延安某氣田單井流量計存在的問題及解決方法

本文介紹了延113～延133氣田井區使用的旋進旋渦流量計和均速管流量計工作原理，具體闡述了旋進旋渦流量計和均速管流量計存在的問題及解決方法。掌握流量計的工作原理及設置參數，降低偏差是必要的，目的是為了更加準確地分析氣井動態。通過現場對兩種單井流量計的計量準確度和實際運行情況及數據分析對比，利用實際工況下對流量計設備損壞程度及附件更換頻率，并通過數據計算，得出均速管流量計測量結果更加準確，更適合該氣田井區。

本文介紹了延 113 ～延 133 氣田井區使用的旋進旋渦流量計和均速管流量計工作原理，具體闡述了旋進旋渦流量計和均速管流量計存在的問題及解決方法，目的是掌握流量計的工作原理及設置參數，降低偏差，準確分析氣井動態。

延 安 氣 田 延 113 ～ 133 井 區 項 目 年 產 氣 量 可 達13.3×108m3，目前涉及累計 35 座井場，205 口氣井。其中，29 座井場，172 口單井采用差壓式原理計量，6 座井場，33 口井采用旋進旋渦流量計計量。

通過對比傳統差壓流量計，尤其是以孔板為代表的節流式差壓流量計 [1]，發現對其前后直管段有著嚴格要求的特點。因此，該項目選取了結構簡單，在相同條件直管段下測量精度更高、壓損小，內部無可動部件 [2]，安裝維護更方便的均速管流量計。同時，該項目選取了具有長期運行無需特殊維護，無機械可動部件，通用性和互換性較好，集成度高、體積小等特點的旋進旋渦流量計，形成了與差壓式流量計的鮮明對比。天然氣流量計在計量中的準確性尤為突出，考慮實際使用過程中影響因素較多，在分析問題時，需要對應用設備的工作原理仔細斟酌，與專業技術人才深入交流，以提高天然氣的現場測量準確度并及時采取合理措施，提供有力指導 [3]，這樣才能更加有效地進行氣井流量的動態分析監測。

1 旋進旋渦流量計

1.1 工作原理

旋進旋渦流量計工作原理是 ：當流體進入流量傳感器時 [4]，入口處的導流葉片迫使軸向的流體旋轉并在收縮段內。由于流體的加速流動使旋轉流的中心產生旋渦流，這時，隨著管載面積的縮小，旋渦流集中在中心軸上。當旋渦流進入擴散段時，由于流速減慢，旋轉流體受到回流的作用，開始做二次旋轉，旋渦流出現轉折點，形成渦流進動現象。此時的旋渦頻率與介質的流速成正比，并為線性，由壓電傳感器檢測的微弱電信號經前置放大器放大、濾波、整形輸出給積算儀，并進行處理運算，顯示壓力、溫度、瞬時流量和總量。

1.2 存在的問題

1）流量計經項目投產調試正常投用后，運行期間多數流量計瞬時流量測量值不穩定、偏差較大，無法通過SCADA 遠傳數據對單井產量進行動態監測，無疑對生產技術分析造成困擾。

2）設備附屬檢測元件故障，損壞程度和更換頻率高。單井開井運行條件下，流量計電源供電正常，但流量計瞬時量一直保持為 0，無輸出信號，對單井和井場流量總量的計量出現偏差。

3）工藝因素原因造成流量計測量誤差。單井關停井后，流量計仍可以檢測到流量，有輸出信號，造成單井運行狀態分析誤判；井下增產作業的不合理，出現設備測量偏差。

1.3 原因分析及解決方法

1.3.1 瞬時測量值不穩定

1）氣井采氣管線中含有雜質，例如出現的黑色固體塊狀物、壓裂砂、泡排后帶出的其他雜物等，致使葉輪片被打壞或者將旋渦發生器直接打穿，導致流量計無法正常工作，造成測量偏差。排除此類故障的方法，需要將過濾器的濾芯更換為加強濾芯，對出砂井增加除砂器。

2）流量積算儀的前置放大器靈敏度過高或過低，有多計、漏計脈沖現象，導致瞬時流量偏差較大，排除此類故障，需要更換前置放大器。

3）流量計接地不良，及強電和其他地線接線受到干擾。排除這種影響，需要正確接好地線，測試接地電阻，排除干擾。

4）管道內無天然氣流動或流量低于始動流量，從而無法輸出流量。這種情況下，需要對單井作出調整，比如調整采氣樹的針法開度，提單井流量的措施，以及進行技術變更，選取更小通徑的流量計。

1.3.2 檢測元件故障

1）由于單井出沙，造成不同程度的流量計的傳感器的損壞，如圖 1 所示。其中，包括溫度傳感器、壓力傳感器、流量傳感器，而對流量計影響的主要因素是流量傳感器和壓力傳感器。排除此類故障直接的方法是更換相同信號的傳感器，重新設置積算儀參數即可。但是，未解決根本問題，正常測量的維持時間較短。目前，長期有效的解決方法是采取流量計前端改造，增加除砂器，起到較好的控沙效果，進一步對流量計的檢測元件起到保護作用。

2）前置放大器故障，流量輸出一直顯示為 0。這種情況下，更換新的型號前置放大器后，流量顯示正常。

1.3.3 工藝因素

1）排除采氣樹閥門內漏情況下，由于工藝設計流量計下游沒有單向閥，下游閘閥未關閉，單井停井后流量計檢測到流量。排除此類情況，要求操作人員正確隔離流程，關閉下游閘閥。

2）氣井的泡排作業，造成旋渦發生器處存在大量的泡排液，從而降低了測量效果。排除此類問題，需要合理安排作業。

結論與展望

通過對延 113 ～延 133 氣田的氣井兩種流量計的分析，旋進旋渦流量計根據其設備的特點及結構，更適用于計量比較純凈的干氣氣體介質，在天然氣下游銷售終端計量領域使用較多。均速管流量計結合具體流體檢測條件和流量傳感器 自身的優點，在測量介質較差的環境下，仍能保持較好的測量性能。