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蒸汽弯管流量计在蒸汽测量中的成功应用

作者:江苏创辉自动化仪表有限公司
 
弯管型蒸汽流量计,单井蒸汽注入量的准确计量对油藏研究来说尤为重要,因此在九1—5区稠油开采初期,就尝试过双波纹流量计、热流计等蒸汽计量设备,但由于现场管理难度大、计量精度低、操作复杂等问题,使得蒸汽计量问题一直未能得到很好的解决。随着公司蒸汽驱开发规模的逐年扩大,特别是蒸汽驱后期如何有效提高汽驱采收率,关系到公司今后的发展,因而蒸汽的准确计量显得尤为重要。
方案确定
基于对现场实际情况的分析,确定了关于蒸汽计量的几个原则:分配管网能够对于汽液两相流进行等干度分配;对于单井的注入量可以调控;采用较先进的流量计,对蒸汽量的计量误差≤5%;计量二次仪表简单、明了、易操作;采用目前先进的保温材料使管线沿程热损失ZUI小。
智能弯管蒸汽流量计的测量原理
基本原理。弯管流量计是一种利用流体惯性离心力原理测量流量的差压式流量计量仪表,采用标准的90弯管作为流量传感器。弯管流量计以自由旋流理论描述了弯管流量计的特征参数、中心线的曲率半径R、弯管内径D、流体密度r、流体平均流速和流经弯管时的内外侧压力∠P这五个物理量间的关系。流体流经弯管时的流速分布如下图示

在进入弯管前为等流速分布,逐渐变为梯形分布,在45°达到梯形分布极限状态,此时弯管内側流速达到ZUI大值,外侧达到ZUI小值。流体流经弯管时,受管道约束,在弯管內作近似的圆周运动,通过测出弯管内、外侧的压差,上传终端仪器即可计算出流体的流速,进而计算出流体的流量值流量计的调整及再试验。为了进一步验证蒸汽流量对于单井蒸汽注入量及与锅炉的蒸汽输出量对比情况,份通过关停1口汽驱井进行蒸汽流量的测量,通过测试,说明单井蒸汽注入量与锅炉出口蒸汽量在误差的范围内,应用该蒸汽流量测量系统在九井组试验中是可行的。

弯管流量计能够准确计量的关键因素
弯管流量计能够准确计量的关键因素:湿饱和蒸汽经混相器后实现等于度分配;等干度分配后经迷宫式调节阀实现了控制、调节功能,同时实现了减
压,将液一汽两相变为单相流。以上这两条为弯管流量计能够准确计量起到了决定性作用。
智能弯管流量计与其它类似流量计对比
优点:结构相对简单,操作简单;弯管段没有任何插入件或附加的节流件,避免了管内流体流经时的压力损耗;弯管传感器耐磨损,对于微量磨损不敏感;对于蒸汽温度、压力、流速测量范围宽,受外界影响小;对于安装弯管传感器直管段要求不严格,一般前5D后2D,在安装位置受到限制情况下,可选择前2D后2D;计量仪表功能齐全,可以显示压力、温度、差压、流量;不足之处:一台计量仪表内录入10口井左右的弯管流量计数据,大面积推广时通用型受限制。迷宮式调节阀焊接时需亚弧焊打底,施工烦琐。

弯管型蒸汽流量计应用效果评价
经中石油西北节能检测中心对相关供汽站注汽锅炉水量进行测试,考虑到燃油蒸汽雾化及供热管网隔离闸阀关闭不严等原因,相对计量误差控制在预期的范围内。证明了在九井组提高采收率试验中应用弯管蒸汽流量计是可行的。由于单井蒸汽流量具有了测量系统,同时也具有等干度分配、调节、控制功能,对于单井的注汽量能够做到按照油井配注量进行。经过此次试验,也暴露了日常单井注汽上存在的问题,验证了不同井对于蒸汽的吸收能力不同,注入的蒸汽量不同,生产效果不同。

改进建议
单井全部安装蒸汽流量计,投入较高(3万元/每井),建议蒸汽计量流量计改为可拆卸式,减少投资。应用SzWG-1型弯管蒸汽流量计,相对误差在5%(双方约定的允许)范围内,为今后大面积扩大应用探索了一条可行之路。使得后期九井组试验的全面开展及配注计划的进行能够切实可行。蒸汽的准确计量,为油井动态分析提供了有力手段,为管理精细化奠定了基础。蒸汽等千度分配、调控、计量的成功应用为其它区块蒸汽吞吐、蒸汽驱提供了借鉴意见。

 
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