摘要：孔闆(pǎn)流量計 在高酸(suan)性氣田集輸站(zhàn)場單井加熱爐(lú)、計量分離器👣、外(wai)輸管線處的使(shi)用現狀。分析了(le)孔闆流量計在(zài)使用過🔞程中容(rong)易發生🚶堵塞😘的(de)原因，闡述了導(dao)壓系統容易發(fa)生的引🏒壓管積(ji)🈲液、引壓✏️管堵塞(sāi)、節流裝置沖刷(shua)磨蝕、密封圈、平(ping)衡🔴閥滲漏等🍉問(wen)題。現場實施的(de)維㊙️護保養、溶硫(liú)解堵、蒸汽解堵(du)等措施取得了(le)較好的應用效(xiao)果。
　　氫氣田屬超(chāo)深、高含硫、高壓(ya)、複雜山地氣田(tián)，出井天然氣含(hán)雜質較多，沿工(gōng)藝管線、設備至(zhì)上而下壓力🛀🏻、溫(wen)度🌈等因素梯度(dù)變化，導緻單質(zhì)硫及其他雜質(zhì)沉積，氣質、氣流(liu)條件無法達到(dao)相關标準規定(dìng)要求，容易産生(sheng)計🌍量誤差。探讨(tao)現場工況中容(rong)易出現的孔🈲闆(pǎn)堵塞、引壓🔆管積(ji)液或堵塞對計(ji)量精💁度的影響(xiang)，以及爲消除或(huo)降低影響而采(cai)取的措施。
1孔闆(pan)流量計的工作(zuo)原理
　　孔闆流量(liàng)計是一套流量(liang)測量裝置，由節(jie)流裝置、信号引(yǐn)線、二次儀表系(xì)統組成。節流裝(zhuang)置包括标準孔(kong)闆、取壓裝置（孔(kǒng)闆夾持器）和上(shang)下遊測量管，主(zhu)要作用是使管(guan)道中流動的流(liú)體産生靜壓力(lì)差[1]。
　　充滿管道的(de)天然氣在流經(jīng)管道内的節流(liu)裝置（孔☎️闆）時，流(liú)束😍将在節流件(jian)處形成局部收(shōu)縮，從而使流速(su)增加，壓❌力降低(di)，在節流件上下(xià)遊便産生了壓(yā)差，流量越大，産(chǎn)生的壓差☁️越大(dà)；流量越小📞，産生(shēng)的壓差⭕越小。在(zai)已知有關參數(shù)的條件下，根據(ju)流動連續性原(yuan)理和伯努利方(fāng)程可以推導出(chu)差壓與流量之(zhī)間的關系，從而(ér)可🔅以計算出流(liu)量的大小。
2孔闆(pan)流量計在高酸(suān)性氣田的應用(yong)情況
2.1普光氣田(tian)天然氣特點
　　普(pǔ)光氣田是目前(qián)國内已探明并(bìng)投入開發的H2S和(hé)CO2含量最高的氣(qi)☀️田，生産的天然(rán)氣中H2S含量達13%~18%，CO2含(han)量達8.6%，是㊙️典型的(de)高🔴酸氣❓田，生産(chan)過程中存在着(zhe)設備裝置的✌️元(yuan)素硫堵塞、H2S腐蝕(shí)及CO2的弱酸腐蝕(shi)等問👣題。
2.2普光氣(qi)田集輸站場孔(kong)闆流量計的使(shi)用現狀
　　孔闆流(liu)量計是目前集(jí)氣站場使用較(jiao)爲廣泛的計量(liang)📱裝😄置，具有結構(gòu)簡單、操作方便(bian)、經濟實惠的特(te)點。普光🐕氣田☎️集(ji)輸👈系統設置有(you)多井輪換計量(liang)組合裝置，主要(yào)用于實現多口(kǒu)氣井氣液分離(lí)後分别進行計(ji)量的一種分離(lí)分🎯輸計量組合(he)裝置。普光氣田(tián)集輸站場的天(tian)然氣計量，采💯用(yong)的是孔闆🔱節流(liú)計量，其😍中在單(dān)井加🈚熱⭐爐、計量(liang)分離器、外輸管(guan)線處均安裝有(you)孔闆計量裝置(zhi)。
1）加熱爐計量裝(zhuāng)置。安裝在加熱(rè)爐計量管段上(shang)的高📞級孔闆閥(fá)是針對單井進(jìn)行計量的裝置(zhi)，該裝置前沒有(you)設置氣體分離(lí)系統。未經氣液(yè)分離并加雜着(zhe)一些緩蝕劑的(de)混合天然氣，經(jīng)過節流降壓後(hòu)，進入孔闆裝置(zhì)💯進行計量👣。雜質(zhi)對孔闆閥的使(shi)🈲用壽命及計量(liang)的正确性影響(xiǎng)很大。
2）分離器計(ji)量裝置。計量分(fèn)離器的高級孔(kǒng)闆閥安裝在🍓分(fèn)離🔞器氣相出口(kou)，是對單井産量(liang)進行正确計量(liàng)的現場計量裝(zhuang)置，由卧式重力(li)式分離器和孔(kong)闆計量裝置組(zu)成。單井天然氣(qì)在分離器内經(jīng)過氣、液、固體雜(zá)質分離後，再對(duì)氣、液分别進行(hang)的計量。此處計(ji)量數據較爲正(zheng)确，是各單井合(hé)理配産的依據(ju)所在。
3）外輸計量(liàng)裝置。外輸計量(liàng)孔闆閥安裝在(zai)外輸計量直管(guǎn)🏃段上，是♍對整座(zuò)集氣站所有氣(qì)井産出的混合(he)天然氣進行計(jì)量。
普光氣田集(jí)氣站的外輸系(xì)統采用的是氣(qì)、液混輸濕氣輸(shū)送🌈設計，此處的(de)管徑大、輸氣壓(ya)力穩定。加元素(su)硫在前面管線(xian)、彙管、計量分離(lí)器等設備的分(fèn)離、沉降，造成此(ci)處的元素硫堵(dǔ)塞較少，對計量(liang)的影響較小。
3孔(kǒng)闆流量計在使(shǐ)用中存在的問(wen)題
3.1被測流體特(tè)性的影響
　　GB/T21446—2008《用标(biāo)準孔闆流量計(ji)測量天然氣流(liu)量》标準中規定(ding)👉，通過孔闆✨的🧑🏽‍🤝‍🧑🏻天(tiān)然氣是經淨化(huà)處理後的天然(ran)氣，氣流是均勻(yún)單相的牛頓流(liu)👈體。若氣體中含(hán)有的固體㊙️或液(yè)體微粒成均勻(yún)分🎯散狀态，且質(zhi)量🚶‍♀️分數不超過(guò)2%，也可認爲是均(jun1)勻單相的牛頓(dun)流體。流經孔闆(pan)以前的氣流流(liú)束應與管道軸(zhóu)線平行，氣流流(liu)動應爲充分發(fa)展紊流且無旋(xuán)渦，管道橫💚截面(miàn)所有點上的旋(xuan)渦角小于2°即認(rèn)爲無旋渦。
但是(shi)由于川東北高(gāo)含硫化氫氣田(tian)屬超深、高含硫(liú)、高壓、複雜🐉山地(di)氣田，出井天然(rán)氣含雜質較多(duō)，沿工藝管線、設(shè)備至上而下壓(yā)力、溫度等因素(su)梯度變化，導緻(zhì)單質硫及其他(ta)雜質沉積，氣質(zhì)、氣流條件達不(bú)到相關标🛀🏻準規(guī)定要求，容易産(chǎn)生計量誤差[2]。
3.1.1堵(du)塞物形成機理(lǐ)
1）化學溶解和化(huà)學沉積。含硫天(tiān)然氣中存在着(zhe)一個對于單♋質(zhì)硫的溶解和沉(chen)積有着很大影(yǐng)響的化學平衡(héng)。加拿大AlbertSulfurResearchLdt的研究(jiu)表明，在地層條(tiáo)件下，元素硫與(yu)H2S發生反應可形(xing)成一種多硫化(hua)氫物質。
　　含硫氣(qi)藏開發時，多硫(liú)化氫天然氣在(zai)穿過遞減的壓(yā)力和溫🙇‍♀️度剖面(miàn)時，反應平衡點(dian)發生變化，多硫(liú)化氫分解，生成(cheng)單💋質硫。當氣相(xiàng)中溶解的元素(su)硫達到臨界飽(bao)和度時，元素硫(liu)随着壓力的繼(ji)續降低而析✨出(chu)。分解出的硫量(liang)達🤞到一定值，流(liú)體氣動力不足(zú)以攜帶固态顆(ke)粒硫時，元素硫(liu)就會沉積在管(guǎn)壁并聚集起來(lai)，這一沉積過程(chéng)主要發🌈生的是(shi)化學反應。[3]
2）物理(li)溶解和物理沉(chén)積。稠密流體（地(dì)層條件下時爲(wèi)地層天然氣）對(dui)單質硫的物理(lǐ)溶解與解析能(neng)力也有很大影(ying)響。在💚油藏儲集(ji)🙇🏻層高溫高壓的(de)環境下，天💘然氣(qi)對單質硫有很(hěn)大的溶解❗度。當(dang)含硫天然氣藏(cang)投入開發後，随(suí)着壓力、溫度的(de)不斷降低💘，元素(sù)硫的💯溶解度也(ye)相應降低。一旦(dàn)壓力、溫度降低(dī)到臨界值✌️以下(xia)，便會有大量的(de)單質硫析出。當(dang)析出的硫量達(da)到一定值，且流(liu)體氣動力條件(jiàn)不足👣以攜帶硫(liú)的固态顆粒時(shí)，這些析出的硫(liú)便會沉積下來(lai)🥰，這一沉積♌過程(chéng)主要🌂是物理變(biàn)化😘。
3.1.2堵塞對計量(liang)的影響
　　從現場(chang)勘查及堵塞物(wù)形成機理可知(zhi)，高含硫化氫氣(qì)田在生産運行(háng)過程中所帶出(chū)的酸液顔色呈(cheng)黃色或淺黃📞色(se)，經化驗和分析(xī)判斷主要含單(dān)質硫。在🎯日常清(qīng)洗集氣站高級(jí)孔闆閥計量系(xì)統時發現，管壁(bi)、整流器、孔闆、導(dao)壓系統附着有(yǒu)大量單🌍質硫等(deng)雜質，更存在整(zheng)流器整流孔幾(ji)乎被完全堵塞(sai)的情況⛹🏻‍♀️。這些雜(za)質不僅使得流(liú)量計導壓系統(tǒng)不能正确地錄(lu)取靜壓、差壓等(deng)🏃參數，還使整流(liú)器失去原有的(de)整流作用，氣體(ti)的流态發生變(bian)化，影響計㊙️量的(de)精度。因🔞此，定期(qi)清洗流量計和(he)解決工🔱藝系統(tǒng)内硫沉💁積是💔提(ti)高計量精度的(de)關鍵。而試驗結(jié)果表明，雜質形(xíng)态受溫度影響(xiang)也較大，保持計(jì)量裝置内外部(bù)處于較🐕高溫度(du)對減少硫沉積(ji)、提高計♈量精度(dù)尤爲顯著。
1）堵塞(sai)導緻計量直管(guǎn)段直徑變化。從(cóng)生産過程中發(fā)⭕現，随👌着運行⛱️時(shí)間的增加，計量(liang)裝置上下遊的(de)直管段會逐漸(jiàn)出現🏃🏻沉積硫，直(zhí)🛀🏻接導緻直管段(duàn)的直徑變❄️小，嚴(yán)重時如圖1所示(shi)，造成氣的流動(dòng)範圍減小。

2）整流(liú)器堵塞導緻整(zhěng)流效果降低。氣(qi)體通過節流裝(zhuāng)置的🌈流動必須(xū)是保持層流。在(zai)氣體流經孔闆(pǎn)前，其流束必須(xū)與管道軸線平(ping)行，不得有紊流(liu)。而爲了保持經(jīng)過孔闆閥🤞時的(de)氣體流态🤩爲層(ceng)流，集氣站各孔(kong)🛀🏻闆計量裝置前(qian)均安🤟裝了整流(liú)器，但在實際運(yùn)行中，整流器經(jing)常出現篩孔堵(du)塞的現象，嚴重(zhong)時如圖2所示，導(dao)緻流态😍發㊙️生變(biàn)化，失去整流作(zuo)用。
3）孔闆閥閥腔(qiāng)内、孔闆及提升(sheng)導闆上附着雜(zá)質過多。對集氣(qi)站的高級孔闆(pǎn)閥拆洗時，發現(xiàn)高級孔闆閥的(de)孔闆上、導闆以(yi)及腔内附着大(da)量的單質硫等(děng)。這🈲些雜質🏃🏻‍♂️會對(dui)孔闆的銳利度(dù)産生不良影響(xiǎng)，導緻計量不正(zhèng)确，同時也會導(dǎo)緻孔闆無法正(zheng)常💔的提取，給📐高(gao)級孔闆閥的定(dìng)期清洗🤟工作造(zao)成不便。

3.2導壓系(xi)統問題
引壓管(guǎn)最容易出現的(de)問題是有積液(ye)和堵塞。
3.2.1引壓管(guǎn)積液
　　由于天然(rán)氣中含有水分(fen)，會出現引壓管(guǎn)積液現象。這種(zhǒng)🌈積液往往會造(zao)成流量計測量(liàng)失真，導緻變送(sòng)✂️器的輸出出現(xian)⚽波動🈲。在寒♌冷的(de)冬季很容易造(zao)成凍堵，最終導(dǎo)緻流量計無🚩法(fǎ)正常運行。因此(cǐ)，需要定期對積(ji)液進☀️行排放。
3.2.2引(yǐn)壓管堵塞
　　由于(yu)測量介質天然(rán)氣中含有單質(zhi)硫等雜質,介質(zhi)🔆黏稠，會🌈導緻引(yǐn)壓管堵塞。如不(bu)定期排污，引壓(ya)管更易堵✌️塞，甚(shèn)至導緻雜質固(gù)化。一旦發生上(shàng)述情況，流🈲量計(jì)将🏃🏻‍♂️無法正常運(yun)行。因此，要定期(qī)排污或疏通。
　　按(àn)照規定，集氣站(zhàn)（包括集氣總站(zhàn)）對引壓管進行(háng)周🐉期性排🏃🏻‍♂️堵，冬(dōng)季每班一次，夏(xia)季每天一次。另(lìng)外，集氣🙇🏻總站當(dang)産量降低約👌20×104m3時(shí)，及時對導壓管(guǎn)、五閥組進行💁加(jiā)強解🔴堵。由于頻(pin)繁解堵會降低(di)五閥組的密封(fēng)性☀️，需要每年更(geng)換一次五閥組(zǔ)。
3.2.3節流裝置鈍化(hua)
　　孔闆流量計的(de)流出系數C是在(zài)标準實驗室條(tiáo)件下💚進🔴行校準(zhun)标🐇定的。當孔闆(pan)和孔闆夾持器(qì)或者孔闆入口(kou)直角銳利度未(wèi)達到标準要求(qiú)時，會引起氣體(ti)流态畸變，使流(liu)出系數C值改變(biàn)，最終影響流量(liang)計精度。小孔徑(jing)孔闆入口邊緣(yuan)輕微的磨圓會(huì)引起流量測量(liàng)值5%的負👅偏差；而(er)高含硫天然氣(qì)具有較強的腐(fu)🈲蝕性，嚴重磨蝕(shi)和中等沾污的(de)🍉孔闆也會引起(qi)12%的負偏差。另外(wài)，高壓流體的沖(chòng)刷也會導⭐緻标(biāo)準孔闆的入🐅口(kǒu)直角銳利度發(fa)👄生鈍化[4]。
　　嚴重鈍(dun)化時會使流出(chu)系數偏移1%~2%。在流(liú)量計算中，對孔(kong)闆🐇入口直角銳(rui)利度的精确修(xiu)正造成很大的(de)困🈲難。2017年2季度，對(duì)某⭐區塊16座集氣(qì)站共計65套高級(jí)孔闆閥清洗過(guò)程中，發現不同(tóng)程度損傷的孔(kǒng)🌈闆共8塊，占全部(bù)孔闆的12.3%。顯然，定(ding)期檢查孔闆保(bǎo)證流出系數C值(zhí)的穩定對提高(gāo)計量精度也很(hěn)重要。
3.2.4密封圈、平(píng)衡閥滲漏
　　氣田(tián)地層天然氣不(bú)僅存在流速快(kuài)，還存在氣質組(zu)分🍓複雜的🐅特點(dian)。根據對殘酸液(yè)進行取樣，發現(xian)黏度較高、成分(fen)複雜🐆。另外，由于(yu)氣田開發采用(yòng)連續加注緩蝕(shi)劑㊙️的防腐工藝(yi)，而緩蝕劑黏度(dù)大，易與沉積物(wu)結合，形成顆狀(zhuàng)物質。在實際生(sheng)産中，密封圈與(yǔ)孔闆🆚之間、平衡(héng)閥密封部分容(róng)易沉積雜質或(huò)損傷（圖3）。氣體流(liu)經孔闆時直接(jie)從孔闆外👨‍❤️‍👨邊緣(yuán)以及上腔滲漏(lòu)至下遊，導緻計(ji)量偏低。

4建議
4.1加(jia)強流量計的維(wéi)護保養
　　加強流(liu)量計各部位定(dìng)期維護保養。每(měi)周對孔闆閥⭕操(cāo)作檢查一次，每(mei)月對孔闆清洗(xǐ)一次，保證孔闆(pan)閥操作正常，孔(kǒng)闆清潔、無損傷(shang)。每活動一次滑(hua)閥，就加注一次(ci)密封脂，保證滑(huá)🌈閥嚴密不漏，密(mì)封良好。保持孔(kǒng)闆閥表🏃🏻面清潔(jie)，油漆無脫落、鏽(xiu)蝕，銘牌清晰，零(líng)部件齊全完好(hǎo)，無内外滲現象(xiàng)，可動部分靈活(huó)好用。除定期清(qing)洗保養之外，可(kě)采用專用電磁(cí)加熱器對孔💰闆(pǎn)流量計測量管(guan)段定期進行加(jia)熱除垢，以減少(shǎo)因管😄道結垢變(bian)徑對計🔴量的影(ying)響。同時，規範♻️安(an)裝引壓管伴熱(rè)系統，以減少引(yǐn)⁉️壓管堵塞現象(xiàng)。
4.2實施有效的解(jiě)堵措施
4.2.1溶硫劑(ji)解堵
　　溶硫劑MDEA(二(er)甲基二硫等混(hun)合物)是一種非(fēi)常高效的🚶‍♀️解🌐除(chú)元素硫⛱️沉積堵(du)塞的解堵劑，解(jiě)堵效果顯著。但(dàn)溶硫劑具有極(ji)強的💛腐蝕性，容(rong)易造成設備附(fu)件損壞（如孔闆(pan)密封墊圈、提💘升(shēng)軸密封膠圈等(děng)）。因此僅在已經(jīng)完全👌被單質硫(liú)堵塞、設備🚶‍♀️材質(zhi)允許的條件下(xia)🔱小範圍使用。
4.2.2蒸(zheng)汽解堵
　　開始時(shí)對孔闆閥内的(de)元素硫堵塞采(cǎi)用清水沖洗的(de)方法進行處理(lǐ)，但效果不理想(xiǎng)，附着在提升軸(zhou)齒輪、導闆齒縫(féng)和滑闆上的部(bu)分雜質無法完(wán)全被清洗掉，雜(za)🤞質依然會對孔(kong)👌闆閥的正常操(cao)作造成影響☔。
　　經(jīng)過試驗，用高壓(yā)蒸汽沖洗的方(fang)法較好。高壓蒸(zheng)汽不✔️僅能将閥(fá)腔内的元素硫(liu)雜質沖洗幹淨(jing)，還能将閥腔内(nei)殘存的緩蝕劑(ji)、密封脂等雜質(zhi)沖洗幹淨，不留(liú)死角，對閥體内(nei)的附件也不會(huì)造成✍️傷害。清洗(xi)完畢後，閥門👅操(cāo)作靈活、可靠，投(tou)入運行後持續(xù)生産時間長，清(qing)洗效果非常顯(xian)著。
4.3及時更換計(jì)量分離器高級(ji)孔闆閥孔闆密(mi)封墊圈
　　現場實(shi)際操作過程中(zhōng)發現，計量分離(lí)器高級孔闆閥(fá)孔闆的橡膠密(mi)封墊圈使用一(yī)個月左右就會(hui)出現腐蝕老化(huà)。因此，每月對計(ji)量分離器高級(ji)孔闆閥進行一(yī)次維護保養，對(duì)失效的橡膠密(mì)封墊圈及時進(jìn)行更換。目前，試(shì)驗使用耐腐性(xing)更強的四聚氟(fu)乙烯材料替代(dài)橡膠制作孔闆(pan)密封墊，應用效(xiao)果較好。
5結論
　　高(gāo)酸氣田集氣站(zhàn)場使用的高級(jí)孔闆閥，是站場(chang)天然氣㊙️計量🏃‍♂️的(de)重要設備，在運(yùn)行過程中受到(dao)所計量介質🔱的(de)性質、壓力、溫度(du)以及自身材質(zhì)、結構等多種因(yin)素的影響，造成(chéng)操作困難、計量(liang)不正确等問題(tí)，嚴重影響現場(chang)的安全平穩生(sheng)産。在目前無法(fa)改變天✔️然氣高(gao)含H2S的客觀情況(kuàng)下，通過現場實(shi)際工作，提出❗了(le)一些解堵、維修(xiu)保養的方法，取(qu)得了一定的🐆效(xiào)果。通過以上一(yī)系列的維護保(bao)養措施和改進(jìn)工作，能更好地(dì)解決高級孔😄闆(pan)閥在日常使用(yong)過程中出現的(de)問題，保證孔闆(pǎn)閥的🏃🏻‍♂️安全運行(háng)和天然氣計量(liàng)的🛀正确。

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