)亡。
1元壩氣田計(jì)量存在的問題(tí)
　　在已有的天然(rán)氣計量中，以孔(kǒng)闆節流爲代表(biǎo)的計量裝置需(xu)與氣體直接接(jie)觸，在元壩氣田(tián)采氣井的運用(yong)中存在以下問(wen)題：
（1）含水的高酸(suān)性環境中，酸性(xìng)氣體對計量材(cai)料的腐蝕⛷️性較(jiào)強，傳💋統計量孔(kǒng)闆容易因腐蝕(shí)而出現計量孔(kong)徑變大，從而☁️使(shi)得🏃🏻計量不準；
（2）改(gai)變計量裝置材(cái)質，使用鎳基材(cái)料雖能有效解(jiě)決腐🚶‍♀️蝕⛱️問題，但(dan)整個計量裝置(zhì)（包括前後管段(duan)、高孔閥、孔闆🤩等(deng)）所需費用大，經(jing)濟上不劃算；
（3）安(ān)裝接觸式計量(liàng)裝置，增加了流(liu)程焊接、連接點(dian)的數量🌂，特别是(shì)高孔閥的壓闆(pan)及密封材料、放(fàng)空閥、排污閥等(děng)地方，容易出現(xian)因密封不嚴、腐(fu)蝕而導緻高含(hán)硫天然氣的洩(xiè)漏，增加開采安(an)全風🔆險；
（4）高含硫(liú)天然氣開采中(zhong)容易析出單質(zhì)硫，特别是在流(liu)态發🐉生變化、産(chǎn)生輕微節流處(chù)的孔闆後更易(yì)于⚽聚集✨單質🏃硫(liu)，改變流速及流(liu)态，影響計量準(zhǔn)确性。
2外夾式超(chao)聲波流量計在(zai)元壩的運用
　　爲(wèi)解決上述開發(fa)中的突出問題(ti)，元壩氣田采集(jí)輸📐系統采用了(le)外夾式超聲波(bo)流量計來計量(liàng)酸性天然氣、含(hán)硫氣田水。
　　外夾(jiá)式超聲波流量(liàng)計是采取措施(shi)把發射、接頭探(tan)🔴頭固定❓在測試(shì)管外壁，實現對(duì)氣體流量進行(hang)測量的計量裝(zhuāng)置。該裝置安裝(zhuang)🏃🏻在一長段直、光(guang)滑、内外表面無(wú)缺🔞陷的直🌈管段(duan)上。裝置主要包(bao)括探頭、電纜、自(zi)🚩動積算顯🥵示儀(yi)等元🌐器件，探頭(tóu)通過電纜與流(liu)量積算儀連接(jiē)，并連接有外接(jie)💋電源。探頭加工(gōng)成與管道表面(mian)一緻的弧形，能(neng)高度吻合的緊(jin)貼在管道外壁(bì)上。該裝置有溫(wēn)度、壓力的自動(dong)補償功能，能根(gēn)據現場實際工(gong)況自動調整計(ji)算流量時的參(can)數變化。
　　超聲波(bō)流量計 的測量(liàng)原理是在管道(dào)兩側布置一組(zu)（單聲道）或多組(zu)探頭（雙通道或(huo)多通道），通過發(fā)射聲波，在另一(yī)側接收聲波的(de)原理來進行氣(qì)體流量測量的(de)。氣體壓力越高(gāo)，聲波傳播速度(du)越快，接收探頭(tóu)接收到信号的(de)時間越短；氣體(tǐ)流📧速越快，聲👨‍❤️‍👨波(bō)發生偏移越大(da)，探頭接收到信(xìn)号的時間越長(zhǎng)。
　　測量時，爲減小(xiao)探頭與測量管(guǎn)外壁之間空氣(qì)對測👌量精度🌐的(de)影響，在探頭與(yu)被測管道外壁(bì)間添加了✔️降噪(zào)膜，并塗上液體(tǐ)耦合劑，大大減(jiǎn)小了測量誤差(chà)☀️。
　　外夾式超聲波(bo)流量計由于安(an)裝在酸性氣體(tǐ)的管道外壁，測(ce)量元件不直接(jie)與酸性氣體接(jiē)觸，有效解決了(le)傳統🔴流量測量(liang)在酸💔性氣田中(zhong)遇到的突出問(wen)題。
3計量準确性(xìng)的影響因素
　　超(chao)聲波流量計發(fā)射探頭發送的(de)信号源到接收(shou)探頭依😄次經過(guo)帶有耦合劑的(de)發射端降噪膜(mó)、發射端管壁🍓、流(liu)動✏️的氣體、接⭐收(shōu)端管壁、帶有耦(ou)合劑的接收端(duān)降噪膜。結合元(yuán)壩氣田實際❌情(qing)況，存在下列影(ying)響因素：
（1）探頭加(jia)工弧度與測量(liang)管段的吻合度(du)
超聲波流量計(jì)測量氣體流量(liàng)時，探頭夾持在(zài)測量管段的⛱️外(wai)壁上。探頭加工(gōng)成與管段相同(tóng)的弧形，加工精(jīng)度越高，與被測(ce)👄量管段越吻合(he)，探頭與管壁之(zhī)間的間歇越小(xiǎo)，對聲波傳播的(de)影響越🍉小，計量(liàng)越準确，反之則(zé)計量越不準确(que)。
（2）降噪膜和耦合(hé)劑
　　超聲波流量(liang)計的發射探頭(tóu)、接收探頭無論(lùn)加工精🌈度如何(he)與🧑🏾‍🤝‍🧑🏼測量管段外(wai)壁吻合，其安裝(zhuāng)接觸間實在存(cun)在氣體間隔⛷️。安(an)裝降噪膜和耦(ǒu)合劑後，探頭與(yu)管壁間将充滿(man)液體和固體，聲(sheng)波在液體💁固體(ti)中的傳播速度(dù)遠大于在氣🏃🏻體(tǐ)中的傳播速度(du)，因此，安裝充滿(mǎn)耦合劑的降噪(zao)膜後将減小計(ji)量誤差。
　　耦合劑(jì)爲液體，在使用(yòng)中不可避免出(chū)現幹燥，變質，再(zài)加上降🏃🏻噪膜有(yǒu)可能存在損壞(huai)等原因，都有可(kě)能影響計量計(jì)量精度，爲此，需(xū)适時檢查耦合(he)劑、降噪膜，必要(yào)時進行更換安(an)裝。
（3）測量段管線(xiàn)固有特性
　　與其(qi)他測量一樣，要(yào)求測量段管線(xian)精度高，管段平(ping)直、光滑，内💞外😄壁(bi)無缺陷，滿足測(cè)量要求。另外，針(zhēn)對高含硫氣體(tǐ)，要求測量管段(duàn)材質抗硫，不存(cún)在因腐蝕而出(chu)現🤞影響氣體流(liú)态🏒，進而影響計(ji)量準确性的現(xiàn)象出現。
（4）測量點(diǎn)的位置
　　要使得(dé)測量更加準确(què)，需盡可能保證(zhèng)被測量氣體在(zai)🌍管道🏃内的流動(dòng)保持層流狀态(tài)，因此，測量點需(xū)遠✍️離彎頭、三通(tōng)、大小頭等地🏃‍♂️方(fang)，處于一相對較(jiao)長的直的管段(duan)✔️上，必要時可以(yǐ)采取安♌裝整流(liu)器等輔助設置(zhì)來使氣體爲層(céng)流狀态。
（5）流經水(shuǐ)珠影響
　　元壩氣(qì)田與其他氣田(tián)一樣，氣田産水(shuǐ)。雖然計量前經(jing)過📐分離，但🌈分離(li)不徹底的液滴(di)、天然氣中未分(fèn)離🥰的微小液❄️滴(di)顆粒随氣流流(liú)經計量管段，會(huì)形成新👉的液滴(dī)附着在管壁上(shang)💘，并形成流動的(de)液滴。當液滴流(liú)經至主超聲波(bo)傳遞的通道上(shang)時，不僅改變聲(shēng)波傳遞的速度(dù)，還改變主聲🤩波(bō)傳遞的方向，使(shi)得接收探頭提(ti)前接收到信号(hào)或根本🌂接收不(bú)到信号，影響計(jì)量精度。
（6）析出單(dan)質硫的影響
　　元(yuan)壩高含硫氣田(tian)開發實踐證明(míng)，管道内易析出(chu)單質硫。析出的(de)單質硫附着在(zài)管壁上，減小氣(qi)體流經通道，使(shǐ)得接收探頭接(jiē)收到信号的時(shi)間變短；不規則(zé)的硫沉積，改變(biàn)氣體🌈流動狀态(tài)，使得氣體從層(céng)流⛹🏻‍♀️變爲紊流；不(bu)規則硫沉積量(liang)及🌐厚度，改變超(chao)聲波傳🏒播方向(xiang)，有可👈能導緻接(jiē)收🙇‍♀️探頭無法接(jie)收到超聲波信(xìn)号。綜合影響的(de)結果，計量出現(xiàn)較大偏差。
4運用(yong)中存在的問題(ti)
　　元壩氣田一期(qī)試采工程2025年12月(yue)開始投産，外夾(jia)式超聲波🌍流量(liang)計🌈設計安裝位(wei)置有2種：13口井站(zhan)的安裝在多相(xiàng)流計量分離器(qì)撬塊的氣相出(chu)口豎直管線上(shàng)；集輸總站安裝(zhuāng)水平管⛷️道上。通(tōng)過對超聲波流(liú)量計的調試，運(yun)🏃🏻行，各計量🧡裝置(zhi)相繼⭐投用。在計(ji)量過程中，井站(zhàn)出現下述突出(chū)問題：
（1）13口井站計(ji)量不正常，數據(ju)時有時無，變化(hua)異常；
（2）13口井站計(ji)量數據上下波(bō)動幅度大，最大(da)數據超過對⛹🏻‍♀️應(yīng)井産氣能力的(de)2-3倍（一般采用測(ce)試試采制度生(sheng)産，以測試穩定(dìng)🌈産能✉️評價）。
（3）部分(fen)井站在使用一(yī)段時間後接收(shou)不到超聲波信(xin)号，無法實行計(ji)量。
5解決措施及(jí)效果
（1）改變安裝(zhuang)位置，計量相對(duì)準确、可靠
　　針對(dui)元壩氣田一期(qi)試采工程出現(xian)的計量問題，結(jie)合集氣總站運(yun)用的實際效果(guǒ)，反複進行現場(chǎng)試驗👣，整改，分析(xi)，認爲管壁上附(fù)着、流動的水珠(zhu)有可能對測量(liang)産生較大👈影響(xiang)。豎直測量管的(de)水珠呈360度随機(jī)分布、流動，一旦(dàn)流經發射、接收(shou)探頭處，影🈲響計(jì)量精度。若采用(yong)水平安裝，發射(shè)、接收探頭安裝(zhuāng)在側面，附着、流(liu)動的水珠在探(tàn)頭的位置♻️的數(shu)量、幾率将成倍(bei)的減小，從而可(kě)使得影響✨變小(xiǎo)。
　　在2015年、2016年對一期(qī)試采工程的13口(kǒu)井進行了外夾(jia)式超聲♈波流量(liang)計安裝位置的(de)更換，改豎直安(ān)裝爲水平安裝(zhuang)，效果👉明顯。
　　二期(qi)滾動工程在一(yi)期試采工程的(de)基礎上，優化了(le)超聲波流量計(ji)的安裝位置，改(gai)豎直安裝位置(zhi)爲水平安裝位(wèi)❌置。通過運行表(biao)明，數據的穩定(ding)性、準确性大幅(fú)度提高，基本能(neng)反應各井的真(zhēn)實産能。
（2）移動探(tan)頭位置，成功找(zhǎo)到丢失信号
　　超(chāo)聲波流量計，按(an)照原理，結合現(xian)場情況，通過模(mo)拟⛷️、計🐪算😘，發射、接(jiē)收探頭位置相(xiàng)對固定，在相應(yīng)位置安裝發射(she)、接收探頭，能⛱️準(zhun)确接收到發射(she)探頭發出的超(chao)聲波。但在元⛱️壩(ba)氣田運用中，一(yī)些井站在不同(tong)生🔞産時間，出⭐現(xiàn)信号丢失的現(xiàn)象。通過分析🤞判(pan)斷，并試探性采(cai)用移動探頭位(wèi)置，成功找到超(chāo)聲波信号的📱最(zui)佳接收點，并恢(huī)複計量。
（3）采購便(bian)攜式超聲波流(liu)量計進行流量(liang)核查
爲使得各(ge)井的流量計量(liang)貼合氣井生産(chan)實際，廠購買了(le) 便攜式超聲波(bo)流量計 ，不定時(shi)對井站産量進(jìn)行便攜式測量(liàng)，并與固定式超(chāo)聲波流量計計(jì)量數據進行對(dui)比分析，判斷計(jì)量準确性，并及(jí)時對可能存在(zai)的計量差較大(da)、信号丢☎️失等問(wèn)題進行診斷、解(jie)決。
6結論及建議(yi)
（1）外夾式超聲波(bō)流量計在高含(hán)硫氣田中用于(yú)氣體流量計量(liang)，能解決常規計(jì)量裝置在高含(hán)硫氣田計量中(zhōng)🔆存在的計量不(bu)準、設備腐蝕等(deng)問題。
（2）高含硫氣(qì)田超聲波流量(liàng)計計量準确性(xing)的影響因素較(jiào)多，包♌括探頭吻(wěn)合度，降噪膜和(hé)耦合劑的運用(yòng)🙇‍♀️、測量❓管特性、含(hán)硫氣體析出的(de)水珠、高含硫氣(qì)體析出并沉積(jī)的單質硫等。
（3）超(chāo)聲波流量計安(an)裝在水平位置(zhi)的計量準确性(xing)高于安🈲裝在❌豎(shù)📐直位置時的計(ji)量準确性。
（4）針對(dui)高含硫氣田計(jì)量管段，下一步(bu)将開展如何監(jian)測析出硫對計(ji)量準确性的影(yǐng)響程度，如何采(cai)取措施（包括溶(róng)硫劑溶硫、機械(xie)除硫）來清除管(guǎn)線内沉積的硫(liu)，進👨‍❤️‍👨而提高計量(liàng)的準确性。

以上(shàng)内容源于網絡(luò)，如有侵權聯系(xì)即删除!