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湿蒸汽流量计量与分配技术
点击次数:1426 发布时间:2015-04-15

  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17.2 MPa,额定温度为350 ℃,流量范围为0~23 t/h,流量误差为4.3%。
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。如何计量注汽单井的注汽量是稠油蒸汽驱的关键所在。
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。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D2 -d2v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zui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
dˊ=βv·D
测量管中的设计压力可达4 或6 MPa。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。
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17.2 MPa,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*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。

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