氣田井用智能旋進漩渦,氣液兩相流量計
本文主要講解了單井流量計量的發(fā)展及應用現(xiàn)狀,介紹了目前氣田主流的單井流量計的特點及應 用情況,結合蘇里格氣田單井生產(chǎn)工況條件,分析了今后井口流量計量面臨的主要困難及選型，并對加強單井流量計量 管理應該注意的一些問題進行了探討。
隨著蘇里格氣田的快速開發(fā)，目前蘇里格氣田已轄有氣井 8千多口，由于蘇里格氣田屬于三低氣田，單井產(chǎn)量低、帶液大， 配產(chǎn)在1萬m3/d及以下的單井占比高達80 %左右，單井在生產(chǎn) 運行中受氣井工況(產(chǎn)液)及外界環(huán)境條件變化的影響，井口流量計易出現(xiàn)計量偏差較大、故癉率較高等情況,對單井流量計量 的精細管理及運行維護增大了難度。經(jīng)過幾年的摸索，不斷優(yōu)選出更加適合單井計量的單井流量計，進一步提髙對單井流量計 量的管理水平，為蘇里格氣田氣井的開發(fā)建設及生產(chǎn)運行提供有效決策。
1.氣田早期單井流量計應用情況
氣田開發(fā)早期的¥井計量受當時技術條件、試驗手段、管理 定位等因素限制,所采用的設備、儀表、技術模式等對現(xiàn)場的適 應性均相對較差，因而對單井流量計應用取得效果十分有限，早 期主要應用了以下幾種單井流量。
1.1雙波紋管流量計
因其結構復雜、運行成本高(記錄卡片消耗大)、維護量大、 無法遠傳等缺點，難以適應蘇里格氣田單井計量的實際需要。
1.2彎管流量計
其***初廣泛應用于熱電廠蒸汽計量場所，對計量介質潔凈 度要求較高。但在實際應用過程中,因井口計量介質條件較差， 受帶液情況影響等,頻繁出現(xiàn)取壓管路堵塞，加之設備本身費用 高,因而也未能推廣應用。
1.3內(nèi)錐流量計
該流量計量程比寬(10:1)、計量精度高(0.5級），且較之早 期試驗產(chǎn)品,其穩(wěn)定、可靠性有所提升。但其價格相對較髙，且使 用中曾發(fā)生內(nèi)置錐體脫落，因此其性價比和對氣田的適應性也 有待提高。
1.4槽道式流量計
該流量計量程比寬(10:1)、計量精度高(].0級)、維護工作 量小,通過與標準孔板流量計瞬時流量、日交接氣量對比，流量測量大小相近，日交接氣量日均偏差為0.23 %,但其價格相對較 高，推廣應用受到一定限制。
1.5簡易旋進漩渦流***計
該流量計結構簡單，價格較低，但其標況流量須通過現(xiàn)場測 定天然氣壓力、溫度值進行手動粗略換算、修正，不能與現(xiàn)場壓 力、溫度、儀表系數(shù)等計量參數(shù)實時匹配,因此計量數(shù)據(jù)及時性 差，準確可靠性低。
1.6雙文丘里管氣液兩相流置計
該流量計安裝較為復雜，計量程序需接人井口 RTU進行單 獨計算，日常維護工作量大,氣量計量差壓導壓管由于液大易凍 堵，且價格較高，不適用于推廣應用。
2.氣田主流單井流量計的應用情況
2.1井口智能旋進漩渦流量計應用情況
結合蘇里格氣田低成本開發(fā)工藝技術特點和氣液混輸、粗 略計量的基本定位,為實現(xiàn)單井產(chǎn)氣量的正常計量，自2006年 起，蘇里格氣田重點開展了智能旋進漩渦流量計應用推廣工作。
2.1.1智能旋進漩渦流量計主要技術特點智能旋進流量計是 集流量、溫度檢測功能于一體,并能進行溫度、壓力、壓縮 因子自動豐•算的智能型流量計，其穩(wěn)定可靠好、計量精度較 高(1.5級),能較好適應氣液混輸?shù)容^為復雜的工況計量要求。 其主要技術特點為:適應性好、集成度高、抗干擾能力強、通信接 口完善、安裝維護方便、可同時實現(xiàn)計量壓力、溫度、流量(工況/ 標態(tài))等多參數(shù)實時測量、計算和就地顯示，無需其它配套設備 及儀表(如壓力變送器、流量積算儀等)。
智能旋進漩渦流量計應用情況2005年,在某單井集氣 管線上進行了智能旋進漩渦流量計與簡易內(nèi)錐流量計進行了應 用比對，在使用過程中發(fā)現(xiàn)，智能旋進漩渦流量計計量精度高、 簡單易讀、具有流量自動累計功能;而簡易內(nèi)錐需人工錄取參數(shù) 并進行計算，測取差壓和流量百分比的雙波紋差壓計不但非常 笨重，且易損壞，特別是在井口壓力、流量頻繁變化的情況下,簡 易內(nèi)錐流量計相對智能旋進漩渦而言,計量誤差過大。
因此自2006年起,智能旋進漩渦流量計在蘇里格氣田得到 了全面推廣應用，至2011年，對六家廠家安裝至現(xiàn)場的1 128 臺智能旋進漩渦流量計使用情況進行了統(tǒng)計，其中產(chǎn)品應用情 況如表1所示。
從統(tǒng)計表看，廠家1故障率較低(7.51 %),其他儀表故障率 總體較高，目前,廠家4、5、6生產(chǎn)的流量計因數(shù)量少、故障率高， 已逐步淘汰;廠家2、3流量計數(shù)量眾多，雖經(jīng)多次維修整改,但 因本身性能較差，故障率依然居高不下(31.62 %、82.4 %)，給現(xiàn) 場管理帶來了困難，后期依據(jù)損壞程度，逐步分批進行了更換 淘汰。
2.1.3智能旋進璇渦流量計優(yōu)化改進歷年來，針對廠家1旋 進漩渦流量計在應用過程中主要存在的主要問題，聯(lián)合廠家制 定整改措施,在后期的應用中逐步進行了優(yōu)化解決。
流量計顯示屏在遭受陽光長期照射后，液晶顯示屏易 老化故障，經(jīng)廠家研發(fā)應用新型液晶板后，此故障問題基本得 到解決。
由于天然氣中攜帶固體顆粒，造成漩渦發(fā)生體、流量、溫 度傳感器損壞，通過增加傳感器壁厚提高耐磨性，縮短了溫度傳 感器長度以減輕流體的沖蝕。
表體密封不好,雨雪天氣滲水造成表體內(nèi)電路板故障 等,后期通過改進儀表密封方式、優(yōu)化儀表電器元件性能得到了 解決。
智能旋進漩渦流量計應用結論經(jīng)過近幾年的摸索,我 們在眾多智能旋進漩渦流量計品牌中優(yōu)選出了適合井口計量的 品牌，由于其較低的故障率，且現(xiàn)場常駐售后服務技術人員，對 出現(xiàn)的各類流量計故障問題能及時進行處理，對涉及儀表本身 結構性能及設計缺陷等問題，部分已得到優(yōu)化和改進’客觀上促 進了該流量計穩(wěn)定可靠運行。
目前針對單井配產(chǎn)在0.09~3.6萬m3/d的氣井，由于其量程
范圍廣、計量精度較高、運行較為穩(wěn)定^1靠，以及較低的故障率， 作為氣田優(yōu)化篩選的主力單井計量儀表，在蘇里格氣田得到了 大面積推廣應用,為單井計量管理、生產(chǎn)運行提供了有效保障。
2.2井口簡易孔板流量計應用情況
近年來，隨著蘇里格氣田單井粗略計量理念的逐步建立和 簡易孔板計量裝置配套方式的巨大變化,其具有投資小、見效快 等特點，適用于單相、穩(wěn)態(tài)天然氣介質的計量,助推了其在氣田 現(xiàn)場的規(guī)?；瘧谩?/div>
@易孔板流量計主要技術特點標準的簡易孔板流量計 主要包# “取壓法蘭、簡易孔板、取壓管路及控制閥門、標準計量 管段、壓力/差壓/溫度檢測儀表、流量計算機”等主要附件,其特 點是可動部件少,維護方便，成套費用低。
筒易孔板流量計應用情況2010年應用初期，本廠在某 區(qū)塊選取6 口單井先后開展了簡易孔板流量計與旋進漩渦流量 計性能應用對比，通過與井口串聯(lián)的智能旋進漩渦流量計數(shù)據(jù) 比對,二者偏差較小,平均約為2.6 %，為簡易孔板的推廣應用提 供了數(shù)據(jù)支持,兩臺流量計計量數(shù)據(jù)對比如圖I所示。
簡易孔板流量計優(yōu)化改進2011年，針對在應用過程中 發(fā)生過弓I壓管凍堵造成無法計量的問題，對簡易孔板流量計引 壓管進行了改造，引壓管做的粗而短（018 mm),取壓閥用球 閥取代針閥，并選擇垂直向上安裝，有效地預防了引壓管凍 堵問題。并在桃2區(qū)塊安裝了 46套簡易孔板流量計進行性能 考察。
分別選取產(chǎn)氣量在0.5萬m3、1.0萬trr\2.0萬m3的單井進行 應用情況統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)簡易孔板流量計在產(chǎn)氣量0.5萬m3以下時， 由于單井帶液量大、含固體雜質多等原因,對計量影響較為嚴重， 計量數(shù)據(jù)波動幅度大;而氣量在0.5萬m3以上的時候運行較為平 穩(wěn),計量準確,接近核產(chǎn)氣量;從流量計現(xiàn)場計量數(shù)據(jù)準確性看
出,簡易孔板流量計量準確，跟核產(chǎn)氣量平均偏差3.43 %，接近井 口核產(chǎn)氣量，簡易孔板流量計與核產(chǎn)氣量對比如圖2所示。
簡易孔板流量計應用結論經(jīng)過近2年的跟蹤試驗,通 過合理優(yōu)化、簡化簡易孔板計量裝置和儀表選型,使流量計的計 量精度得到了基本保證，且運行穩(wěn)定、價格相對便宜、維護管理 較為簡單，基本可以滿足現(xiàn)場的實際需要。
根據(jù)以上簡易孔板的計量特性,建議產(chǎn)液量少、配產(chǎn)氣量在 0.5萬m3/d以上的單井適用簡易孔板流量計;針對帶液量大、氣量較小的單井，由于單井帶液量大、含固體雜質多等原因,對孔 板易造成磨損，氣量較小對單井孔板孔徑太小,影響開井速率， 以上兩類單井不適合安裝簡易孔板。
2.3井口氣液兩相流量計應用情況
由于蘇里格氣田應用的旋進游渦流量計、簡易孔板流量計 均為單相流量計,無法計量井口產(chǎn)液量，給氣井(特別是重點 井）的動態(tài)分析及精細管理帶來了困難，而現(xiàn)有的氣液在線 計量裝置成本高,制約了其推廣應用。針對以上問題,開展了 以孔板噪音法計量為原理的天然氣氣液兩相在線流量計應用 試驗研究。
氣液兩相流量計主要技術特點天然氣氣液兩相在線計 量裝置主要由孔板、差壓變送器、壓力變送器、流量積算儀及計 量直管段組成。其特點是結構簡單、使用方便、測量范圍寬，沒有 可動部件，維護周期較長、可實時動態(tài)監(jiān)測單井產(chǎn)氣產(chǎn)液數(shù)據(jù)’ 為重點試驗井的排水采氣效果評價提供可靠依據(jù)。
氣液兩相流量計應用情況2012年,在蘇里格氣田井口 共安裝應用了 17臺氣液兩相流量計,在使用過程中，選取了試驗井1及試驗井2兩口排水采氣井的氣液兩相流量計,對其 計量精度進行了現(xiàn)場標定,試驗井1標定氣量平均計量誤差在1 %以內(nèi)，液量平均計量誤差在5 %以內(nèi)；試驗井2平均 誤差小f .3 %，液量計量平均誤差小于10 %,其標定數(shù)據(jù)如 表2所示。
從以上數(shù)據(jù)可看出,氣液兩相流量計可提供準確的產(chǎn)氣、產(chǎn) 水資料,滿足氣田單井粗略計量的要求。
2.3.3氣液兩相流量計優(yōu)化改進氣液兩相流量計在運行過程 中,主要發(fā)現(xiàn)了以下問題：
由于液量波動較大時，為保證液量計量精度,需根據(jù)氣 井產(chǎn)量變化范圍選擇合適孔板，確?？装迩昂蟛顗捍笥诓顗罕?量程10 %o
數(shù)據(jù)上傳與井口 RTU程序通訊不穩(wěn)定,對通訊程序進 行了優(yōu)化完善，通訊問題得到了解決。
氣液兩相流量計應用建議由于氣液兩相流量計可同時 測量井口產(chǎn)氣、產(chǎn)液量的優(yōu)點，給氣井的動態(tài)分析和精細管理提 供有效決策,以及較髙的性價比,決定了氣液兩相流量計在蘇里 格氣田具有較好的應用和發(fā)展前景。
3.井口流量計量面臨的主要困難
由于蘇里格氣田單井配產(chǎn)低、遞減快,且氣井開井瞬時流量 大、穩(wěn)定生產(chǎn)流量小,導致井口流量計穩(wěn)定可靠運行面臨較大困 難二圭賽體織：
3.1氣井產(chǎn)能變化帶來的困難
氣井建設中，單井基本配置為DN50型智能流量計(高產(chǎn)氣 井或叢式井組除外)。而隨生產(chǎn)時間增長,大量氣井產(chǎn)量已遞減 至流量計量程下限(尤其低于5 000 m3/d時)而無法計量。
3.2生產(chǎn)模式變化帶來的影響
由于氣井冬、夏季生產(chǎn)運行壓力不同,流量計量程范圍也不 相同。因此,對于部分低產(chǎn)氣井(產(chǎn)量接近于流量計下限量程)而 言,將因夏季生產(chǎn)(高壓、高下限量程)而無法計量，影響著現(xiàn)場 的生產(chǎn)管理。
3.3氣井開井帶來的影響
受井下節(jié)流技術的影響，氣井開井瞬時流量大(為正常配產(chǎn) 流量的數(shù)倍），因此在流量計配置上，既要重點保障常規(guī)流量下 的準確可靠計量,同時又必須兼顧短時(約1~2 h)大流量計量要 求，客觀上難度較大。
4.結論
由于蘇里格氣田單井生產(chǎn)的特殊性,井口天然氣成份復雜、 流態(tài)多變,且無法改善，為保證儀表準確、穩(wěn)定、可靠工作，因此 只能選用適應性相對較好的流量計并進行粗略計量，從現(xiàn)場應 用情況來看，較之其它流量計，智能旋進漩渦和簡易孔板流量 計、氣液兩相流量計較為適合蘇里格氣田生產(chǎn)實際。
