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          蒸汽流量計量裝置的原理

          發布者:蒸汽流量計量     來源:   時間:2019-04-29  

           1.油田蒸汽計量現狀

          蒸汽的計量問題一直困擾著稠油生產。目前,油井注汽主要方式是一臺鍋爐給多口單井注汽,稠油注汽系統的注汽流程對于同時注汽的油井流量采用平均法估 算,干度采用井口估算法,而無法得到準確的干度流量值。由于每口單井吸汽能力不同,且沒有單井蒸汽計量設備,注入井內的蒸汽無法計量和控制,造成單井計劃 蒸汽注入量與實際注入量不符,從而造成油井產能下降或汽竄等情況的出現,影響油井生產效果。

          為了解決此問題,需要安裝蒸汽流量計量裝置,實現對單井注入的蒸汽流量的計量與控制,確保單井按需按量注汽,避免偏注、汽竄等現象。實現精細化注汽,從而提高注蒸汽的熱效率,改善稠油開發效果。

          2.蒸汽流量計量裝置的計量原理

          蒸汽流量計量裝置如圖一所示,它是差壓式流量計的一種。簡單的說,流體流經一個收縮截面,測量通過此截面的壓差,由壓差數據可計算通過孔板流量計的流體流量。計算公式如下:

              (2.1)

          式中,qm為流經孔板流體的質量流量,C為流出系數,β為孔板開孔與管道內徑比,ε為熱膨脹系數,d為孔板內徑,△P為孔板前后差壓,ρ為工況下的流體密度。

          同時由于蒸汽是一種特殊的兩相流體,而孔板在兩相流中存在著差壓噪聲,這是兩相流動的固有特征,也是兩相流流動狀態信息 的載體,與兩相流的流量質量含汽率密度相關,因而可以用于兩相流測量,從而利用單一孔板實現兩相流雙參數測量,獲取蒸汽中氣相與液相的含量,更加精準的計 量和控制注入蒸汽流量。

          圖2.1 蒸汽孔板流量計

          假設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,應用兩相流分離流理論模型論證了節流裝置差壓方根噪音的方差近似正比于分散相流量。進而推導出利用噪音測量兩相流流量的理論模型。計算公式如下:

              (2.2)

              (2.3)

          式中X為質量含氣率(干度),R為孔板的差壓方根的相對統計方差,,為孔板差壓方根的統計方差,θ為比例系數,ρg、ρw分別為氣相密度和水相密度,α為孔板的流量系數,F為孔板開孔面積。

          為減小氣體對孔板流量計的沖蝕,延長使用壽命,為蒸汽孔板流量計配套迷宮閥使用,迷宮閥是一種漸進減壓式最小流量調節 閥,包括閥體、減壓總成、閥桿、閥墊、填料閥套和支架,閥桿下端的閥芯為錐形,其與閥腔內的凡爾線構成密封配合;減壓總成通過支架和支架下端的閥墊緊壓在 閥腔內的凡爾平面上。通過錐形閥芯與凡爾線的密封配合,實現流道的關斷嚴密;通過錐形閥芯與凡爾線之間的通徑變化以及減壓總成中的交錯直角流道,使高壓流 體中高速流動的分子經過通徑變化和若干次流動方向的改變而產生撞擊和摩擦,達到消耗其能量,最終實現減壓,防止閥內空化氣蝕的目的。


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