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摘要：錐形孔板流量計(jì)在稠油單井注汽中的應(yīng)用，解決了常規(guī)流量計(jì)同時(shí)難以計(jì)量蒸汽流量和干度的問題，安裝簡(jiǎn)單，操作方便。該流量計(jì)能實(shí)時(shí)測(cè)量單井注汽量和干度變化，能夠適應(yīng)不同范圍干度和蒸汽的測(cè)量，給稠油開采地質(zhì)動(dòng)態(tài)分析提供了準(zhǔn)確可靠的計(jì)量數(shù)據(jù)。根據(jù)蒸汽量的量程及最大差壓，為保證蒸汽流量和干度的測(cè)量精度，建議最小流量工作在最大量程的3%以上。2010年百重七油田進(jìn)行蒸汽驅(qū)試驗(yàn)，采收率提高了6%。
　　流量計(jì)測(cè)量誤差大主要原因有：①蒸汽在輸送過程中存在相變，過熱蒸汽可能變?yōu)轱柡驼羝�，飽和蒸汽可能變�(yōu)槠�、液兩態(tài)，給計(jì)量帶來很大誤差；②在蒸汽輸送過程中，去每口注汽井的支干線與輸送蒸汽的主干線的管線連接處，其蒸汽發(fā)生相分離現(xiàn)象，使去每口注汽井的蒸汽干度相差很大；③蒸汽流量計(jì)量和干度測(cè)量屬于多相流測(cè)量技術(shù)的一個(gè)分支，在管道輸送的含水蒸汽，可認(rèn)為是一種氣液兩相流，在含水蒸汽中的蒸汽含氣率（干度）一般都在60％～95％，液相由冷凝水構(gòu)成，且在與蒸汽交替變換，因此一般多相流測(cè)量裝置不用于含水蒸汽干度的測(cè)量；④傳統(tǒng)孔板流量計(jì)因蒸汽溫度高，降低了孔板的強(qiáng)度，很容易將孔板磨損和打壞，還容易在孔板前端形成堆積而影響測(cè)量。
　　針對(duì)以上原因，為保證注入蒸汽質(zhì)量，在新疆油田應(yīng)用了雙參數(shù)蒸汽流量計(jì)。
1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理
1.1測(cè)量技術(shù)
　　用節(jié)流式差壓流量計(jì)測(cè)量混相流流量早在20世紀(jì)40年代已經(jīng)開始，常用的節(jié)流件為孔板、噴嘴、文丘里管、彎頭等，其中又以孔板應(yīng)用最多。混相流與單相流在流量測(cè)量上具有許多不同的特點(diǎn)，如混合物的密度不易確定，各相之間的流動(dòng)速度不同，即產(chǎn)生所謂滑移，這些都與介質(zhì)種類、工作狀態(tài)（壓力和溫度）、流速及管道狀況等有關(guān)，因此混相流的測(cè)量精度很難提高。它針對(duì)測(cè)量對(duì)象采取專門結(jié)構(gòu)形式及數(shù)學(xué)模型來解決問題。
　　本裝置采用孔板噪音法測(cè)量原理。兩相流流過節(jié)流裝置時(shí)在孔板兩側(cè)產(chǎn)生差壓噪音（即差壓脈動(dòng)）是兩相流的固有特性，與兩相流的流量質(zhì)量含氣率密度相關(guān)。噪音是由于相濃度在空間的隨機(jī)分布所引起的，當(dāng)流動(dòng)遇有阻擋體（例如孔板）造成擾動(dòng)時(shí)，噪音的幅度將進(jìn)一步增強(qiáng)。假設(shè)分散相濃度分布的方差正比于其平均相濃度，在不考慮阻擋體擾動(dòng)的條件下，應(yīng)用兩相流分離流理論模型論證了節(jié)流裝置差壓方根噪音的方差近似正比于分散相流量，進(jìn)而推導(dǎo)出利用噪音測(cè)量?jī)上嗔髁髁康睦碚撃Ｐ�。這一論證預(yù)示了可以根據(jù)簡(jiǎn)單的理論模型用單一節(jié)流裝置實(shí)現(xiàn)兩相流測(cè)量。圖1為蒸汽兩相流量計(jì)結(jié)構(gòu)。

1.2流型分析
　　根據(jù)流體的分相液速、氣相體積分率和不同流型的關(guān)系分析，可以掌握流量計(jì)在現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行情況。以下對(duì)流態(tài)進(jìn)行分析，由于該流量計(jì)是水平安裝的，所以只分析水平流型。根據(jù)流型分類，現(xiàn)場(chǎng)蒸汽流形主要為分層流和霧狀流，其他流形很少見，不是主要影響因素，通過安裝整流器可以將流態(tài)調(diào)整規(guī)則，降低擾動(dòng)性；同時(shí)整流器既有減小系統(tǒng)噪聲的功能，也有使波動(dòng)更加平穩(wěn)，提高計(jì)量精度和減小流態(tài)擾動(dòng)的功能。
1.3技術(shù)改進(jìn)
　　孔板流量計(jì)應(yīng)用于兩相流測(cè)量，只適應(yīng)于干凈介質(zhì)。而蒸汽溫度很高，降低了孔板的強(qiáng)度，蒸汽中除冷凝水外還存在臟物，很容易將開孔磨損或打壞。除對(duì)孔板節(jié)流件的銳角有損傷外，還容易在孔板前端形成堆積物影響測(cè)量。基于上述原因，經(jīng)過長(zhǎng)期室內(nèi)及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，研制出耐磨、自清潔的錐形孔板。
圖2為流體流動(dòng)方向?qū)Ρ葓D，圖3為改進(jìn)后的模型和孔板圖。

2流量計(jì)算機(jī)及工作原理
圖4為流量計(jì)算機(jī)原理示意圖。

　　來自壓力變送器和差壓（流量）變送器的4～20mA直流信號(hào)經(jīng)I/V轉(zhuǎn)換變成1～5V直流電壓信號(hào)，再經(jīng)A/D變換成數(shù)字量；機(jī)內(nèi)設(shè)有實(shí)時(shí)鐘表，定時(shí)采樣得到的信號(hào)經(jīng)數(shù)字濾波和估計(jì)獲得計(jì)量參數(shù)的值，按照實(shí)用數(shù)學(xué)模型便可求得蒸汽流量及干度。
3現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用
3.1計(jì)量性能測(cè)試
　　為了檢驗(yàn)蒸汽流量計(jì)的計(jì)量性能，依據(jù)質(zhì)量守恒定律，分析現(xiàn)場(chǎng)鍋爐供汽和單井注汽工藝。新疆油田百重七油田安裝了蒸汽流量計(jì)，采用將鍋爐進(jìn)水與蒸汽流量計(jì)計(jì)量單井注汽量進(jìn)行比對(duì)，以確定孔板流量計(jì)的精度等級(jí)，測(cè)量數(shù)據(jù)見表1。
3.2蒸汽驅(qū)試驗(yàn)
　　2010年百重七油田進(jìn)行蒸汽驅(qū)試驗(yàn)，在25口注汽井上安裝蒸汽流量計(jì)測(cè)量蒸汽流量和干度。在測(cè)量控制儀上能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)注汽的壓力、溫度和流量參數(shù)，計(jì)量性能滿足生產(chǎn)需求，給稠油開采提供了準(zhǔn)確可靠的計(jì)量數(shù)據(jù)，提高了稠油采收率。2012年在風(fēng)城油田的SAGD實(shí)驗(yàn)區(qū)應(yīng)用推廣。
3.3提升稠油采收率
　　通過對(duì)單井注入蒸汽的計(jì)量，發(fā)現(xiàn)單井吸汽能力有很大差異，因此蒸汽計(jì)量對(duì)稠油開采很有必要。百重七蒸汽驅(qū)試驗(yàn)表明，根據(jù)地質(zhì)生產(chǎn)要求控制好每口井的注汽量，給油井動(dòng)態(tài)分析提供可靠的數(shù)據(jù)，能準(zhǔn)確分析油井的情況，改變了傳統(tǒng)無控制方式注汽模式。百重七油田汽驅(qū)井試驗(yàn)后采收率提高了6%。

4結(jié)論及建議
　　錐形孔板流量計(jì)在稠油單井注汽中的應(yīng)用，解決了常規(guī)流量計(jì)同時(shí)難以計(jì)量蒸汽流量和干度的問題，安裝簡(jiǎn)單，操作方便。該流量計(jì)能實(shí)時(shí)測(cè)量單井注汽量和干度變化，能夠適應(yīng)不同范圍干度和蒸汽的測(cè)量，給稠油開采地質(zhì)動(dòng)態(tài)分析提供了準(zhǔn)確可靠的計(jì)量數(shù)據(jù)。根據(jù)蒸汽量的量程及最大差壓，為保證蒸汽流量和干度的測(cè)量精度，建議最小流量工作在最大量程的3%以上。
　

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