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摘要：錐形孔板流量計在稠油單井注汽中的應(yīng)用，解決了常規(guī)流量計同時難以計量蒸汽流量和干度的問題，安裝簡單，操作方便。該流量計能實時測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量，給稠油開采地質(zhì)動態(tài)分析提供了準(zhǔn)確可靠的計量數(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年百重七油田進行蒸汽驅(qū)試驗，采收率提高了6%。
　　流量計測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蒸汽流量計量和干度測量屬于多相流測量技術(shù)的一個分支，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，因此一般多相流測量裝置不用于含水蒸汽干度的測量；④傳統(tǒng)孔板流量計因蒸汽溫度高，降低了孔板的強度，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量。
　　針對以上原因，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。
1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理
1.1測量技術(shù)
　　用節(jié)流式差壓流量計測量混相流流量早在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量上具有許多不同的特點，如混合物的密度不易確定，各相之間的流動速度不同，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)，因此混相流的測量精度很難提高。它針對測量對象采取專門結(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量原理。兩相流流過節(jié)流裝置時在孔板兩側(cè)產(chǎn)生差壓噪音（即差壓脈動）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分布所引起的，當(dāng)流動遇有阻擋體（例如孔板）造成擾動時，噪音的幅度將進一步增強。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，進而推導(dǎo)出利用噪音測量兩相流流量的理論模型。這一論證預(yù)示了可以根據(jù)簡單的理論模型用單一節(jié)流裝置實現(xiàn)兩相流測量。圖1為蒸汽兩相流量計結(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，可以掌握流量計在現(xiàn)場的運行情況。以下對流態(tài)進行分析，由于該流量計是水平安裝的，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，降低擾動性；同時整流器既有減小系統(tǒng)噪聲的功能，也有使波動更加平穩(wěn)，提高計量精度和減小流態(tài)擾動的功能。
1.3技術(shù)改進
　　孔板流量計應(yīng)用于兩相流測量，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量。基于上述原因，經(jīng)過長期室內(nèi)及現(xiàn)場試驗，研制出耐磨、自清潔的錐形孔板。
圖2為流體流動方向?qū)Ρ葓D，圖3為改進后的模型和孔板圖。

2流量計算機及工作原理
圖4為流量計算機原理示意圖。

　　來自壓力變送器和差壓（流量）變送器的4～20mA直流信號經(jīng)I/V轉(zhuǎn)換變成1～5V直流電壓信號，再經(jīng)A/D變換成數(shù)字量；機內(nèi)設(shè)有實時鐘表，定時采樣得到的信號經(jīng)數(shù)字濾波和估計獲得計量參數(shù)的值，按照實用數(shù)學(xué)模型便可求得蒸汽流量及干度。
3現(xiàn)場應(yīng)用
3.1計量性能測試
　　為了檢驗蒸汽流量計的計量性能，依據(jù)質(zhì)量守恒定律，分析現(xiàn)場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，采用將鍋爐進水與蒸汽流量計計量單井注汽量進行比對，以確定孔板流量計的精度等級，測量數(shù)據(jù)見表1。
3.2蒸汽驅(qū)試驗
　　2010年百重七油田進行蒸汽驅(qū)試驗，在25口注汽井上安裝蒸汽流量計測量蒸汽流量和干度。在測量控制儀上能實時監(jiān)測注汽的壓力、溫度和流量參數(shù)，計量性能滿足生產(chǎn)需求，給稠油開采提供了準(zhǔn)確可靠的計量數(shù)據(jù)，提高了稠油采收率。2012年在風(fēng)城油田的SAGD實驗區(qū)應(yīng)用推廣。
3.3提升稠油采收率
　　通過對單井注入蒸汽的計量，發(fā)現(xiàn)單井吸汽能力有很大差異，因此蒸汽計量對稠油開采很有必要。百重七蒸汽驅(qū)試驗表明，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)井試驗后采收率提高了6%。

4結(jié)論及建議
　　錐形孔板流量計在稠油單井注汽中的應(yīng)用，解決了常規(guī)流量計同時難以計量蒸汽流量和干度的問題，安裝簡單，操作方便。該流量計能實時測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量，給稠油開采地質(zhì)動態(tài)分析提供了準(zhǔn)確可靠的計量數(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量精度，建議最小流量工作在最大量程的3%以上。
　

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