蘇里格氣田單井流量計選型優(yōu)化

蘇里格氣田目前采用高效低成本的開發(fā)模式，大量采用了智能化生產(chǎn)管理系統(tǒng)，流量計在生產(chǎn)指揮中發(fā)揮重要作用。針對蘇11、蘇53區(qū)塊生產(chǎn)的實(shí)際特點(diǎn)，結(jié)合幾種單井流量計的現(xiàn)場使用效果分析，確定了內(nèi)錐式流量計作為我區(qū)塊生產(chǎn)中使用的主要流量計類型。該流量計具有以下優(yōu)點(diǎn)：精度高，零部件損壞率低，拆裝方便、勞動量小，安全可靠，在蘇里格氣田蘇11、蘇53區(qū)塊現(xiàn)場推廣使用475口井，取得了較好的使用效果。

蘇里格氣田屬于典型的“低滲、低壓、低豐度”氣田，開采難度大，技術(shù)要求高。產(chǎn)品以天然氣為主，伴生少量輕質(zhì)油及地層水。目前我項(xiàng)目部所屬蘇10、蘇11兩個區(qū)塊開發(fā)方式以直井為主，蘇53區(qū)塊以水平井開發(fā)為主；目前投產(chǎn)井共計660余口。單井生產(chǎn)的天然氣通過管線在集氣站進(jìn)行集中增壓后，將天然氣輸送到下游用氣單位。隨著井?dāng)?shù)的增加，如何及時掌握每口井生產(chǎn)動態(tài)，及時處理井場出現(xiàn)的問題，便是工作的重中之重。

1 井場工藝流程

目前所屬區(qū)塊推廣實(shí)施的氣井井口智能生產(chǎn)控制系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集，無線傳輸，緊急截斷，遠(yuǎn)程控制，電子巡井等幾部分組成。該文原載于中國社會科學(xué)院文獻(xiàn)信息中心主辦的《環(huán)球市場信息導(dǎo)報》雜志http：//www.ems86.com總第543期2014年第11期-----轉(zhuǎn)載須注名來源其中井口數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要包括：流量計、套壓變送器、油壓變送器等設(shè)備。流量計等設(shè)備采集的數(shù)據(jù)通過井口RTU遠(yuǎn)傳系統(tǒng)，傳回到生產(chǎn)調(diào)度中心。通過對數(shù)據(jù)的監(jiān)控，可以及時的了解該井的生產(chǎn)狀態(tài)和存在的問題。并可根據(jù)現(xiàn)場情況及時派出人員進(jìn)行處理。該系統(tǒng)可及時發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場異常情況，極大的提高了工作效率和安全性。而生產(chǎn)過程中流量計需提供準(zhǔn)確的單井產(chǎn)量，以便于后期地質(zhì)分析及工藝措施的開展，同時為智能化生產(chǎn)系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支持。

1.1井口工藝圖

2 旋進(jìn)漩渦流量計簡介：

2.1工作原理與結(jié)構(gòu)特征

在入口側(cè)安放一組螺旋型導(dǎo)流葉片，當(dāng)流體進(jìn)入流量傳感器時，導(dǎo)流葉片迫使流體產(chǎn)生劇烈的旋渦流。當(dāng)流體進(jìn)入擴(kuò)散段時，旋渦流受到回流的作用，開始作二次旋轉(zhuǎn)，形成陀螺式的渦流進(jìn)動現(xiàn)象。該進(jìn)動頻率與流量大小成正比，不受流體物理性質(zhì)和密度的影響，檢測元件測得流體二次旋轉(zhuǎn)進(jìn)動頻率就能在較寬的流量范圍內(nèi)獲得良好的線性度。信號經(jīng)前置放大器放大、濾波、整形轉(zhuǎn)換為與流速成正比的脈沖信號，然后再與溫度、壓力等檢測信號一起被送往微處理器進(jìn)行積算處理，最后在液晶顯示屏上顯示出測量結(jié)果（瞬時流量、累積流量及溫度、壓力數(shù)據(jù)）。其轉(zhuǎn)換器原理框圖如圖2所示。

圖2帶溫壓補(bǔ)償轉(zhuǎn)換器原理框圖

2.2 流量計結(jié)構(gòu)

旋進(jìn)旋渦流量計主要由殼體、旋渦發(fā)生體、傳感器（溫度、壓力、流量）、整流器、支架和轉(zhuǎn)換器構(gòu)成。結(jié)構(gòu)見圖3。

3 旋進(jìn)漩渦流量計現(xiàn)場使用情況

3 內(nèi)錐式流量計工作原理

3.1 工作原理

該內(nèi)錐式流量計是差壓式流量計的一種，當(dāng)流體連續(xù)流經(jīng)圓形管道內(nèi)的內(nèi)錐裝置時，流束將在內(nèi)錐體處形成局部收縮，從而使流速增加，靜壓力降低，于是在內(nèi)錐體前后產(chǎn)生差壓。流體流速越快，在內(nèi)錐體前后產(chǎn)生的差壓也就越大。因此可通過測量差壓，來測量流量的大小。因此天然氣在通過流量計腔體時，由引壓管分別連接流量傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器，測量腔體內(nèi)天然氣的各項(xiàng)參數(shù)，并通過積算儀進(jìn)行流量測定。

3.2 流量計結(jié)構(gòu)

1、內(nèi)錐節(jié)流件

2、壓力變送器

3、差壓變送器和積算儀

4、防爆接線盒

5、溫度變送器

4 流量計原理對比分析

旋進(jìn)漩渦流量計在工作時各工作元件需直接接觸天然氣等介質(zhì)，工作元件受介質(zhì)的影響較高；一般適合單相流體。而內(nèi)錐式流量計則通過引壓管連接各工作元件，工作元件靠介質(zhì)傳導(dǎo)提供各項(xiàng)參數(shù)，不直接被流體進(jìn)行沖擊。

5 現(xiàn)場流量計使用情況及維修量統(tǒng)計

以蘇10、蘇11區(qū)塊2009年份統(tǒng)計數(shù)據(jù)為準(zhǔn)，兩個區(qū)塊先后引進(jìn)3個廠家生產(chǎn)的旋進(jìn)漩渦流量計，在用的旋進(jìn)漩渦流量計共計222臺。引進(jìn)內(nèi)錐式流量廠家2個，在用流量計共計175臺

5.1 旋進(jìn)漩渦流量計零部件損壞情況統(tǒng)計

更換各種零部件共計175個；其中流量傳感器86個，溫度傳感器27個，壓力傳感器24個，通訊模塊6個，前置放大器17個。

5.2 內(nèi)錐式流量計零部件損壞情況統(tǒng)計

更換零部件10個；其中溫度變送器6個，壓力變送器1個，差壓變送器1個，通訊模塊1個。

6 主要故障表現(xiàn)形式及原因分析：

由于蘇里格氣田屬低壓、低滲區(qū)域，氣井實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)均需進(jìn)行壓裂造縫后方可獲得工業(yè)氣流。在生產(chǎn)初期，天然氣中會攜帶壓裂砂和壓裂液進(jìn)入地面管線中。天然氣在正常生產(chǎn)過程中也會攜帶一定量的地層砂和地層水。因此天然氣中攜帶的水及各種雜質(zhì)會對流量計產(chǎn)生影響。

6.1 旋進(jìn)漩渦流量計故障表現(xiàn)及原因分析

6.1.1數(shù)據(jù)無顯示、或無變化或數(shù)據(jù)異常。

引起此類故障的原因主要有：

流量計漩渦發(fā)生體被砂粒打堆變形，漩渦發(fā)生體葉片被堵塞，甚至憋壓后將漩渦發(fā)生體吹沒。2006年所使用漩渦發(fā)生體屬鋁制，材質(zhì)較軟，易發(fā)生此類情況，存在一定安全隱患。2008年改為不銹鋼材質(zhì)。故障率得到降低，

流量傳感器、溫度傳感器和壓力傳感器被氣流刺穿甚至刺沒，無法正常工作，引起流量不準(zhǔn)。

天然氣流量較大時，在流量計腔體內(nèi)出現(xiàn)節(jié)流，所攜帶的水在工作元件表面形成冰面，致使工作元件無法正常工作。

6.1.2 殼體爆裂

殼體爆裂是較為嚴(yán)重的安全事故，主要是由于氣井含砂較多，將工作元件刺漏、刺沒，從而導(dǎo)致天然氣進(jìn)入流量計上殼體，由于上部殼體不承壓，從而導(dǎo)致爆裂。

6.1.3 主板報廢

引起主板報廢的原因主要有：

（1）腔體之間密封不嚴(yán)，天然氣上竄導(dǎo)致顯示屏電路短路。

（2）上部殼體安裝不嚴(yán)或出現(xiàn)大的縫隙，由于安裝場地處于戶外，雨水及霧氣進(jìn)入殼體，導(dǎo)致電路損毀。

6.1.4 數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳無信號

數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳不正常涉及到流量計方面主要是

（1）主板損壞，

（2）與其它設(shè)備的接線不對，

（3）通訊協(xié)議不支持，

（4）電池電力不足。

6.2 內(nèi)錐式流量計故障表現(xiàn)及原因分析

6.2.1 數(shù)據(jù)異常

導(dǎo)致該情況的主要原因是各種變送器引壓管出現(xiàn)堵塞。該情況主要出現(xiàn)在冬季。由于天冷，單井流量計未做保溫及加熱措施，導(dǎo)致引壓管內(nèi)積液產(chǎn)生凍堵情況?；虺跗趬毫岩旱入s質(zhì)進(jìn)入引壓管內(nèi)堵塞通道，導(dǎo)致數(shù)據(jù)不準(zhǔn)

6.2.2 數(shù)據(jù)無顯示

主要是由于零部件損壞導(dǎo)致。

6.2.3 數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳無信號

主板損壞；通訊協(xié)議不支持；電池電力不足。

7 結(jié)論

通過對這兩種流量計工作原理和結(jié)構(gòu)組成、使用效果、維修情況及故障原因的分析對比，可以得出結(jié)論：內(nèi)錐式流量計適應(yīng)蘇里格氣田生產(chǎn)實(shí)際，值得推廣。

（作者單位：中國石油長城鉆探工程有限公司蘇里格氣田項(xiàng)目部）