摘(zhai)要：元壩氣(qi)田是中石(shi)化成功開(kai)發的第二(er)個大型⛷️酸(suan)🐉性🚶氣田🏃🏻。在(zai)氣田開發(fa)中，克服傳(chuan)統計量裝(zhuang)置在高含(han)硫氣體計(ji)量存在🙇‍♀️的(de)問題，實行(hang)準确計量(liang)關乎開發(fa)的成敗。 外(wai)夾式超聲(sheng)波流量計(ji) 能有效的(de)解決酸性(xing)氣田計量(liang)中存在的(de)問題，除常(chang)規📧計量影(ying)響因素外(wai)，計量管段(duan)附着的水(shui)珠、沉積的(de)單質硫對(dui)計量的準(zhun)⭕确性也影(ying)響較大。結(jie)合現場運(yun)用中實🌂際(ji)問題，分析(xi)問題原因(yin)🌈，找出了解(jie)決計量不(bu)💰準的切實(shi)可行的措(cuo)🧡施，明确下(xia)一步攻關(guan)的方向，值(zhi)得高含硫(liu)氣田開發(fa)借鑒。
前言(yan)
　　元壩氣田(tian)是中石化(hua)繼普光氣(qi)田之後，成(cheng)功開發的(de)第二個📧酸(suan)性整裝大(da)型氣藏。氣(qi)田分一二(er)期不同時(shi)間投運，2014年(nian)👌12月一期試(shi)采工程第(di)一口井建(jian)成投産，2016年(nian)二期滾動(dong)工程各個(ge)井📱陸續投(tou)産，從而實(shi)現氣田滿(man)負荷運行(hang)♉生産，目前(qian)淨化氣年(nian)生産能力(li)爲34億方。氣(qi)🌈田天然氣(qi)中硫化氫(qing)含量2.7～8.44%（體積(ji)含量，下同(tong)），平均爲5.44%；二(er)氧化碳含(han)量3.11-26.5%，屬于高(gao)含硫化氫(qing)，中含二氧(yang)化碳🧡氣田(tian)👅。
　　在氣田開(kai)發中，同其(qi)他氣田一(yi)樣，準确的(de)計量天然(ran)氣、水✊（部分(fen)井産水）的(de)産量，對于(yu)氣井産能(neng)評價、生産(chan)動态分析(xi)、油氣☀️井配(pei)産、生産制(zhi)度調整、調(diao)剖堵水、措(cuo)施維護等(deng)起着決定(ding)性的作用(yong)，甚至關乎(hu)一口井的(de)生死存亡(wang)。
1元壩氣田(tian)計量存在(zai)的問題
　　在(zai)已有的天(tian)然氣計量(liang)中，以孔闆(pan)節流爲代(dai)表的計量(liang)裝置需與(yu)氣體直接(jie)接觸，在元(yuan)壩氣田采(cai)氣井的運(yun)用中存在(zai)以💃下問題(ti)：
（1）含水的高(gao)酸性環境(jing)中，酸性氣(qi)體對計量(liang)材料的腐(fu)🐇蝕🏃🏻性較強(qiang)🈲，傳統計量(liang)孔闆容易(yi)因腐蝕而(er)出現計量(liang)孔徑變大(da)，從而🈲使得(de)計量不準(zhun)；
（2）改變計量(liang)裝置材質(zhi)，使用鎳基(ji)材料雖能(neng)有效解決(jue)腐蝕問題(ti)，但👌整個計(ji)量裝置（包(bao)括前後管(guan)段、高孔閥(fa)🔞、孔闆等）所(suo)需費用大(da)，經濟上不(bu)劃算；
（3）安裝(zhuang)接觸式計(ji)量裝置，增(zeng)加了流程(cheng)焊接、連接(jie)點的數量(liang)，特别是㊙️高(gao)孔閥的壓(ya)闆及密封(feng)材料、放空(kong)閥、排污閥(fa)等地方，容(rong)易出現因(yin)密封不嚴(yan)、腐蝕而導(dao)緻高含硫(liu)天🤩然氣的(de)洩漏，增加(jia)開采安全(quan)風險；
（4）高含(han)硫天然氣(qi)開采中容(rong)易析出單(dan)質硫，特别(bie)是在🈲流态(tai)發生變化(hua)、産生輕微(wei)節流處的(de)孔闆後更(geng)易于聚集(ji)單質硫，改(gai)變流速及(ji)流态，影響(xiang)計量準确(que)性。
2外夾式(shi)超聲波流(liu)量計在元(yuan)壩的運用(yong)
　　爲解決上(shang)述開發中(zhong)的突出問(wen)題，元壩氣(qi)田采集輸(shu)系統🌈采用(yong)了外夾式(shi)超聲波流(liu)量計來計(ji)量酸性天(tian)然氣、含硫(liu)氣田水。
　　外(wai)夾式超聲(sheng)波流量計(ji)是采取措(cuo)施把發射(she)、接頭探㊙️頭(tou)固🌐定在測(ce)試管外壁(bi)，實現對氣(qi)體流量進(jin)行測量的(de)計量裝置(zhi)。該裝置安(an)裝在一長(zhang)段直、光滑(hua)、内外表面(mian)無缺陷的(de)直管段上(shang)。裝置主要(yao)包括探頭(tou)、電纜、自動(dong)積算顯示(shi)儀等元器(qi)件，探頭通(tong)過電纜與(yu)流量積🔞算(suan)儀連接，并(bing)連接有外(wai)接電源。探(tan)頭加🏃🏻工成(cheng)與管道表(biao)面一緻的(de)弧形，能高(gao)度吻合的(de)緊貼在管(guan)道⛹🏻‍♀️外壁上(shang)。該裝置有(you)溫度、壓力(li)的自動補(bu)償♌功能，能(neng)根據現場(chang)實際工況(kuang)自動調整(zheng)計算流量(liang)時的📧參⭐數(shu)變化。
　　超聲(sheng)波流量計(ji) 的測量原(yuan)理是在管(guan)道兩側布(bu)置一組（單(dan)聲道）或多(duo)組探頭（雙(shuang)通道或多(duo)通道），通過(guo)發射聲波(bo)，在另一側(ce)接收聲波(bo)的原理來(lai)🈲進行💃🏻氣體(ti)流量測量(liang)的。氣體壓(ya)力越高，聲(sheng)波傳播速(su)度越快，接(jie)🔞收探頭接(jie)收到信号(hao)的時間越(yue)短；氣體流(liu)速越快，聲(sheng)波發生偏(pian)移越大，探(tan)🔴頭接收到(dao)信号的時(shi)間越長。
　　測(ce)量時，爲減(jian)小探頭與(yu)測量管外(wai)壁之間空(kong)氣對測量(liang)精度的影(ying)響，在探頭(tou)與被測管(guan)道外壁間(jian)添加了降(jiang)噪膜，并塗(tu)上液體耦(ou)合🐉劑，大大(da)減小了測(ce)量誤差。
　　外(wai)夾式超聲(sheng)波流量計(ji)由于安裝(zhuang)在酸性氣(qi)體的管道(dao)外壁，測量(liang)元件不直(zhi)接與酸性(xing)氣體接觸(chu)，有效解♻️決(jue)了傳統流(liu)量測量👉在(zai)酸性氣田(tian)中遇到的(de)突出問題(ti)。
3計量準确(que)性的影響(xiang)因素
　　超聲(sheng)波流量計(ji)發射探頭(tou)發送的信(xin)号源到接(jie)收探頭依(yi)次經過♻️帶(dai)有耦合劑(ji)的發射端(duan)降噪膜、發(fa)射端管壁(bi)、流動的氣(qi)體、接收端(duan)管壁、帶有(you)耦合劑的(de)接收端降(jiang)噪膜。結合(he)元壩氣田(tian)實際情況(kuang)，存在下列(lie)影響因素(su)：
（1）探頭加工(gong)弧度與測(ce)量管段的(de)吻合度
超(chao)聲波流量(liang)計測量氣(qi)體流量時(shi)，探頭夾持(chi)在測量管(guan)段的外😄壁(bi)上。探頭加(jia)工成與管(guan)段相同的(de)弧形，加工(gong)精度越高(gao)，與被測🍉量(liang)管段越吻(wen)合，探頭與(yu)管壁之間(jian)的間歇越(yue)小🔅，對聲波(bo)傳播的影(ying)響越小，計(ji)量越準🏃🏻‍♂️确(que)，反之則🚶‍♀️計(ji)量越不準(zhun)确。
（2）降噪膜(mo)和耦合劑(ji)
　　超聲波流(liu)量計的發(fa)射探頭、接(jie)收探頭無(wu)論加工精(jing)度如✔️何與(yu)測量管段(duan)外壁吻合(he)，其安裝接(jie)觸間實在(zai)💁存在氣體(ti)間隔。安裝(zhuang)降噪膜和(he)耦合劑後(hou)，探頭與管(guan)壁間将充(chong)滿液體和(he)固體，聲波(bo)在液體固(gu)體中的傳(chuan)播速度遠(yuan)💛大于在氣(qi)體中的傳(chuan)播速度，因(yin)🏒此，安裝充(chong)滿耦合劑(ji)的⛹🏻‍♀️降噪膜(mo)後将減小(xiao)計量誤差(cha)。
　　耦合劑爲(wei)液體，在使(shi)用中不可(ke)避免出現(xian)幹燥，變質(zhi)，再加上降(jiang)噪膜有可(ke)能存在損(sun)壞等原因(yin)，都有可能(neng)影響計量(liang)計量💞精度(du)，爲此，需适(shi)時檢查耦(ou)合劑、降噪(zao)膜，必要時(shi)進行更換(huan)安裝。
（3）測量(liang)段管線固(gu)有特性
　　與(yu)其他測量(liang)一樣，要求(qiu)測量段管(guan)線精度高(gao)，管段平直(zhi)、光滑🈚，内外(wai)壁無缺陷(xian)，滿足測量(liang)要求。另外(wai)，針對高☀️含(han)硫氣體，要(yao)求測量❓管(guan)段材質抗(kang)硫，不存在(zai)因腐蝕🧑🏽‍🤝‍🧑🏻而(er)出現📧影響(xiang)氣體流态(tai)，進而影響(xiang)計量準确(que)性的現象(xiang)出現。
（4）測量(liang)點的位置(zhi)
　　要使得測(ce)量更加準(zhun)确，需盡可(ke)能保證被(bei)測量氣體(ti)在管道内(nei)的流動保(bao)持層流狀(zhuang)态，因此，測(ce)量點需遠(yuan)離彎頭、三(san)通、大小頭(tou)㊙️等地方，處(chu)于一相對(dui)較長的直(zhi)✊的管段上(shang)，必要時可(ke)以采取安(an)裝整流器(qi)等輔助設(she)置來使氣(qi)體爲層流(liu)🐉狀态。
（5）流經(jing)水珠影響(xiang)
　　元壩氣田(tian)與其他氣(qi)田一樣，氣(qi)田産水。雖(sui)然計量前(qian)經過✨分🆚離(li)，但🎯分離不(bu)徹底的液(ye)滴、天然氣(qi)中未分離(li)的微小液(ye)滴顆粒随(sui)氣流流經(jing)計量管段(duan)，會形成新(xin)的液滴附(fu)着在🈲管壁(bi)上，并形成(cheng)流動的液(ye)滴。當液滴(di)流經至主(zhu)‼️超聲波傳(chuan)遞的通道(dao)上時，不僅(jin)改變聲波(bo)傳遞的速(su)度，還改變(bian)主聲波傳(chuan)遞的方㊙️向(xiang)，使得接收(shou)🈲探頭提前(qian)接收到信(xin)号或根本(ben)🈚接收不到(dao)信号👨‍❤️‍👨，影響(xiang)計量精度(du)🐆。
（6）析出單質(zhi)硫的影響(xiang)
　　元壩高含(han)硫氣田開(kai)發實踐證(zheng)明，管道内(nei)易析出單(dan)質硫♋。析出(chu)的單質硫(liu)附着在管(guan)壁上，減小(xiao)氣體流經(jing)通道，使得(de)接收🌍探頭(tou)接收到信(xin)号的時間(jian)變短；不規(gui)則的硫沉(chen)積，改變氣(qi)體🌈流動狀(zhuang)🍓态，使得✨氣(qi)體從層流(liu)變爲紊流(liu)；不規則硫(liu)沉積量及(ji)厚度，改變(bian)🌏超聲波傳(chuan)🔆播方向，有(you)可🌈能導緻(zhi)接收探頭(tou)無法接🈚收(shou)到超聲波(bo)🈲信号。綜合(he)影響的結(jie)果，計量出(chu)現較大偏(pian)差。
4運用中(zhong)存在的問(wen)題
　　元壩氣(qi)田一期試(shi)采工程2025年(nian)11月開始投(tou)産，外夾式(shi)超🌐聲波流(liu)📞量計🌍設計(ji)安裝位置(zhi)有2種：13口井(jing)站的安裝(zhuang)在多相流(liu)計量分離(li)器👉撬塊的(de)氣相出口(kou)豎直管線(xian)上🈲；集輸總(zong)站安裝水(shui)平管道上(shang)。通過對超(chao)聲波流量(liang)計🧡的調試(shi)，運行，各計(ji)量👌裝置相(xiang)繼投用。在(zai)計量過程(cheng)中，井站出(chu)現下述突(tu)出問題：
（1）13口(kou)井站計量(liang)不正常，數(shu)據時有時(shi)無，變化異(yi)常；
（2）13口井站(zhan)計量數據(ju)上下波動(dong)幅度大，最(zui)大數據超(chao)過對應井(jing)産氣能力(li)的2-3倍（一般(ban)采用測試(shi)試采制度(du)生産，以測(ce)試穩定産(chan)能💯評價）。
（3）部(bu)分井站在(zai)使用一段(duan)時間後接(jie)收不到超(chao)聲波信号(hao)，無💚法實行(hang)計量。
5解決(jue)措施及效(xiao)果
（1）改變安(an)裝位置，計(ji)量相對準(zhun)确、可靠
　　針(zhen)對元壩氣(qi)田一期試(shi)采工程出(chu)現的計量(liang)問題，結合(he)🧡集♍氣總站(zhan)運用的實(shi)際效果，反(fan)複進行現(xian)場試驗✏️，整(zheng)改😘，分析，認(ren)爲管壁上(shang)附🙇🏻着、流動(dong)的水珠有(you)可能對測(ce)量産✏️生較(jiao)大影響。豎(shu)直測量⭐管(guan)的水珠呈(cheng)360度随機分(fen)布、流動🧡，一(yi)旦流經發(fa)射、接收探(tan)頭處，影響(xiang)計量精🔞度(du)。若采用水(shui)平安裝，發(fa)射、接收探(tan)頭安裝在(zai)側面，附⚽着(zhe)、流動的水(shui)珠在探頭(tou)的位置的(de)數量、幾率(lü)将成倍的(de)減小，從而(er)可使得影(ying)響變小。
　　在(zai)2015年、2016年對一(yi)期試采工(gong)程的13口井(jing)進行了外(wai)夾式超聲(sheng)波流量計(ji)⭕安裝位置(zhi)的更換，改(gai)豎直安裝(zhuang)爲水平安(an)裝，效果明(ming)顯。
　　二期滾(gun)動工程在(zai)一期試采(cai)工程的基(ji)礎上，優化(hua)了超聲波(bo)流量計的(de)安裝位置(zhi)，改豎直安(an)裝位置爲(wei)水平安裝(zhuang)位置。通過(guo)運行表明(ming)，數據的穩(wen)定性、準确(que)性大幅度(du)提高，基本(ben)能反應各(ge)井的真實(shi)産能。
（2）移動(dong)探頭位置(zhi)，成功找到(dao)丢失信号(hao)
　　超聲波流(liu)量計，按照(zhao)原理，結合(he)現場情況(kuang)，通過模拟(ni)、計♻️算，發射(she)、接收探頭(tou)位置相對(dui)固定，在相(xiang)應位置安(an)裝發射、接(jie)收探頭，能(neng)準确🏒接收(shou)到發射探(tan)頭發出的(de)超聲波。但(dan)在元壩氣(qi)田運用中(zhong)，一些井站(zhan)在不同生(sheng)🍓産時間，出(chu)現信号丢(diu)失的現象(xiang)。通過分析(xi)判斷，并試(shi)探性采用(yong)移⚽動探頭(tou)位置，成功(gong)找到超聲(sheng)波信号的(de)最佳接收(shou)點，并恢複(fu)計量。
（3）采購(gou)便攜式超(chao)聲波流量(liang)計進行流(liu)量核查
爲(wei)使得各井(jing)的流量計(ji)量貼合氣(qi)井生産實(shi)際，廠購買(mai)了 便攜式(shi)超聲波流(liu)量計 ，不定(ding)時對井站(zhan)産量進行(hang)便攜式測(ce)量，并與固(gu)定式超聲(sheng)波流⭕量計(ji)計量數據(ju)進行對比(bi)分析，判斷(duan)計量準确(que)性，并及時(shi)🤩對可能存(cun)♍在的計量(liang)差較大、信(xin)号丢失等(deng)問🔅題進行(hang)診斷、解決(jue)。
6結論及建(jian)議
（1）外夾式(shi)超聲波流(liu)量計在高(gao)含硫氣田(tian)中用于氣(qi)體😘流量計(ji)量，能解決(jue)常規計量(liang)裝置在高(gao)含硫氣田(tian)計❓量中存(cun)在⭐的計量(liang)不準、設備(bei)腐蝕等問(wen)題。
（2）高含硫(liu)氣田超聲(sheng)波流量計(ji)計量準确(que)性的影響(xiang)因素📧較多(duo)，包括👨‍❤️‍👨探頭(tou)吻合度，降(jiang)噪膜和耦(ou)合劑的運(yun)用、測量⛹🏻‍♀️管(guan)特性、含硫(liu)氣體析出(chu)的水珠、高(gao)含硫氣體(ti)析🈲出并沉(chen)積的單🔴質(zhi)硫等。
（3）超聲(sheng)波流量計(ji)安裝在水(shui)平位置的(de)計量準确(que)性高于安(an)裝在豎直(zhi)位置時的(de)計量準确(que)性。
（4）針對高(gao)含硫氣田(tian)計量管段(duan)，下一步将(jiang)開展如何(he)監測💋析🏃‍♂️出(chu)硫對計量(liang)準确性的(de)影響程度(du)，如何采取(qu)措施（包括(kuo)溶💜硫劑溶(rong)硫、機械除(chu)硫）來清除(chu)管線内沉(chen)積🌐的硫，進(jin)而提高計(ji)量的準确(que)性。

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