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蒸汽计量在稠油SAGD开采中的应用
关键字:流量计    日期:2018-10-15 14:50:14

摘要:传统标准孔板流量计应用广泛,但存在很多不足。首先经过对标准孔板蒸汽流量计在现场应用的误差剖析,找到对测量结果影响较大的影响因素。然后经过长期室内及现场试验,研制出耐磨、自清洁的锥形孔板,该设备结构弥补了传统孔板流量计的不足。锥型孔板流量计在稠油SAGD的现场应用统计数据显示,改进后的锥形蒸汽流量计能够准确的计量蒸汽流量和干度,测量误差大幅缩小,能够较好的适应SAGD高干度蒸汽计量的要求。

1蒸汽计量的发展概述

流量计的类型有很多,适合蒸汽计量应用的流量计有孔板流量计、透平流量计(包括旁通流量计)、变面积流量计、弹簧负载变面积流量计、直接在线(DIVA)变面积流量计、毕托管流量计、涡街流量计,每一种流量计都有自身的优缺点,此刻,测量蒸汽流量的仪表首要有涡轮流量计、差压式(孔板、均速管、弯管)流量计、分流旋翼式流量计等。

2标准孔板蒸汽流量计应用评价

2.1设备本身的影响

1)流出系数C。流出系数C是表征孔板节流装置特性的首要参数,是雷诺数Re和β的函数。流出系数C随着流量的增大而减小,实际流量越小于刻度流量,则C引起的流量误差会越大。相干文献计算得出,C的变化范围为±0.0197%%~±0.1791%,其对计量结果带来的误差很小。

2)蒸汽膨胀系数。差压式流量计产生一定的差压,在节流件的下游静压降低,因而出现流束膨胀,流束的这种膨胀使得节流装置的输出(差压)—输入(流量)关系产生同不可压缩流体之间的偏差,从而带来计量误差。膨胀系数的百分误差为)±4%。实际生产测得的压差一般在70~80kPa范围内,静压在8MPa左右。可计算出的误差约为0.04%,该误差可以忽略不计。

3)密度。在其他参数不变情况下,蒸气的流量与其密度的平方根成正比关系。从报表数据上得出,注气压力绝大局部分布在5~8MPa之间。运用回归方程可计算出注气压力5MPa8MPa时注入蒸汽密度分别为25.39kg/m342.58kg/m3,进而得到误差极值可达13.6%~29.5%,是蒸汽计量误差的首要来源之一。

4)孔板内径d和管径D。在计量水蒸气流量时,实际工况下的温度与设计工况温度的偏差会导致d的变化,从而带来计量误差,温度偏差越大,则d的变化越大,产生的计量误差也越大。以孔板材料1Crl8Ni9Ti为例,a=17.2×10-6/℃,SAGD实际劳动温度为270~300℃。则计算d带来的相对误差极值为0.052%~0.1%,可忽略不计。

2.2 劳动状态的影响

标准孔板在实际劳动过程中,被测量介质的各种参数(如温度、压力、密度、粘度等)与标准孔板的额定数值有所不同。如在常温附近时,若被测量介质为蒸汽,温度每变化10℃,蒸汽的密度则变化3%左右;在1个大气压下,被测蒸汽压力每变化10Pa,密度则变化10%左右。所以在用标准孔板测量蒸汽时,必须考虑蒸汽温度和压力的变化,实行适当的修正。

3改进的锥型孔板流量计

3.1锥型孔板流量计特点

为提高计量的准确性,对SAGD实验区经过长期室内及现场试验,研制出耐磨、自清洁的锥形孔板,确定了孔板噪声法在蒸汽干度、含赃物凝析天然气、含液煤层气中的应用,处置了标准节流元件测量的原有问题。该结构与标准孔板相比具有压损小、自清洁、抗磨损功能,节流件上、下游不会出现液相累积,幸免了液相断续经过节流件而导致很大附加阻力和差压波动,影响测量精度。独特的锥型孔板结构和厚度的增加能有用幸免孔板挠曲及气体冲刷(图1)。
标准孔板流量计与锥形孔板流量计对比图





3.2 稠油现场应用剖析

按照锥型孔板流量计在稠油SAGD的应用数据,将瞬时蒸汽流量与累计平均流量、瞬时干度与累计平均干度、瞬时蒸汽流量与锅炉流量、累计平均流量与锅炉流量、瞬时干度与锅炉干度、累计平均干度与锅炉干度、瞬时流量误差与累计流量误差、瞬时干度误差与累计平均干度误差绘成散点图(图2-5)。

从绘制的散点曲线图中可以看出,流量计的瞬时流量、瞬时干度根本能够代表累计流量和累计干度,二者之间误差较小;瞬时流量与累计流量曲线均与锅炉流量曲线一致;瞬时干度与累计平均干度曲线稍低于锅炉干度,瞬时流量对比误差与本次累计流量对比误差曲线趋势一致,瞬时干度对比误差与本次累计平均干度误差图曲线趋势一致。将瞬时值对比能够代表累计值对比,二者平均误差在0.3%,大局部误差在3%;单井累加流量值与锅炉流量累加值平均误差在2%以内,且分布较稳定,没有大的波动;单井干度平均值与锅炉干度平均值误差在8%以内。说明现场安装的蒸汽流量计能够准确的计量蒸汽流量和干度,能够较好的适应SAGD高干度蒸汽计量的要求。

4结论

1)传统标准孔板流量计应用广泛,但存在很多不足,经改进的锥型孔板则弥补了传统孔板流量计的不足。

2)稠油SAGD单井蒸汽计量总和与锅炉计量值之间存在一定误差,从数值上看,两者之间相差0~31.7t不等。从误差率来剖析,两者之间的误差率在0~9.8%之间波动,但是经过平均取值后其误差率已降至为0

3)锥型孔板流量计在稠油SAGD的现场应用数据表明,瞬时值对比能够代表累计值对比,二者平均误差在0.3%,大局部误差在3%;单井累加流量值与锅炉流量累加值平均误差在2%以内;单井干度平均值与锅炉干度平均值误差在8%以内。说明现场安装的蒸汽流量计能够准确的计量蒸汽流量和干度,能够较好适应SAGD高干度蒸汽计量的要求。

 

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