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超声波pk彩票在元坝高含硫气田的运用
发布时间:2019-04-23

摘要:元坝气田是中石化成功开发的第二个大型酸性气田。在气田开发中,克服传统计量装置在高含硫气体计量存在的问题,实行准确计量关乎开发的成败。外夹式超声波pk彩票能有效的解决酸性气田计量中存在的问题,除常规计量影响因素外,计量管段附着的水珠、沉积的单质硫对计量的准确性也影响较大。结合现场运用中实际问题,分析问题原因,找出了解决计量不准的切实可行的措施,明确下一步攻关的方向,值得高含硫气田开发借鉴。
前言
  元坝气田是中石化继普光气田之后,成功开发的第二个酸性整装大型气藏。气田分一二期不同时间投运,2014年12月一期试采工程第一口井建成投产,2016年二期滚动工程各个井陆续投产,从而实现气田满负荷运行生产,目前净化气年生产能力为34亿方。气田天然气中硫化氢含量2.7~8.44%(体积含量,下同),平均为5.44%;二氧化碳含量3.12-15.5%,属于高含硫化氢,中含二氧化碳气田。
  在气田开发中,同其他气田一样,准确的计量天然气、水(部分井产水)的产量,对于气井产能评价、生产动态分析、油气井配产、生产制度调整、调剖堵水、措施维护等起着决定性的作用,甚至关乎一口井的生死存亡。
1元坝气田计量存在的问题
  在已有的天然气计量中,以孔板节流为代表的计量装置需与气体直接接触,在元坝气田采气井的运用中存在以下问题:
(1)含水的高酸性环境中,酸性气体对计量材料的腐蚀性较强,传统计量孔板容易因腐蚀而出现计量孔径变大,从而使得计量不准;
(2)改变计量装置材质,使用镍基材料虽能有效解决腐蚀问题,但整个计量装置(包括前后管段、高孔阀、孔板等)所需费用大,经济上不划算;
(3)安装接触式计量装置,增加了流程焊接、连接点的数量,特别是高孔阀的压板及密封材料、放空阀、排污阀等地方,容易出现因密封不严、腐蚀而导致高含硫天然气的泄漏,增加开采安全风险;
(4)高含硫天然气开采中容易析出单质硫,特别是在流态发生变化、产生轻微节流处的孔板后更易于聚集单质硫,改变流速及流态,影响计量准确性。
2外夹式超声波pk彩票在元坝的运用
  为解决上述开发中的突出问题,元坝气田采集输系统采用了外夹式超声波pk彩票来计量酸性天然气、含硫气田水。
  外夹式超声波pk彩票是采取措施把发射、接头探头固定在测试管外壁,实现对气体流量进行测量的计量装置。该装置安装在一长段直、光滑、内外表面无缺陷的直管段上。装置主要包括探头、电缆、自动积算显示仪等元器件,探头通过电缆与流量积算仪连接,并连接有外接电源。探头加工成与管道表面一致的弧形,能高度吻合的紧贴在管道外壁上。该装置有温度、压力的自动补偿功能,能根据现场实际工况自动调整计算流量时的参数变化。
  超声波pk彩票的测量原理是在管道两侧布置一组(单声道)或多组探头(双通道或多通道),通过发射声波,在另一侧接收声波的原理来进行气体流量测量的。气体压力越高,声波传播速度越快,接收探头接收到信号的时间越短;气体流速越快,声波发生偏移越大,探头接收到信号的时间越长。
  测量时,为减小探头与测量管外壁之间空气对测量精度的影响,在探头与被测管道外壁间添加了降噪膜,并涂上液体耦合剂,大大减小了测量误差。
  外夹式超声波pk彩票由于安装在酸性气体的管道外壁,测量元件不直接与酸性气体接触,有效解决了传统流量测量在酸性气田中遇到的突出问题。
3计量准确性的影响因素
  超声波pk彩票发射探头发送的信号源到接收探头依次经过带有耦合剂的发射端降噪膜、发射端管壁、流动的气体、接收端管壁、带有耦合剂的接收端降噪膜。结合元坝气田实际情况,存在下列影响因素:
(1)探头加工弧度与测量管段的吻合度
超声波pk彩票测量气体流量时,探头夹持在测量管段的外壁上。探头加工成与管段相同的弧形,加工精度越高,与被测量管段越吻合,探头与管壁之间的间歇越小,对声波传播的影响越小,计量越准确,反之则计量越不准确。
(2)降噪膜和耦合剂
  超声波pk彩票的发射探头、接收探头无论加工精度如何与测量管段外壁吻合,其安装接触间实在存在气体间隔。安装降噪膜和耦合剂后,探头与管壁间将充满液体和固体,声波在液体固体中的传播速度远大于在气体中的传播速度,因此,安装充满耦合剂的降噪膜后将减小计量误差。
  耦合剂为液体,在使用中不可避免出现干燥,变质,再加上降噪膜有可能存在损坏等原因,都有可能影响计量计量精度,为此,需适时检查耦合剂、降噪膜,必要时进行更换安装。
(3)测量段管线固有特性
  与其他测量一样,要求测量段管线精度高,管段平直、光滑,内外壁无缺陷,满足测量要求。另外,针对高含硫气体,要求测量管段材质抗硫,不存在因腐蚀而出现影响气体流态,进而影响计量准确性的现象出现。
(4)测量点的位置
  要使得测量更加准确,需尽可能保证被测量气体在管道内的流动保持层流状态,因此,测量点需远离弯头、三通、大小头等地方,处于一相对较长的直的管段上,必要时可以采取安装整流器等辅助设置来使气体为层流状态。
(5)流经水珠影响
  元坝气田与其他气田一样,气田产水。虽然计量前经过分离,但分离不彻底的液滴、天然气中未分离的微小液滴颗粒随气流流经计量管段,会形成新的液滴附着在管壁上,并形成流动的液滴。当液滴流经至主超声波传递的通道上时,不仅改变声波传递的速度,还改变主声波传递的方向,使得接收探头提前接收到信号或根本接收不到信号,影响计量精度。
(6)析出单质硫的影响
  元坝高含硫气田开发实践证明,管道内易析出单质硫。析出的单质硫附着在管壁上,减小气体流经通道,使得接收探头接收到信号的时间变短;不规则的硫沉积,改变气体流动状态,使得气体从层流变为紊流;不规则硫沉积量及厚度,改变超声波传播方向,有可能导致接收探头无法接收到超声波信号。综合影响的结果,计量出现较大偏差。
4运用中存在的问题
  元坝气田一期试采工程2014年12月开始投产,外夹式超声波pk彩票设计安装位置有2种:13口井站的安装在多相流计量分离器撬块的气相出口竖直管线上;集输总站安装水平管道上。通过对超声波pk彩票的调试,运行,各计量装置相继投用。在计量过程中,井站出现下述突出问题:
(1)13口井站计量不正常,数据时有时无,变化异常;
(2)13口井站计量数据上下波动幅度大,最大数据超过对应井产气能力的2-3倍(一般采用测试试采制度生产,以测试稳定产能评价)。
(3)部分井站在使用一段时间后接收不到超声波信号,无法实行计量。
5解决措施及效果
(1)改变安装位置,计量相对准确、可靠
  针对元坝气田一期试采工程出现的计量问题,结合集气总站运用的实际效果,反复进行现场试验,整改,分析,认为管壁上附着、流动的水珠有可能对测量产生较大影响。竖直测量管的水珠呈360度随机分布、流动,一旦流经发射、接收探头处,影响计量精度。若采用水平安装,发射、接收探头安装在侧面,附着、流动的水珠在探头的位置的数量、几率将成倍的减小,从而可使得影响变小。
  在2015年、2016年对一期试采工程的13口井进行了外夹式超声波pk彩票安装位置的更换,改竖直安装为水平安装,效果明显。
  二期滚动工程在一期试采工程的基础上,优化了超声波pk彩票的安装位置,改竖直安装位置为水平安装位置。通过运行表明,数据的稳定性、准确性大幅度提高,基本能反应各井的真实产能。
(2)移动探头位置,成功找到丢失信号
  超声波pk彩票,按照原理,结合现场情况,通过模拟、计算,发射、接收探头位置相对固定,在相应位置安装发射、接收探头,能准确接收到发射探头发出的超声波。但在元坝气田运用中,一些井站在不同生产时间,出现信号丢失的现象。通过我厂技术人员与厂家技术工程师一起分析判断,并试探性采用移动探头位置,成功找到超声波信号的最佳接收点,并恢复计量。
(3)采购便携式超声波pk彩票进行流量核查
为使得各井的pk彩票量贴合气井生产实际,厂购买了便携式超声波pk彩票,不定时对井站产量进行便携式测量,并与固定式超声波pk彩票计量数据进行对比分析,判断计量准确性,并及时对可能存在的计量差较大、信号丢失等问题进行诊断、解决。
6结论及建议
(1)外夹式超声波pk彩票在高含硫气田中用于气体pk彩票量,能解决常规计量装置在高含硫气田计量中存在的计量不准、设备腐蚀等问题。
(2)高含硫气田超声波pk彩票计量准确性的影响因素较多,包括探头吻合度,降噪膜和耦合剂的运用、测量管特性、含硫气体析出的水珠、高含硫气体析出并沉积的单质硫等。
(3)超声波pk彩票安装在水平位置的计量准确性高于安装在竖直位置时的计量准确性。
(4)针对高含硫气田计量管段,下一步将开展如何监测析出硫对计量准确性的影响程度,如何采取措施(包括溶硫剂溶硫、机械除硫)来清除管线内沉积的硫,进而提高计量的准确性。

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