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油田蒸汽流量計的計算方法及改進(jìn)型錐形孔板流量計應(yīng)用研究瀏覽數(shù):217次
摘要:國內(nèi)外稠油油田開發(fā)主要采用蒸汽吞吐或蒸汽驅(qū)進(jìn)行,因此需要準(zhǔn)確的了解所注入井底蒸汽的相關(guān)情況,特別是流量計量和干度計量,而多年來依靠現(xiàn)場人工計算蒸汽注入量一直未能獲得可靠準(zhǔn)確的數(shù)據(jù),從而造成注入蒸汽效率低、開采成本高等問題。本文通過對某油田特超稠油小井距、小井眼蒸汽計量系統(tǒng)的研究試驗,尋找出一種適合稠油開采現(xiàn)狀的蒸汽流量計計量產(chǎn)品來實現(xiàn)蒸汽注入量的計量。 1、濕蒸汽計量常用方法 濕蒸汽計量是一個世界性難題,經(jīng)過多年發(fā)展國內(nèi)外已相繼推出了多種蒸汽計量方法以及設(shè)備。 1.1、孔板噪音法 該方法是依據(jù)兩相流流經(jīng)節(jié)流裝置時在孔板兩側(cè)產(chǎn)生差壓脈動,國內(nèi)外研究已證明差壓方根噪音的方差與分散相流量存在正比例關(guān)系,且噪聲與流體的流量和干度(質(zhì)量含汽率)密切相關(guān)。標(biāo)準(zhǔn)孔板公式為:
孔與管道內(nèi)徑比 ;ε : 熱膨脹系數(shù) ;d :孔板開孔;ρ :被測介質(zhì)密度;DP:孔板前后差壓。兩相流模型: 式中:G液 為液相流量;G氣為氣相流量;R 為差壓波動程度;K 為修正經(jīng)驗系數(shù)。 1.2、組合差壓流量計法 此方法通過兩個差壓流量計所測量到的數(shù)據(jù),根據(jù)差壓流量計的特性曲線,計算出交點以確定注汽管線內(nèi)蒸汽的流量、干度等參數(shù);一次元件傳感器用來采集流道中的差壓信號,差壓變送器把傳感器的差壓信號轉(zhuǎn)變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)信號,再輸送給智能流量積算控制儀進(jìn)行分析計算出相應(yīng)流量、干度數(shù)據(jù)(圖1)。 圖1 組合差壓流量計法測量原理圖
1.3、彎管流量計法 該方法是應(yīng)用慣性原理,即當(dāng)流體流過直彎管時作類似圓周運動,使管內(nèi)外兩側(cè)產(chǎn)生差壓。該差壓值的大小與彎管的彎徑比、流體流速、流體密度、彎管管徑等相關(guān)。從而利用差壓變送器測量出這個差壓值,然后通過必要的轉(zhuǎn)換、運算獲得流體的真實流量值。 1.4、分流分相法 主管道蒸汽經(jīng)過分配器,將主管道的蒸汽按比例提取出一定比例的蒸汽,然后經(jīng)過分離器進(jìn)行分離,分離出的蒸汽經(jīng)過汽相流量計進(jìn)行計量,同時分離出的液體經(jīng)過液相流量計進(jìn)行計量,最終將汽體與液體進(jìn)行混合流入總管道。 1.5、渦街流量計法 該方法是依據(jù)振蕩原理測量流量,當(dāng)所測流體流經(jīng)渦街流量變送器時產(chǎn)生旋渦,旋渦的釋放頻率與流體平均速度及寬度相關(guān),從而通過頻率就可計算平均速度v。 1.6、全分離法 此方法將注汽管線內(nèi)全部蒸汽通過分離器分離,分離出的蒸汽和水分別計量,然后計算出注汽管線內(nèi)蒸汽的流量、干度等參數(shù)。 2、改進(jìn)型錐形孔板流量計應(yīng)用研究 由于稠油注采蒸汽溫度在280 ℃以上且存在雜質(zhì),因此在用常規(guī)孔板流量計測量時很容易降低孔板強(qiáng)度造成開孔磨損或打壞,還容易在孔板前端形成堆積物影響測量?;谏鲜鲈?,經(jīng)過長期研究及試驗,設(shè)計出了錐形孔板流量計,具備耐磨、自清潔等特點,從而使孔板噪聲法在蒸汽干度、含液煤層氣、含臟物凝析天然氣等介質(zhì)測量中應(yīng)用。該流量計采用一個孔板同時測量流量和干度,從孔板測量信號中同時提取兩個物理量,即是均壓差值和差壓信號的均方根值(即噪聲信號)兩者都是流量和干度的函數(shù)(圖2)。 圖2 孔板改進(jìn)前后對比
來自壓力變送器和差壓(流量)變送器的4~20 mA直流信號經(jīng)I/V 轉(zhuǎn)換變成1~5 V 直流電壓信號,再經(jīng)A/D 變換成數(shù)字量;機(jī)內(nèi)設(shè)有實時鐘表,定時采樣得到的信號經(jīng)過數(shù)字濾波和統(tǒng)計估計獲得計量參數(shù)的值,按照實用數(shù)學(xué)模型便可得蒸汽流量及干度(圖3)。 加密轉(zhuǎn)蒸汽驅(qū)開發(fā)的4 口加密小井眼井和5 口老井改注汽井井口前安裝9 臺蒸汽計量裝置,對注入蒸汽的流量和干度進(jìn)行24 h 監(jiān)測。通過調(diào)節(jié)鍋爐流量、干度及通過調(diào)節(jié)井口迷宮閥來調(diào)節(jié)單井流量,以上四種方法實現(xiàn)對所選蒸汽計量設(shè)備的流量精度檢驗(圖4)。 圖3 流量計算機(jī)原理示意圖 圖4 試驗井位及安裝圖 |