辽河油田湿蒸汽计量与分配技术

辽河油田锦州采油厂

辽河油田湿蒸汽计量与分配技术

赵 龙

辽河油田锦州采油厂

在蒸汽发生器出口蒸汽质量得到保证的前提下，注入注汽井蒸汽的流量多少在很大程度上影响着汽驱井组的产量。由于湿蒸汽的密度是温度、压力、干度的函数，其变化只与这3个参数有关，要准确计算其流量就需要对这3个参数进行补偿。通过现场录取的数据来看，蒸汽流量比水流量平均每小时低0.89 t。注汽锅炉自用蒸汽雾化，干度取样水及冷却水每小时消耗约0.33 t，此差值实际为0.56 t。蒸汽流量计的额定压力为17.2MPa，额定温度为350℃，流量范围为0～23 t/h，流量误差为4.3%。

辽河油田；湿蒸汽；温度；压力；干度；计量

1 计量方案

稠油蒸汽驱技术被确定为主要的油田开发方式之一。在蒸汽发生器出口蒸汽质量得到保证的前提下，注入注汽井蒸汽的流量多少在很大程度上影响着汽驱井组的产量，这使得对单井注入蒸汽流量的测量十分重要，这属于汽、水两相流测量的问题。如何精确计量注汽单井的注汽量是稠油蒸汽驱的关键所在[1]。

根据前期对蒸汽流量计的试验结果，考虑蒸汽流量计的安装位置在野外，模拟信号传输距离较远，维护不便等诸多因素，确定蒸汽流量计采用高温高压智能一体化电容式涡街流量计及无线GPRS通讯方式。流量计由太阳能供电，瞬时流量、累积流量、介质温度等信号通过GPRS传送到仪表值班间的GPRS多路接收装置上（远程计量监控管理系统），实现对现场流量仪表诸多参数的监控与管理。

2 测量中温度、压力、干度的补偿

由于湿蒸汽的密度是温度、压力、干度的函数，其变化只与这3个参数有关[2-3]。要准确计算其流量就需要对这3个参数进行补偿。而饱和蒸汽中温度与压力是一一对应的关系，所以只需对这2个参数中的1个进行补偿，这里选择测量相对较容易的温度进行补偿。至于干度的补偿，由于干度计量的成本较高，而且本项目中的干度变化范围不太大（估计在60%～80%之间），所以把它作为一个可修改的定值处理，在仪表面板中可随时进行修改；也可将干度计信号或数据接入二次表内进行逐点准确的补偿，而且干度与密度的数学模型在热力学中已成为一个准确公式，采用经过温度、压力、干度补偿的V形锥体流量计进行精度测量可以满足生产管理的需要。在所有各种节流式差压流量计都使用同一形式的数学方程式，普遍适用的计算工况下实际流量的公式如式（1）、式（2）所示。只是在确定尺寸和具体实现流量方面，各种节流式流量计有某些微小的差别。对于V型内锥式节流装置，在式（1）或式（2）的流量计算公式中，应采用等效的开孔直径和等效的β值。对于VNZ流量计，应该用取代以上两式中的d2。

对于VNZ流量计应该用一个等效的 β值（βv）代入以上的式（1）和（2）取代原有的β值。这个工况下等效的β值即βv，可按如下公式求出

式中D为工况下测量管的内径（m）；dv为工况下尖锥体最大横截面处圆的直径（m）； βv为VNZ节流装置的等效直径比，无量纲。

可按下式计算dv

式中dv和D皆指在工况条件下的尺寸。

与孔板（或喷嘴）类同的节流件等效开孔直径

测量管中的设计压力可达4或6MPa。工作温度可达到370℃或更高（如640℃）。在V型内锥的下游能更好地实现流体的混合，它是一个良好的混合器。

3 现场应用

从辽河油田现场试验结果显示，该流量计在不同工况下，仪表输出频率信号较为稳定，证明电容式涡街流量计适用于湿蒸汽瞬时流量和累计流量的测量[4]。

通过现场录取的数据来看，蒸汽流量比水流量平均每小时低0.89 t。注汽锅炉自用蒸汽雾化，干度取样水及冷却水每小时消耗约0.33 t，此差值实际为0.56 t。蒸汽流量计的额定压力为17.2MPa，额定温度为350℃，流量范围为0～23 t/h，流量误差为4.3%。电容式涡街流量计的安全性、准确性、耐用性、抗振性、密封等性能目前基本满足锦45块蒸汽驱现场蒸汽计量的技术要求。锦45块第一批工业化转蒸汽驱共安装65套，通过现场录取的数据来看，正负误差在5%～3%，实现了人为定量控制注汽量。不用人工在现场抄录数据，实现了远程监控。

[1]李鹏华．稠油开采技术现状及展望[J]．油气田地面工程，2009，28（2）：9-10.

[2]沈平平，杨永智．温室气体在石油开采中资源化利用的科学问题[J]．天然气与石油，2006，8（3）：23-31.

[3]方云．稠油开采注汽锅炉与注汽管道热效率测试[J]．油气田地面工程，2008，27（2）：45-46.

[4]隋晖，张洪岐，刘立红，等．稠油开采中小型接转站流程改造[J]．油气田地面工程，2007，26（7）：14-15.

（栏目主持 杨 军）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.9.012

基金论文：国家自然科学基金（NSFC，51374266）资助。