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蒸汽流量计量装置的原理
发表时间:2016-09-05 08:55 / 本文浏览次数:
 

1.油田蒸汽计量现状

蒸汽的计量问题一直困扰着稠油生产。目前,油井注汽主要方式是一台锅炉给多口单井注汽,稠油注汽系统的注汽流程对于同时注汽的油井流量采用平均法估 算,干度采用井口估算法,而无法得到准确的干度流量值。由于每口单井吸汽能力不同,且没有单井蒸汽计量设备,注入井内的蒸汽无法计量和控制,造成单井计划 蒸汽注入量与实际注入量不符,从而造成油井产能下降或汽窜等情况的出现,影响油井生产效果。

为了解决此问题,需要安装蒸汽流量计量装置,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。实现精细化注汽,从而提高注蒸汽的热效率,改善稠油开发效果。

2.蒸汽流量计量装置的计量原理

蒸汽流量计量装置如图一所示,它是差压式流量计的一种。简单的说,流体流经一个收缩截面,测量通过此截面的压差,由压差数据可计算通过孔板流量计的流体流量。计算公式如下:

    (2.1)

式中,qm为流经孔板流体的质量流量,C为流出系数,β为孔板开孔与管道内径比,ε为热膨胀系数,d为孔板内径,△P为孔板前后差压,ρ为工况下的流体密度。

同时由于蒸汽是一种特殊的两相流体,而孔板在两相流中存在着差压噪声,这是两相流动的固有特征,也是两相流流动状态信息 的载体,与两相流的流量质量含汽率密度相关,因而可以用于两相流测量,从而利用单一孔板实现两相流双参数测量,获取蒸汽中气相与液相的含量,更加精准的计 量和控制注入蒸汽流量。

图2.1 蒸汽孔板流量计

假设分散相浓度分布的方差正比于其平均相浓度,在不考虑阻挡体扰动的条件下,应用两相流分离流理论模型论证了节流装置差压方根噪音的方差近似正比于分散相流量。进而推导出利用噪音测量两相流流量的理论模型。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统计方差,,为孔板差压方根的统计方差,θ为比例系数,ρg、ρw分别为气相密度和水相密度,α为孔板的流量系数,F为孔板开孔面积。

为减小气体对孔板流量计的冲蚀,延长使用寿命,为蒸汽孔板流量计配套迷宫阀使用,迷宫阀是一种渐进减压式最小流量调节 阀,包括阀体、减压总成、阀杆、阀垫、填料阀套和支架,阀杆下端的阀芯为锥形,其与阀腔内的凡尔线构成密封配合;减压总成通过支架和支架下端的阀垫紧压在 阀腔内的凡尔平面上。通过锥形阀芯与凡尔线的密封配合,实现流道的关断严密;通过锥形阀芯与凡尔线之间的通径变化以及减压总成中的交错直角流道,使高压流 体中高速流动的分子经过通径变化和若干次流动方向的改变而产生撞击和摩擦,达到消耗其能量,最终实现减压,防止阀内空化气蚀的目的。

 

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