摘(zhai)要：元壩氣田是中(zhōng)石化成功開發的(de)第二個大型酸性(xing)氣田。在氣田開發(fa)中，克服傳統計量(liàng)裝置在高🏃🏻含硫氣(qi)體計量存在的問(wèn)題，實行準确計量(liàng)關乎開發的成敗(bai)。 外夾式超聲波流(liu)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(fu)着的水珠、沉積的(de)單質硫對計量的(de)準确性也影響較(jiao)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(guan)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(qi)田之後，成功開發(fa)的第二個酸性💘整(zhěng)裝大型氣藏。氣田(tian)分一二期不同時(shi)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(li)爲34億方。氣田天然(rán)氣中硫化氫含量(liang)2.7～8.44%（體積含量，下同），平(ping)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(yī)樣，準确的計量天(tiān)然氣、水❌（部分💰井産(chan)水）的産量，對于氣(qì)井産能評價、生産(chan)動态分析、油氣井(jǐng)配産、生🐕産制度調(diào)整、調剖堵水、措施(shī)維護♌等起着決定(dìng)性㊙️的作用，甚至關(guan)乎一口井的生死(sǐ)存亡⛷️。
1元壩氣田計(jì)量存在的問題
　　在(zài)已有的天然氣計(ji)量中，以孔闆節流(liú)爲代表的計量裝(zhuang)置需與氣體直接(jie)接觸，在元壩氣田(tian)采氣井的運用中(zhong)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(xìng)較強，傳🈲統計量孔(kǒng)闆容易因腐蝕而(er)出現計量孔徑變(bian)大，從而使得計量(liang)不準；
（2）改變計量裝(zhuang)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(yong)大，經濟上不劃算(suan)；
（3）安裝接觸式計量(liang)裝置，增加了流程(chéng)焊接、連接點的數(shù)量，特别✨是高孔閥(fa)的壓闆及密封材(cái)料、放空閥、排污閥(fá)等地方，容易出現(xiàn)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(cai)中容易析出單質(zhì)硫，特别是在流态(tai)發生變化、産生輕(qīng)微節流處的孔闆(pǎn)後更易于聚集單(dān)質✨硫，改變流速及(ji)流态，影響計量準(zhun)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(chu)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(bō)流量計是采取措(cuò)施把發射、接頭探(tàn)頭固定在測試管(guǎn)外壁，實現對氣體(tǐ)流量進行測量的(de)計量裝置。該裝置(zhì)安裝在一長段直(zhi)、光滑、内外表面無(wú)缺陷的直管段上(shang)。裝置主要包括探(tan)頭、電纜、自動積算(suàn)顯示儀等元器件(jian)，探頭通過電纜㊙️與(yu)流量積算儀連接(jie)，并連接有外接電(dian)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(wai)壁上。該裝置🏃‍♂️有溫(wen)度⚽、壓力的自動補(bǔ)償🍓功能，能根據現(xiàn)場🎯實際工況自動(dong)調整計算流量時(shí)的參數變化。
　　超聲(sheng)波流量計 的測量(liàng)原理是在管道兩(liǎng)側布置一組（單聲(sheng)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(tǐ)流量測量的。氣體(ti)壓力越高，聲波傳(chuán)播速度越快，接收(shōu)探頭接收到信号(hào)的時間越㊙️短；氣體(ti)流速越快，聲波發(fa)生偏移越大，探頭(tóu)接收到信💞号的時(shí)間越長。
　　測量時，爲(wèi)減小探頭與測量(liàng)管外壁之間空氣(qi)對測量精度的影(ying)響，在探頭與被測(ce)管道外壁間添加(jia)了降噪膜，并塗上(shang)液體🏃耦合劑，大大(dà)減小了測量誤差(cha)。
　　外夾式超聲波流(liu)量計由于安裝在(zài)酸性氣體的管道(dào)外壁，測🏒量元件不(bú)直接與酸性氣體(ti)接觸，有效解🌂決了(le)傳統流量測量在(zai)酸🌂性氣田中遇到(dao)的突出問👉題。
3計量(liàng)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(yǒu)耦合劑的發射端(duan)降噪膜、發射端管(guan)壁、流動🔴的氣體、接(jiē)收端管壁、帶有耦(ǒu)合劑的接收端降(jiàng)噪膜。結合元壩氣(qì)田實際🔞情況，存㊙️在(zài)下列影響因素：
（1）探(tan)頭加工弧度與測(cè)量管段的吻合度(du)
超聲波流量計測(cè)量氣體流量時，探(tan)頭夾持在測量管(guan)段的外壁🏃‍♀️上。探頭(tóu)加工成與管段相(xiàng)同的弧形，加工精(jing)度越高，與被測🔴量(liàng)管段越吻合，探頭(tóu)與管壁之間的間(jiān)歇越小，對聲波傳(chuan)播的影響越✊小，計(ji)量越準确，反之則(ze)計量越不準确。
（2）降(jiang)噪膜和耦合劑
　　超(chāo)聲波流量計的發(fā)射探頭、接收探頭(tou)無論加工精度如(rú)♻️何📐與✉️測量管段外(wài)壁吻合，其安裝接(jie)觸間實在存在氣(qì)體✊間隔㊙️。安裝降噪(zào)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(dà)于在氣體中的傳(chuán)🈲播速度，因此，安裝(zhuang)充滿耦合劑的降(jiang)噪膜後将減小計(ji)量誤差。
　　耦合劑爲(wèi)液體，在使用中不(bu)可避免出現幹燥(zào)，變質，再加上降噪(zao)❌膜有可能存在損(sǔn)壞等原因，都有可(kě)能影響計量㊙️計量(liàng)精度，爲此，需适時(shi)檢查耦合劑、降噪(zào)膜，必要時進行☎️更(geng)換安裝。
（3）測量段管(guan)線固有特性
　　與其(qí)他測量一樣，要求(qiú)測量段管線精度(du)高，管段平直、光滑(hua)✍️，内外壁無缺陷，滿(man)足測量要求。另外(wai)，針對高含硫氣體(ti)🌍，要求測量管段材(cái)質抗硫，不存在因(yīn)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(cè)量更加準确，需盡(jin)可能保證被測量(liang)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(da)小頭等地方，處于(yu)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(yǐng)響
　　元壩氣田與其(qí)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(tiān)然氣中未分離的(de)微小液滴顆粒随(suí)氣流流經計量管(guǎn)段，會形成新的液(ye)滴👅附着在管壁上(shàng)，并形成流動的液(yè)滴。當液滴流經至(zhì)主超聲波傳遞的(de)通道上時，不僅改(gǎi)變聲波傳遞的速(sù)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(ying)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(dào)内易析出單質硫(liu)👉。析出的單質硫附(fù)着在管壁上，減小(xiǎo)氣體流經通道，使(shǐ)得接收探頭接收(shōu)🔅到信号的時間變(bian)短；不規則的硫沉(chen)積，改✍️變氣體流動(dòng)狀态，使得氣體從(cong)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(néng)導緻接收探頭無(wu)法接收到超聲波(bō)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(liang)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(xiàn)上；集輸總站安裝(zhuang)水平管道上。通過(guò)對超聲波流量計(ji)的調試，運行，各計(ji)量裝置相繼投用(yòng)。在計量過程中✔️，井(jing)站出現下述突出(chu)問題：
（1）13口井站計量(liang)不正常，數據時有(you)時無，變化異常；
（2）13口(kǒu)井站計量數據上(shang)下波動幅度大，最(zui)大數據超過🐅對應(yīng)井産氣能力的2-3倍(bei)（一般采用測試試(shi)采制度生産，以測(ce)試穩定産能評價(jia)）。
（3）部分井站在使用(yong)一段時間後接收(shōu)不到超聲波信号(hào)，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(liang)相對準确、可靠
　　針(zhen)對元壩氣田一期(qī)試采工程出現的(de)計量問題，結合集(ji)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(you)可能對測量産生(sheng)較大影響。豎直測(cè)量管的水👨‍❤️‍👨珠呈360度(dù)随機📞分布、流動，一(yī)旦流經發射、接收(shōu)探頭處，影🔞響計量(liang)精度。若采用水平(ping)安裝，發射、接收探(tàn)頭安裝在側面，附(fu)着、流動的水珠在(zài)探頭的位置🎯的數(shu)量、幾率将成倍的(de)減小，從🚶而可使得(dé)影響變小。
　　在2015年、2016年(nián)對一期試采工程(chéng)的13口井進行了外(wai)夾式超聲波🔞流量(liàng)計安裝位置的更(geng)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(chéng)的基礎上，優化了(le)超聲波流量⛱️計的(de)安裝位置，改豎直(zhi)安裝位置爲水平(píng)安裝位置。通過運(yùn)行表明，數據的穩(wen)定性、準确性大幅(fu)度提高，基💋本能反(fǎn)應各井的真實産(chan)能。
（2）移動探頭位置(zhì)，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(zhuāng)發射、接收探頭，能(neng)🐕準确🐇接收到發射(shè)探頭發出的超聲(sheng)波。但在元壩氣田(tián)運用中，一些井站(zhan)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(xin)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(hé)查
爲使得各井的(de)流量計量貼合氣(qì)井生産實際，廠購(gou)買了 便攜式超聲(sheng)波流量計 ，不定時(shí)對井站産量進行(háng)便攜式測量，并與(yǔ)固定式超聲波流(liu)量計計量數據進(jìn)行對比分析，判斷(duan)計量準确性，并及(jí)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(jí)建議
（1）外夾式超聲(shēng)波流量計在高含(han)硫氣田中用于氣(qi)體流量計🈲量，能解(jie)決常規計量裝置(zhì)在高含硫氣田計(ji)量中存在的計量(liàng)不準、設備腐蝕等(děng)問題。
（2）高含硫氣田(tián)超聲波流量計計(ji)量準确性的影響(xiǎng)因素👅較多，包括探(tan)頭吻合度，降噪膜(mó)和耦合劑的運用(yong)、測量管特性、含硫(liu)氣體析出的水珠(zhu)、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(zhì)的計量準确性高(gāo)于安裝🈲在豎直位(wèi)置時的計量準确(què)性。
（4）針對高含硫氣(qì)田計量管段，下一(yī)步将開展如何監(jian)測析出硫對計量(liàng)準确性的影響程(cheng)度，如何采取措施(shi)（包括溶硫劑溶硫(liu)、機械除硫）來清除(chu)管線内沉積的硫(liu)，進🌈而提高計量的(de)準确性㊙️。

以上内容(róng)源于網絡，如有侵(qin)權聯系即删除!