摘要：針(zhen)對我國(guo)油田大(dà)量使用(yong)亞臨界(jie)注汽鍋(guō)爐,但其(qí)流量👄幹(gàn)度測量(liàng)問題卻(què)還沒有(you)解決的(de)現狀,采(cǎi)用分流(liú)分相的(de)測量原(yuán)⛱️理,研制(zhì)出亞臨(lin)界汽水(shuǐ)兩相流(liú)量計 ,實(shí)現了注(zhù)氣過程(chéng)中的流(liú)量、幹度(dù)等參數(shu)的在線(xian)測㊙️量。詳(xiáng)👨‍❤️‍👨細介紹(shào)了亞臨(lín)界汽水(shuǐ)兩相流(liú)量計的(de)結構組(zǔ)🤞成及特(tè)點、工作(zuò)原理、室(shi)内和現(xian)場試驗(yàn)及推廣(guǎng)應用情(qing)況。試驗(yan)表明,亞(yà)臨界汽(qi)水兩相(xiang)流量計(jì)流量測(ce)量誤差(chà)小于5%,幹(gan)度測試(shì)誤差小(xiǎo)于🏃‍♂️6%,工作(zuò)穩定且(qiě)操作方(fāng)便,完全(quán)滿足現(xian)場使用(yong)要求。
引(yǐn)言
　　注蒸(zheng)汽熱力(lì)采油是(shì)當今世(shì)界開采(cǎi)稠油的(de)方法之(zhī)一。目前(qian),稠油熱(re)采生産(chǎn)注汽難(nán)度加大(da),普遍采(cai)用高溫(wēn)高壓的(de)亞臨界(jie)注汽鍋(guō)爐進行(hang)注汽,雖(sui)然亞臨(lin)界注汽(qì)鍋爐已(yǐ)在油田(tian)大量應(ying)用,但随(sui)之👣而來(lai)的流量(liang)、幹度測(ce)量問題(ti)卻還沒(méi)有解決(jué)。主要問(wen)題是在(zài)亞臨界(jie)參數範(fàn)圍内,由(you)于蒸汽(qi)✉️與水的(de)特性進(jìn)一步接(jie)近,蒸汽(qì)-水兩相(xiàng)流體的(de)流動過(guo)程趨向(xiang)平穩,各(gè)種測量(liang)信号的(de)脈動特(te)性基本(běn)消失,同(tong)時不🤞同(tong)節流元(yuán)件的差(cha)壓信号(hao)的特性(xing)也趨于(yú)相同,因(yīn)而導緻(zhì)現有的(de)基于脈(mo)動原理(li)和組合(hé)原🤞理的(de)兩㊙️相流(liu)儀表基(ji)本失效(xiao)🐆。因此,要(yào)解決亞(ya)臨界注(zhù)汽參數(shù)的流量(liang)和幹度(dù)測量☂️問(wen)題就必(bi)須尋求(qiú)新的測(cè)量⛱️方法(fǎ)。鑒于此(ci),采用分(fèn)流🐕分相(xiang)測量方(fang)法[1,2]開發(fā)了亞🤟臨(lin)界汽㊙️水(shuǐ)兩相流(liu)量計,解(jie)決了注(zhu)汽過程(chéng)中流量(liàng)、幹度等(deng)參數的(de)在線測(ce)量問題(ti)。
　　亞臨界(jiè)汽水兩(liang)相流量(liàng)計是一(yī)種新型(xing)多相流(liú)體流量(liàng)測量儀(yí)表,經過(guo)5年多的(de)實驗室(shi)研究,已(yǐ)進入産(chan)品💋開發(fā)階段。該(gai)亞臨界(jiè)汽水兩(liǎng)相流量(liàng)計是從(cong)兩相流(liu)🥵中取出(chū)一小股(gǔ)汽-水混(hun)🌈合物,将(jiāng)🏃其分離(lí)成單相(xiàng)蒸汽和(he)水,然後(hou)分别計(ji)量得到(dao)汽-水的(de)流量和(he)📐幹度。目(mu)前該儀(yi)器已經(jing)成功應(ying)用油🚩田(tián)多個采(cǎi)油🤩廠,取(qu)得了很(hen)🏃🏻好的經(jing)濟效益(yi)和社會(huì)效益。
技(ji)術分析(xi)
1.測試機(jī)理
　　亞臨(lín)界汽水(shuǐ)兩相流(liu)量計測(cè)量采用(yòng)的是分(fen)流分相(xiang)法的💋測(ce)量原理(lǐ):即采用(yong)分流技(ji)術從汽(qì)-水兩相(xiàng)流中按(àn)比✌️例分(fèn)流出☂️一(yī)小股汽(qì)-水混合(he)物,并将(jiang)其分離(lí)成單相(xiang)蒸💰汽和(hé)水⛹🏻‍♀️,然後(hòu)再分别(bié)用單相(xiàng)流🥰量計(jì)測量它(ta)👈們的流(liu)量,最後(hou)仍将這(zhè)部分流(liú)體返回(hui)被測兩(liǎng)相流⭕體(ti)的管道(dao)。蒸汽-水(shui)兩相流(liú)體的各(ge)相總流(liú)量則根(gēn)據比例(lì)關系而(ér)🈲定。
2.結構(gou)組成
　　亞(yà)臨界汽(qì)水兩相(xiàng)流量計(jì)主要由(yóu)儀表體(ti)、變送器(qì)和工🧡控(kòng)機㊙️等3部(bù)分組成(cheng),儀表整(zheng)體結構(gou)見圖1。

1,5—U形管;2—接(jie)線盒;3—主(zhu)管;4—分離(li)筒;6,11—變送(song)器;7,10—流量(liang)測量元(yuan)件;8—溫度(du)測量🤩元(yuán)件‼️;9— 壓力(lì)變送器(qì) ;12—計算機(jī)
　　儀表體(ti)包括主(zhu)管、分離(lí)筒體(主(zhǔ)要是由(yóu)分配器(qì)和分離(li)器組成(chéng))、U形管、流(liú)量測量(liàng)元件和(he)溫度計(jì)套管。整(zhěng)個儀表(biǎo)體通過(guo)卡箍組(zu)件與🆚蒸(zheng)汽管線(xian)相連接(jiē),測量儀(yi)共使用(yong)了4個變(bian)送器,變(bian)送器分(fen)别通過(guò)托架固(gù)定在儀(yí)表體上(shang),4路信号(hao)線在接(jiē)線盒内(nei)集中後(hou)再用屏(píng)蔽✍️電纜(lǎn)與工控(kong)機連接(jie)。工控機(ji)内包括(kuo)直流電(dian)源、A/D卡、主(zhǔ)機及顯(xian)示器等(deng)。
3.工作原(yuán)理
　　被測(ce)兩相流(liu)體(蒸汽(qì))進入主(zhu)管流過(guo)分配器(qì)時被分(fen)成2部分(fèn)🐇,一部分(fèn)(80%～90%)沿原通(tong)道繼續(xù)向下遊(yóu)流動,稱(chēng)這部分(fèn)流🛀體爲(wei)主流體(ti),這一支(zhi)路爲主(zhǔ)流體回(huí)路;另一(yi)部🔞分兩(liǎng)相流體(tǐ)(10%～20%)則🏃🏻‍♂️進入(ru)分離器(qì),稱這部(bù)分流體(tǐ)爲分流(liú)體,這一(yi)支路爲(wèi)分流體(tǐ)回路。分(fen)流體經(jing)分離器(qì)分離☀️後(hòu),氣體和(he)液體分(fèn)别進入(ru)氣體流(liu)量計和(hé)液體流(liú)量🐕計進(jìn)行計量(liàng)🛀🏻,最後重(zhong)新與主(zhǔ)流體彙(hui)合,其工(gōng)作原理(lǐ)見圖2。測(ce)得流量(liàng)、幹度和(he)壓力等(děng)數據在(zai)工控機(jī)的顯示(shi)屏上顯(xian)示,流量(liang)、幹💔度和(he)壓力等(děng)測量值(zhi)每分鍾(zhōng)更新1次(cì),每10min存儲(chǔ)1組數據(ju),每天自(zì)動生成(chéng)1個數據(jù)文👉件存(cun)儲在工(gong)控機的(de)硬盤上(shàng),可随時(shi)調出查(chá)看每天(tian)的注🈲汽(qi)情況,也(ye)可保存(cún)和打印(yìn)。

4.主要技(ji)術參數(shu)
流量測(ce)量範圍(wei):4～11.5t/h;
幹度測(cè)量範圍(wei):20%～85%;
最高工(gong)作壓力(lì):22MPa;
最高工(gong)作溫度(du):374℃;
流量測(ce)量精度(du):5%;
幹度測(ce)量精度(dù):6%(絕對誤(wu)差)。
5.主要(yào)技術特(tè)點
　　分流(liu)分相法(fǎ)是将兩(liang)相流體(ti)的流量(liang)測量變(bian)成了單(dān)✉️相流測(ce)量‼️,僅有(yǒu)很小的(de)體積,便(bian)于做成(cheng)儀表廣(guang)泛應用(yòng)。由于所(suo)有儀表(biǎo)都工作(zuo)🔅在單相(xiàng)流中,不(bú)僅能顯(xiǎn)著提高(gao)測量儀(yí)表的穩(wěn)定性和(he)可靠性(xìng),而且測(ce)量過程(cheng)與流體(ti)的✌️性質(zhì)無關,既(jì)适合于(yu)亞臨界(jie)注蒸汽(qì)測試,也(ye)适合于(yú)高壓注(zhu)蒸汽測(cè)試。它可(kě)以連🛀續(xu)不間斷(duan)對🔱整個(ge)注汽過(guò)🌏程進行(háng)測試,起(qi)到對整(zhěng)個注汽(qi)過程中(zhōng)注汽質(zhi)量的監(jiān)督,也可(kě)以對高(gao)壓難注(zhu)打排放(fàng)進行注(zhù)汽的井(jing)進行流(liu)量的準(zhun)确計量(liàng)。
室内試(shi)驗及現(xiàn)場應用(yong)
1.室内試(shi)驗情況(kuang)
　　室内試(shi)驗項目(mù)主要包(bao)括二次(cì)儀表的(de)性能考(kǎo)核、蒸汽(qì)-水流🔞量(liàng)計标定(dìng)、分流系(xi)數測定(ding)和模拟(ni)現場測(cè)量♻️試驗(yan)。
(1)二次儀(yi)表的性(xìng)能考核(hé)對選用(yong)的二次(ci)儀表進(jìn)行了長(zhǎng)❌時🈲間🙇🏻的(de)性能考(kao)核。對壓(yā)力變送(song)器進行(háng)了加壓(ya)和加溫(wēn)性能試(shì)驗,證明(ming)各項指(zhi)标符合(he)要求,精(jīng)度達到(dào)0.5%以内。對(duì)差壓變(bian)送器進(jìn)行了耐(nai)高壓和(hé)🏒長時間(jian)連續加(jia)載實驗(yàn),證明變(bian)送器性(xìng)能穩定(dìng),精度能(néng)達到0.2%。工(gōng)控機的(de)考核連(lián)續持續(xu)了300h,無任(rèn)何故障(zhang)。對數據(jù)采集闆(pan)🌈也進行(háng)了仔細(xi)的校核(hé),證明了(le)其高可(kě)靠性和(he)精度。
(2)流(liu)量計标(biao)定對蒸(zheng)汽和水(shui)流量計(jì)分别用(yòng)水進行(háng)了标定(dìng)。試驗在(zai)❗多相流(liu)實驗回(huí)路上完(wan)成,參考(kǎo)流量值(zhi)(或标準(zhǔn)流量)由(you)Coriolis質量流(liú)量計測(cè)量,精度(du)0.05%。圖3、4分别(bie)爲蒸汽(qi)和水流(liu)量計✌️的(de)标定結(jie)果。最大(da)相對👨‍❤️‍👨誤(wu)差均小(xiǎo)于0.57%。

(3)分流(liu)系數标(biāo)定在多(duo)相流實(shí)驗台上(shàng)用空氣(qi)-水模拟(ni)測☎️量了(le)分流📐系(xì)數值,該(gai)值爲0.01347,精(jing)度1.5%。試驗(yan)Re=5×103～2.8×104。現場試(shi)驗證明(míng),蒸汽的(de)實際值(zhí)與該值(zhi)很接近(jin),可以作(zuò)爲現場(chang)校🌈核的(de)基礎。随(suí)着數據(ju)的🛀🏻積累(lei),可望完(wán)全通過(guò)室内試(shi)驗确定(ding)儀🐕表的(de)分流系(xi)數值。
(4)連(lian)機模拟(nǐ)測量試(shì)驗爲模(mo)拟注汽(qì)現場的(de)情況,在(zai)多相流(liú)實💯驗台(tái)上用空(kōng)氣-水代(dài)替蒸汽(qi)對測量(liang)儀做了(le)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻性能🚶‍♀️考(kao)核。由于(yu)空氣與(yu)蒸汽有(you)很大差(cha)異,試驗(yan)隻是定(ding)性的,目(mù)的在于(yú)檢驗儀(yi)表的反(fan)應能力(li)、二次儀(yí)表的穩(wen)定性🥰和(he)測量軟(ruan)件的可(kě)靠性。室(shì)内試驗(yàn)表明,亞(ya)🈲臨界汽(qì)水兩相(xiang)流量計(jì)完全達(da)到設計(ji)要求。
2.現(xiàn)場應用(yong)情況
　　汽(qì)水兩相(xiang)流量計(jì)在勝利(li)油田坨(tuó)826井上進(jin)行了2井(jǐng)次的🔅測(ce)試應用(yòng),注汽中(zhōng)最高壓(yā)力20.5MPa,平均(jun)18MPa左右,無(wú)節流現(xian)象,井🐇口(kǒu)壓☀️力與(yu)鍋爐出(chu)口👣壓力(lì)一緻,測(cè)試儀運(yùn)行穩定(dìng),未發生(shēng)任何故(gù)障;汽量(liang)、水量的(de)測量信(xin)号曲線(xian)平穩,未(wei)見明顯(xiǎn)波動;流(liú)🈲量幹度(du)指示值(zhi)穩定,無(wu)超過測(cè)量精度(du)的跳動(dong);能靈敏(min)地反映(ying)鍋爐的(de)壓力、流(liú)量和☎️幹(gan)度變化(hua),尤其對(duì)熄火、燒(shao)幹和燃(rán)燒變化(hua)反映✉️迅(xun)速,與鍋(guo)爐報警(jing)信号同(tong)步;幹度(dù)測量值(zhí)與化驗(yan)值相差(chà)小于3%,流(liu)量值在(zai)鍋爐給(gěi)定範圍(wei)内;自動(dong)記💘錄測(cè)量結果(guo),自動存(cun)盤和生(sheng)成報⚽表(biao),停電☁️時(shí)未見數(shu)據丢失(shi)。通🚶過測(cè)試能及(ji)時掌握(wò)注汽🈲鍋(guō)爐的注(zhù)汽質量(liang),提醒工(gong)作人員(yuán)及時調(diao)整鍋爐(lú)運行狀(zhuang)況,确保(bao)高質量(liang)的蒸汽(qi)注入油(yóu)井,提高(gao)了坨826井(jǐng)的試油(you)效果。
結(jie)論
(1)亞臨(lin)界汽水(shui)兩相流(liú)量計用(yong)分流分(fèn)相法很(hen)好地解(jiě)決了亞(ya)臨界注(zhù)汽過程(chéng)中蒸汽(qì)流量和(he)幹度計(jì)量問✔️題(ti)。
(2)室内标(biao)定和現(xiàn)場應用(yòng)證明,該(gai)流量計(ji)在其測(cè)量範🔱圍(wei)内,流量(liang)測量誤(wù)差小于(yú)5%,幹度測(ce)量誤差(chà)小于6%,完(wan)全✂️滿足(zú)現場☀️應(ying)用⭐要求(qiu)。
(3)該流量(liàng)計測量(liang)過程與(yǔ)流體的(de)性質無(wú)關,既适(shi)合于👅亞(ya)臨界注(zhù)⚽蒸汽測(ce)試,也适(shi)合于高(gao)壓注蒸(zhēng)汽測試(shì)。
(4)該流量(liang)計具有(yǒu)測量範(fàn)圍大、誤(wù)差小、工(gong)作穩定(ding)及現場(chǎng)💯操作方(fang)便等優(you)點。它提(ti)升了汽(qi)-水兩相(xiang)流的測(cè)試水平(píng),可進🔴一(yi)步在稠(chou)♈油熱采(cai)注汽測(ce)試中推(tuī)廣應用(yòng),爲提高(gāo)稠油熱(re)♻️采開發(fā)效果提(tí)📧供了有(yǒu)力的保(bao)障手段(duan)。

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