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在蒸汽發(fā)生器出口蒸汽質(zhì)量得到保證的前提下,注入注汽井蒸汽的流量多少在很大程度上影響著汽驅(qū)井組的產(chǎn)量。由于濕蒸汽的密度是溫度、壓力、干度的函數(shù),其變化只與這3
個(gè)參數(shù)有關(guān),要準(zhǔn)確計(jì)算其流量就需要對(duì)這3 個(gè)參數(shù)進(jìn)行補(bǔ)償。通過現(xiàn)場錄取的數(shù)據(jù)來看,蒸汽流量比水流量平均每小時(shí)低0.89 t。注汽鍋爐自用蒸汽霧化,干度取樣水及冷卻水每小時(shí)消耗約0.33 t,此差值實(shí)際為0.56 t。蒸汽流量計(jì)的額定壓力為17.2 MPa,額定溫度為350 ℃,流量范圍為0~23 t/h,流量誤差為4.3%。
1、計(jì)量方案
稠油蒸汽驅(qū)技術(shù)被確定為主要的油田開發(fā)方式之一。在蒸汽發(fā)生器出口蒸汽質(zhì)量得到保證的前提下,注入注汽井蒸汽的流量多少在很大程度上影響著汽驅(qū)井組的產(chǎn)量,這使得對(duì)單井注入蒸汽流量的測量十分重要,這屬于汽、水兩相流測量的問題。如何計(jì)量注汽單井的注汽量是稠油蒸汽驅(qū)的關(guān)鍵所在。
根據(jù)前期對(duì)蒸汽流量計(jì)的試驗(yàn)結(jié)果,考慮蒸汽流量計(jì)的安裝位置在野外,模擬信號(hào)傳輸距離較遠(yuǎn),維護(hù)不便等諸多因素,確定蒸汽流量計(jì)采用高溫高壓智能一體化電容式渦街流量計(jì)及無線GPRS通訊方式。流量計(jì)由太陽能供電,瞬時(shí)流量、累積流量、介質(zhì)溫度等信號(hào)通過GPRS傳送到儀表值班間的GPRS多路接收裝置上(遠(yuǎn)程計(jì)量監(jiān)控管理系統(tǒng)),實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場流量儀表諸多參數(shù)的監(jiān)控與管理。
2、測量中溫度、壓力、干度的補(bǔ)償
由于濕蒸汽的密度是溫度、壓力、干度的函數(shù),其變化只與這3 個(gè)參數(shù)有關(guān)。要準(zhǔn)確計(jì)算其流量就需要對(duì)這3 個(gè)參數(shù)進(jìn)行補(bǔ)償。而飽和蒸汽中溫度與壓力是一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系,所以只需對(duì)這2 個(gè)參數(shù)中的1 個(gè)進(jìn)行補(bǔ)償,這里選擇測量相對(duì)較容易的溫度進(jìn)行補(bǔ)償。至于干度的補(bǔ)償,由于干度計(jì)量的成本較高,而且本項(xiàng)目中的干度變化范圍不太大(估計(jì)在60%~80%之間),所以把它作為一個(gè)可修改的定值處理,在儀表面板中可隨時(shí)進(jìn)行修改;也可將干度計(jì)信號(hào)或數(shù)據(jù)接入二次表內(nèi)進(jìn)行逐點(diǎn)準(zhǔn)確的補(bǔ)償,而且干度與密度的數(shù)學(xué)模型在熱力學(xué)中已成為一個(gè)準(zhǔn)確公式,采用經(jīng)過溫度、壓力、干度補(bǔ)償?shù)腣形錐體流量計(jì)進(jìn)行精度測量可以滿足生產(chǎn)管理的需要。在所有各種節(jié)流式差壓流量計(jì)都使用同一形式的數(shù)學(xué)方程式,普遍適用的計(jì)算工況下實(shí)際流量的公式如式(1)、式(2) 所示。只是在確定尺寸和具體實(shí)現(xiàn)流量方面,各種節(jié)流式流量計(jì)有某些微小的差別。對(duì)于V 型內(nèi)錐式節(jié)流裝置,在式
(1) 或式(2) 的流量計(jì)算公式中,應(yīng)采用等效的開孔直徑和等效的β 值。
對(duì)于VNZ 流量計(jì),應(yīng)該用D2 -d2v取代以上兩式中的d2 。
對(duì)于VNZ 流量計(jì)應(yīng)該用一個(gè)等效的β 值(βv)代入以上的式(1) 和(2) 取代原有的β 值。這個(gè)工況下等效的β 值即βv ,可按如下公式求出
式中D 為工況下測量管的內(nèi)徑(m); dv 為工況下尖錐體zui大橫截面處圓的直徑(m); βv 為VNZ節(jié)流裝置的等效直徑比,無量綱。
可按下式計(jì)算dv
式中dv 和D 皆指在工況條件下的尺寸。與孔板(或噴嘴) 類同的節(jié)流件等效開孔直徑
dˊ=βv·D
測量管中的設(shè)計(jì)壓力可達(dá)4 或6 MPa。工作溫度可達(dá)到370 ℃或更高(如640 ℃)。在V 型內(nèi)錐的下游能更好地實(shí)現(xiàn)流體的混合,它是一個(gè)良好的混合器。
3、現(xiàn)場應(yīng)用
從遼河油田現(xiàn)場試驗(yàn)結(jié)果顯示,該流量計(jì)在不同工況下,儀表輸出頻率信號(hào)較為穩(wěn)定,證明電容式渦街流量計(jì)適用于濕蒸汽瞬時(shí)流量和累計(jì)流量的測量。
通過現(xiàn)場錄取的數(shù)據(jù)來看,蒸汽流量比水流量平均每小時(shí)低0.89 t。注汽鍋爐自用蒸汽霧化,干度取樣水及冷卻水每小時(shí)消耗約0.33 t,此差值實(shí)際為0.56 t。蒸汽流量計(jì)的額定壓力為17.2 MPa,額定溫度為350 ℃,流量范圍為0~23 t/h,流量誤差為4.3%。電容式渦街流量計(jì)的安全性、準(zhǔn)確性、耐用性、抗振性、密封等性能目前基本滿足錦45 塊蒸汽驅(qū)現(xiàn)場蒸汽計(jì)量的技術(shù)要求。錦45 塊*批工業(yè)化轉(zhuǎn)蒸汽驅(qū)共安裝65 套,通過現(xiàn)場錄取的數(shù)據(jù)來看,正負(fù)誤差在5%~3%,實(shí)現(xiàn)了人為定量控制注汽量。不用人工在現(xiàn)場抄錄數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程監(jiān)控。