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蒸汽流量计量装置原理

         1.油田蒸汽计量现状

蒸汽计量问题一直困扰着稠油开采。热式气体质量流量计利用热扩散原理测量气体流量的仪表。传感器由两个基准级热电阻组成。一个是速度传感器RH,一个是测量气体温度变化的温度传感器RMG。压缩空气流量计可以是采用靶式流量计来计量,不仅具有传统孔板、涡轮、涡街等流量计无可动部件的特点,同时又具有与容积式流量计相媲美的测量准确度。质量流量计一个准确、快速、高效的流量测量仪表。它直接测量通过流量计的介质的质量流量,还可测量介质的密度及间接测量介质的温度。目前,油井注汽的主要方式是在一台锅炉中向多口单井注汽。稠油注汽系统注汽过程采用平均法同时估算油井注汽流量,采用井口法估算干度,无法得到准确的干流量值。由于每口井具有不同的吸汽能力,且没有单井蒸汽所搭载科学仪器,注入井内的蒸汽无法测量和控制,导致单井计划,注汽量与实际注入量不匹配,从而出现油井产能下降或蒸汽窜流,影响油井生产效果。

为了自己解决此问题,需要进行安装一个蒸汽通过流量价值计量工作装置,实现对单井注入的蒸汽流量的计量与控制,确保单井按需按量注汽,避免偏注、汽窜等现象。实现企业精细化注汽,从而可以提高注蒸汽的热效率,改善稠油资源开发利用效果。

2.蒸汽流量价值计量装置的计量技术原理

蒸汽流量计量装置如图1所示。这是一种差压式流量计。简单地说,流体流过一个收缩截面,测量横截面上的压差,由此可以计算通过孔板流量计的流量。公式如下:

(2.1)

其中qm为流经孔板的流体质量流量,C为流出系数,孔板开口与管道内径之比,热膨胀系数,D为孔板内径,△P为孔板前后压差,为工况下的流体密度。

同时企业由于蒸汽是一种具有特殊的两相流体,而孔板在两相流中存在着差压噪声,这是一个两相流动的固有风险特征,也是两相流流动资产状态数据信息 的载体,与两相流的流量管理质量含汽率密度以及相关,因而我们可以直接用于两相流测量,从而有效利用方式单一孔板实现两相流双参数分析测量,获取蒸汽中气相与液相的含量,更加需要精准的计 量和控制技术注入蒸汽流量。

图2.1蒸汽孔板流量计

假设分散相浓度分布的方差与其平均相浓度成正比,在不考虑障碍物扰动的情况下,利用两相流分离理论模型,论证了节流装置压差平方根噪声的方差与分散相流量近似成正比。此外,还推导了用噪声测量两相流的理论模型。计算公式如下:

(2.2)

(2.3)

式中X为质量含气率(干度),R为孔板的差压方根的相对发展统计分析方差,,为孔板差压方根的统计数据方差,为比例相关系数,g、w分别为气相密度和水相密度,为孔板的流量风险系数,F为孔板开孔面积。

为了减少气体对孔板流量计的侵蚀,延长使用寿命,蒸汽孔板流量计配备了迷宫阀。迷宫阀是一种渐进式减压流量调节阀,包括阀体、减压总成、阀杆、阀垫片、填料阀套和支架。阀杆下端的阀芯为圆锥形,与阀腔内的阀管路形成密封配合;减压总成通过支架和支架下端的阀垫紧紧压在阀腔内的阀平面上。

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