摘(zhai)要：針(zhen)對我(wo)國油(you)田大(da)量使(shi)用亞(ya)臨界(jie)注汽(qi)鍋爐(lu),但其(qi)流量(liang)幹度(du)測量(liang)問題(ti)卻還(hai)沒有(you)解決(jue)的現(xian)狀,采(cai)用分(fen)流👅分(fen)相⭐的(de)測量(liang)原理(li),研制(zhi)出亞(ya)臨界(jie)汽水(shui)兩相(xiang)流量(liang)計 ,實(shi)現了(le)注氣(qi)過程(cheng)中的(de)流量(liang)、幹度(du)等參(can)數的(de)在線(xian)測量(liang)💃。詳細(xi)介紹(shao)了亞(ya)臨界(jie)汽水(shui)兩相(xiang)流量(liang)計的(de)結構(gou)組成(cheng)及特(te)點、工(gong)作原(yuan)理、室(shi)内和(he)現場(chang)試驗(yan)及推(tui)廣應(ying)用情(qing)況。試(shi)💜驗表(biao)明,亞(ya)臨界(jie)汽水(shui)兩👉相(xiang)流量(liang)⚽計流(liu)量測(ce)量誤(wu)差小(xiao)于5%,幹(gan)度測(ce)試誤(wu)差小(xiao)于6%,工(gong)作穩(wen)定且(qie)操作(zuo)方便(bian),完全(quan)滿足(zu)現場(chang)使用(yong)要💃🏻求(qiu)。
引言(yan)
　　注蒸(zheng)汽熱(re)力采(cai)油是(shi)當今(jin)世界(jie)開采(cai)稠油(you)的方(fang)法之(zhi)🌈一。目(mu)前,稠(chou)油熱(re)采生(sheng)産注(zhu)汽難(nan)度加(jia)大,普(pu)遍采(cai)用高(gao)溫高(gao)壓的(de)亞臨(lin)☎️界注(zhu)汽鍋(guo)爐進(jin)行注(zhu)汽,雖(sui)然亞(ya)臨界(jie)✏️注汽(qi)鍋🌈爐(lu)已在(zai)油田(tian)大量(liang)應用(yong),但随(sui)之而(er)來的(de)流量(liang)🌐、幹度(du)測量(liang)🏃‍♂️問題(ti)卻還(hai)沒有(you)解決(jue)㊙️。主要(yao)問題(ti)是在(zai)亞臨(lin)界參(can)數範(fan)圍内(nei),由于(yu)蒸汽(qi)與水(shui)的特(te)性進(jin)一步(bu)接近(jin),蒸汽(qi)-水兩(liang)相流(liu)體的(de)流動(dong)過程(cheng)趨向(xiang)平穩(wen),各種(zhong)測量(liang)信号(hao)的脈(mo)動特(te)性基(ji)本消(xiao)失,同(tong)時不(bu)同節(jie)流元(yuan)件的(de)差壓(ya)信号(hao)的特(te)性也(ye)趨于(yu)相同(tong),因而(er)導緻(zhi)現有(you)的基(ji)于脈(mo)動原(yuan)理和(he)組合(he)原理(li)的兩(liang)相流(liu)儀表(biao)基本(ben)失效(xiao)。因此(ci),要解(jie)決亞(ya)臨㊙️界(jie)注汽(qi)參數(shu)的流(liu)量和(he)幹度(du)測量(liang)問題(ti)就必(bi)須尋(xun)求新(xin)的測(ce)量🐪方(fang)法。鑒(jian)于此(ci),采用(yong)分流(liu)🤩分相(xiang)測量(liang)方法(fa)[1,2]開發(fa)了亞(ya)臨界(jie)汽水(shui)兩相(xiang)流量(liang)計,解(jie)決了(le)注汽(qi)🏒過程(cheng)中流(liu)量、幹(gan)度等(deng)參數(shu)的在(zai)線測(ce)量問(wen)題。
　　亞(ya)臨界(jie)汽水(shui)兩相(xiang)流量(liang)計是(shi)一種(zhong)新型(xing)多相(xiang)流體(ti)流量(liang)測量(liang)儀⚽表(biao),經過(guo)5年多(duo)的實(shi)驗室(shi)研究(jiu),已進(jin)入産(chan)品✂️開(kai)發階(jie)段。該(gai)亞臨(lin)界汽(qi)水⛹🏻‍♀️兩(liang)相流(liu)量計(ji)是從(cong)兩相(xiang)流中(zhong)取出(chu)一小(xiao)股🥵汽(qi)-水混(hun)✔️合物(wu),将其(qi)分離(li)成單(dan)相蒸(zheng)汽和(he)水,然(ran)後分(fen)别計(ji)量😘得(de)到汽(qi)-水的(de)流量(liang)和幹(gan)度。目(mu)前該(gai)儀器(qi)已經(jing)成功(gong)應用(yong)油田(tian)多個(ge)采油(you)廠,取(qu)得了(le)很好(hao)的經(jing)濟效(xiao)益和(he)社會(hui)效益(yi)。
技術(shu)分析(xi)
1.測試(shi)機理(li)
　　亞臨(lin)界汽(qi)水兩(liang)相流(liu)量計(ji)測量(liang)采用(yong)的是(shi)分流(liu)分相(xiang)法的(de)⭕測量(liang)原🌂理(li):即采(cai)用分(fen)流技(ji)術從(cong)汽-水(shui)兩相(xiang)流中(zhong)按比(bi)例分(fen)流出(chu)🤞一小(xiao)股汽(qi)-水混(hun)合物(wu),并将(jiang)其分(fen)離成(cheng)單相(xiang)蒸汽(qi)和水(shui),然後(hou)再🔞分(fen)别用(yong)❄️單相(xiang)流量(liang)計測(ce)量它(ta)🐇們的(de)流量(liang),最後(hou)仍将(jiang)這部(bu)分流(liu)體返(fan)回被(bei)🤩測兩(liang)相流(liu)💁體的(de)管道(dao)。蒸汽(qi)-水兩(liang)相流(liu)體的(de)各相(xiang)總流(liu)量則(ze)根據(ju)比例(li)關系(xi)而定(ding)。
2.結構(gou)組成(cheng)
　　亞臨(lin)界汽(qi)水兩(liang)相流(liu)量計(ji)主要(yao)由儀(yi)表體(ti)、變送(song)器和(he)工控(kong)機等(deng)3部分(fen)組成(cheng),儀表(biao)整體(ti)結構(gou)見圖(tu)1。

1,5—U形(xing)管;2—接(jie)線盒(he);3—主管(guan);4—分離(li)筒;6,11—變(bian)送器(qi);7,10—流量(liang)測量(liang)元件(jian);8—溫度(du)測量(liang)元件(jian);9— 壓力(li)變送(song)器 ;12—計(ji)算機(ji)
　　儀表(biao)體包(bao)括主(zhu)管、分(fen)離筒(tong)體(主(zhu)要是(shi)由分(fen)配器(qi)和分(fen)離器(qi)組成(cheng))、U形管(guan)、流量(liang)測量(liang)元件(jian)和溫(wen)度計(ji)套管(guan)。整個(ge)儀表(biao)體通(tong)過卡(ka)箍組(zu)件與(yu)蒸汽(qi)管線(xian)相連(lian)接,測(ce)量儀(yi)🚶‍♀️共使(shi)用🔴了(le)4個變(bian)送器(qi),變送(song)器分(fen)别通(tong)過㊙️托(tuo)架固(gu)定在(zai)儀表(biao)體上(shang),4路信(xin)号線(xian)在接(jie)線盒(he)内集(ji)中後(hou)再用(yong)屏蔽(bi)電纜(lan)與工(gong)控機(ji)連接(jie)。工控(kong)機内(nei)包括(kuo)直流(liu)電源(yuan)、A/D卡、主(zhu)機及(ji)顯示(shi)器等(deng)。
3.工作(zuo)原理(li)
　　被測(ce)兩相(xiang)流體(ti)(蒸汽(qi))進入(ru)主管(guan)流過(guo)分配(pei)器時(shi)被分(fen)成2部(bu)分,一(yi)部分(fen)(80%～90%)沿原(yuan)通道(dao)繼續(xu)向下(xia)遊流(liu)動,稱(cheng)這部(bu)分流(liu)體爲(wei)主流(liu)體,這(zhe)一支(zhi)路爲(wei)主流(liu)體回(hui)路;另(ling)一部(bu)分兩(liang)相流(liu)體(10%～20%)則(ze)進入(ru)分離(li)器,稱(cheng)這部(bu)分流(liu)體爲(wei)分流(liu)體,這(zhe)一支(zhi)路爲(wei)分流(liu)體回(hui)路。分(fen)流體(ti)經分(fen)離器(qi)分離(li)後,氣(qi)體和(he)液體(ti)分别(bie)進入(ru)氣體(ti)流量(liang)計和(he)液體(ti)流量(liang)計進(jin)行計(ji)量,最(zui)後重(zhong)新與(yu)主流(liu)🍉體彙(hui)合,其(qi)工作(zuo)原理(li)見圖(tu)2。測得(de)流量(liang)、幹度(du)和壓(ya)力等(deng)數據(ju)🥵在工(gong)控機(ji)的顯(xian)示🙇🏻屏(ping)上顯(xian)示,流(liu)量、幹(gan)度和(he)壓力(li)等測(ce)量😍值(zhi)每分(fen)鍾更(geng)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻新1次(ci),每10min存(cun)儲1組(zu)數據(ju),每天(tian)自動(dong)生成(cheng)1個數(shu)據文(wen)件存(cun)儲在(zai)工控(kong)機的(de)硬盤(pan)上,可(ke)随時(shi)調出(chu)查看(kan)每天(tian)的注(zhu)汽情(qing)況,也(ye)可保(bao)存和(he)打印(yin)。

4.主(zhu)要技(ji)術參(can)數
流(liu)量測(ce)量範(fan)圍:4～11.5t/h;
幹(gan)度測(ce)量範(fan)圍:20%～85%;
最(zui)高工(gong)作壓(ya)力:22MPa;
最(zui)高工(gong)作溫(wen)度:374℃;
流(liu)量測(ce)量精(jing)度:5%;
幹(gan)度測(ce)量精(jing)度:6%(絕(jue)對誤(wu)差)。
5.主(zhu)要技(ji)術特(te)點
　　分(fen)流分(fen)相法(fa)是将(jiang)兩相(xiang)流體(ti)的流(liu)量測(ce)量變(bian)成了(le)單相(xiang)流測(ce)量,僅(jin)⭕有很(hen)小的(de)體積(ji),便于(yu)做成(cheng)儀表(biao)廣泛(fan)應用(yong)。由于(yu)所有(you)儀♌表(biao)都工(gong)作👈在(zai)單相(xiang)流中(zhong),不僅(jin)能顯(xian)著提(ti)高測(ce)㊙️量儀(yi)表的(de)穩定(ding)㊙️性和(he)可靠(kao)性,而(er)且測(ce)量過(guo)程與(yu)流體(ti)的性(xing)質無(wu)關⛹🏻‍♀️,既(ji)适合(he)于亞(ya)臨界(jie)注蒸(zheng)汽測(ce)試,也(ye)适合(he)于高(gao)壓注(zhu)蒸汽(qi)測試(shi)。它可(ke)以連(lian)續不(bu)間斷(duan)對整(zheng)個注(zhu)汽過(guo)程進(jin)行測(ce)試,起(qi)到對(dui)整個(ge)注汽(qi)過程(cheng)中注(zhu)汽質(zhi)量的(de)監督(du)🚩,也可(ke)以對(dui)高壓(ya)難🤞注(zhu)打排(pai)放進(jin)行注(zhu)汽的(de)井進(jin)行流(liu)量的(de)準确(que)計量(liang)。
室内(nei)試驗(yan)及現(xian)場應(ying)用
1.室(shi)内試(shi)驗情(qing)況
　　室(shi)内試(shi)驗項(xiang)目主(zhu)要包(bao)括二(er)次儀(yi)表的(de)性能(neng)考核(he)、蒸⛹🏻‍♀️汽(qi)💃🏻-水流(liu)🐕量計(ji)标定(ding)、分流(liu)系數(shu)測定(ding)和模(mo)拟現(xian)場測(ce)量試(shi)驗。
(1)二(er)次儀(yi)表的(de)性能(neng)考核(he)對選(xuan)用的(de)二次(ci)儀表(biao)進行(hang)了長(zhang)時間(jian)的性(xing)能考(kao)核。對(dui)壓力(li)變送(song)器進(jin)行了(le)加壓(ya)和加(jia)溫性(xing)能🐆試(shi)驗,證(zheng)明各(ge)項🌏指(zhi)标符(fu)合要(yao)求,精(jing)度達(da)到🧑🏾‍🤝‍🧑🏼0.5%以(yi)内。對(dui)👣差壓(ya)變送(song)器進(jin)行了(le)耐高(gao)壓和(he)🌈長時(shi)間連(lian)續加(jia)載實(shi)驗,證(zheng)明變(bian)送器(qi)性能(neng)穩💛定(ding),精度(du)能達(da)到0.2%。工(gong)控機(ji)的考(kao)核連(lian)🈲續持(chi)續了(le)300h,無任(ren)何故(gu)障。對(dui)數據(ju)采集(ji)闆也(ye)進行(hang)了仔(zai)細的(de)校核(he),證明(ming)了其(qi)高可(ke)靠性(xing)和♊精(jing)度。
(2)流(liu)量計(ji)标定(ding)對蒸(zheng)汽和(he)水流(liu)量計(ji)分别(bie)用水(shui)進行(hang)了标(biao)🚶‍♀️定。試(shi)驗在(zai)多相(xiang)流實(shi)驗回(hui)路上(shang)完成(cheng),參考(kao)流量(liang)值👌(或(huo)标準(zhun)流量(liang))由Coriolis質(zhi)量流(liu)量⁉️計(ji)測量(liang),精度(du)0.05%。圖3、4分(fen)别爲(wei)蒸汽(qi)和水(shui)📐流量(liang)計的(de)标定(ding)結果(guo)。最大(da)相對(dui)誤差(cha)均小(xiao)于0.57%。

(3)分(fen)流系(xi)數标(biao)定在(zai)多相(xiang)流實(shi)驗台(tai)上用(yong)空氣(qi)-水模(mo)拟測(ce)量了(le)☂️分💯流(liu)♉系數(shu)值,該(gai)值爲(wei)0.01347,精度(du)1.5%。試驗(yan)Re=5×103～2.8×104。現場(chang)試驗(yan)證明(ming),蒸汽(qi)的實(shi)際值(zhi)與📱該(gai)值很(hen)接近(jin),可以(yi)作爲(wei)現場(chang)校核(he)的基(ji)礎。随(sui)着數(shu)據的(de)💃積累(lei),可望(wang)完全(quan)通過(guo)室内(nei)試驗(yan)确定(ding)儀表(biao)的分(fen)流系(xi)數值(zhi)。
(4)連機(ji)模拟(ni)測量(liang)試驗(yan)爲模(mo)拟注(zhu)汽現(xian)場的(de)情況(kuang),在多(duo)相流(liu)實驗(yan)台上(shang)用空(kong)氣-水(shui)代替(ti)蒸汽(qi)對測(ce)量儀(yi)做了(le)性能(neng)考核(he)。由于(yu)🔞空氣(qi)與蒸(zheng)汽有(you)很大(da)差異(yi),試驗(yan)隻是(shi)🔱定性(xing)的,目(mu)的在(zai)于檢(jian)驗儀(yi)表的(de)反應(ying)能力(li)、二次(ci)儀表(biao)的穩(wen)定性(xing)和測(ce)量軟(ruan)♈件的(de)可靠(kao)性。室(shi)内試(shi)✏️驗表(biao)明,亞(ya)臨界(jie)汽水(shui)兩相(xiang)流量(liang)計完(wan)全達(da)到設(she)計要(yao)求。
2.現(xian)場應(ying)用情(qing)況
　　汽(qi)水兩(liang)相流(liu)量計(ji)在勝(sheng)利油(you)田坨(tuo)826井上(shang)進行(hang)了2井(jing)次的(de)測試(shi)應用(yong),注汽(qi)中最(zui)高壓(ya)力20.5MPa,平(ping)均18MPa左(zuo)右,無(wu)節流(liu)現💘象(xiang),井🈲口(kou)壓力(li)與鍋(guo)爐出(chu)口壓(ya)力一(yi)緻,測(ce)試儀(yi)運行(hang)穩✍️定(ding),未發(fa)生任(ren)何故(gu)障;汽(qi)💋量、水(shui)量的(de)測量(liang)信号(hao)曲線(xian)平穩(wen),未見(jian)明顯(xian)波動(dong);流量(liang)幹度(du)指示(shi)值穩(wen)定,無(wu)超過(guo)測量(liang)精度(du)的跳(tiao)動;能(neng)靈敏(min)地反(fan)映鍋(guo)爐的(de)壓力(li)、流量(liang)和⭐幹(gan)度變(bian)化,尤(you)♍其對(dui)熄火(huo)、燒幹(gan)和🏃‍♂️燃(ran)燒變(bian)化反(fan)映迅(xun)速,與(yu)鍋爐(lu)報警(jing)信号(hao)同步(bu);幹度(du)測量(liang)值與(yu)化驗(yan)值相(xiang)差🔞小(xiao)于3%,流(liu)量值(zhi)在鍋(guo)爐給(gei)定範(fan)圍内(nei);自動(dong)記錄(lu)測量(liang)結果(guo),自動(dong)存盤(pan)和生(sheng)成報(bao)表,停(ting)電時(shi)未見(jian)數據(ju)丢失(shi)。通過(guo)測試(shi)能及(ji)時掌(zhang)握注(zhu)汽鍋(guo)爐的(de)注汽(qi)質量(liang),提醒(xing)工作(zuo)人員(yuan)及時(shi)🙇‍♀️調整(zheng)鍋爐(lu)運行(hang)狀況(kuang),确保(bao)高質(zhi)量的(de)蒸汽(qi)注入(ru)油井(jing),提高(gao)了坨(tuo)826井的(de)試油(you)效果(guo)。
結論(lun)
(1)亞臨(lin)界汽(qi)水兩(liang)相流(liu)量計(ji)用分(fen)流分(fen)相法(fa)很好(hao)地解(jie)🏒決了(le)亞臨(lin)界注(zhu)汽過(guo)程中(zhong)蒸汽(qi)流量(liang)和幹(gan)度計(ji)量問(wen)題。
(2)室(shi)内标(biao)定和(he)現場(chang)應用(yong)證明(ming),該流(liu)量計(ji)在其(qi)測量(liang)範圍(wei)📱内,流(liu)🏒量測(ce)量誤(wu)差小(xiao)于5%,幹(gan)度測(ce)量誤(wu)差小(xiao)于6%,完(wan)全滿(man)足現(xian)場應(ying)用要(yao)求。
(3)該(gai)流量(liang)計測(ce)量過(guo)程與(yu)流體(ti)的性(xing)質無(wu)關,既(ji)适合(he)于亞(ya)臨👌界(jie)注蒸(zheng)汽測(ce)試,也(ye)适合(he)于高(gao)壓注(zhu)蒸汽(qi)測試(shi)。
(4)該流(liu)量計(ji)具有(you)測量(liang)範圍(wei)大、誤(wu)差小(xiao)、工作(zuo)穩定(ding)及現(xian)場🔞操(cao)作🏃‍♂️方(fang)‼️便等(deng)優點(dian)。它提(ti)升了(le)汽-水(shui)兩相(xiang)流的(de)測試(shi)📞水平(ping),可進(jin)一步(bu)在稠(chou)油熱(re)采注(zhu)汽測(ce)試中(zhong)推廣(guang)應用(yong),爲提(ti)高稠(chou)油熱(re)采開(kai)發效(xiao)果提(ti)供了(le)有力(li)的保(bao)障手(shou)段。

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