稠油热采湿蒸汽汽水分离及等干度分配计量技术研究

稠油热采注汽锅炉多为直流锅炉,其产生的湿蒸汽干度≤80%,为了满足井底高干度蒸汽要求,设计球型汽水分离器,采用重力分离、离心分离及膜式分离原理,将蒸汽干度提高至95%以上,满足注汽要求。湿蒸汽为汽水二相流,蒸汽主干线和支线若采用侧三通,二管路内的蒸汽干度差别较大,直接影响各注汽井的注汽效果。采用正三通的入口或出口加装插入装置,可有效使二管路中蒸汽干度近视相等;当分支较多时(3-4路),设计加装整流器的球型等干度分配器,采用整流及对称性原理,实现各分支管路内蒸汽干度相等。同时,将标准孔板与文丘里管串联于湿蒸汽管道中,根据质量守恒定律,求解方程可计算出蒸汽质量流量与蒸汽干度,确保二相流计量的准确性及蒸汽干度的在线测量。通过湿蒸汽汽水分离及等干度分配计量技术研究,提高了注汽井的热采效果。

稠油热采蒸汽等干度分配技术

锅炉蒸汽等干度分配是基于相分离原理进行工作的,即分配到支路管线的两相流体由相分离后的2股流体组合而成,其中一股流体的干度较高,另一股流体的干度则较低。通过调节2股流体的比例实现流量分配和干度控制。在等干度分配中,该分配技术既适合于2条支路的分配,也适合任意多支线的分配;既可以实现等流量、等干度分配,也可以实现不同流量时的等干度分配。

稠油注汽管网蒸汽流量干度调控装置研究

为解决稠油注汽开采输汽主干线与分支管线连接处因相分离现象而造成的注汽井蒸汽流量和干度分配不均的问题,研制了蒸汽流量干度调控装置。装置主要由储液管、旁通管线、孔板、支管线和阀门等组成。室内试验表明,只要蒸汽通过孔板处产生的压差与旁通管线及调节阀上液体产生的摩阻压降保持平衡,对分支管蒸汽干度的控制基本上不受其蒸汽流速变化的影响;当装置入口蒸汽干度由20％～70％变化时,若流速及其它条件保持不变,则分支管蒸汽干度基本恒定。

注蒸汽管网等干度蒸汽分配技术

稠油油田各注蒸汽井通常由主干线经各支线供给蒸汽 ,干线和支线的连接点采用直通式三通 ,这种三通由于两个出口相对于入口在结构上不对称 ,造成蒸汽分配前后干度严重不均匀 ,影响区块注蒸汽的总体效果。介绍了美国现在注蒸汽用的死端三通的结构和蒸汽分配系统。死端三通与直通式三通相比 ,只是将两相蒸汽改由侧臂流入 ,两直臂流出。为了提高三通的等干度分配性能 ,在死端三通的入口或出口加装插入装置。虽然死端三通较直通式三通增加了较长的管线和插入装置 。

称重式蒸汽干度测量装置的设计

在工业生产和生活中,蒸汽干度是不可忽视的重要物理参数.现有的蒸汽干度测量方法有探针法、电容法、热线法、节流法、凝结法、蒸汽空气混合法和加热法等,采用这些方法的测量仪器或装置不是价格昂贵,就是装置复杂且测量精度低.在现有基础上对蒸汽干度测量方法进行了研究,设计了一种称重式蒸汽干度测量装置,介绍了测量装置的测量原理、组成和工作原理、使用方法及性能.

提高蒸汽分配系统中蒸汽干度的研究

方法运用湿饱和蒸汽汽水两相流在井口相分离及离子测定技术、热力学流动特性及热传递原理，研制出稠油井口蒸汽干度取样装置；优化选择适应新疆浅层稠油井场注汽管网特点的保温条件。目的解决目前国内稠油井口蒸汽干度不能广泛监测的问题；减少注汽管线热损失和压力损失，提高蒸汽分配系统中蒸汽干度；为油藏合理评价和管理提供依据。结果在克拉玛依油田九区稠油油藏进行了现场试验，结果表明，井口干度取样装置测量误差≤3％，另外，通过对保温结构进行优化，井口蒸汽干度损失平均为3．85％，管线热损失平均为8．23％。结论该井口干度取样装置测量误差小，造价低廉，安装简便，工艺可行。通过对保温条件进行优化，降低了蒸汽在管道输送中的热损失和干度损失，全面实现了石油天然气总公司下达的“八九八七”系统工程各项指标。

新型油田热采蒸汽流量干度计量仪

由于稠油的黏度大、流动性差、凝固点高等因素决定了稠油难以像稀油那样直接采出,因此在实际生产过程中,90%以上依靠蒸汽吞吐或蒸汽驱动进行稠油开采。但注入蒸汽的计量问题一直困扰着稠油生产,依靠人工经验计算的蒸汽注入量精度不高,因此在实际生产过程中造成蒸汽利用率低、浪费大等问题。新型油田热采蒸汽流量干度计量仪,采用分流分相式两相流体流量测量方法:从注汽管道提取一定比例的蒸汽,然后经过分离,分离出的蒸汽经过气体流量计进行计量,同时分离出的液体经过液体流量计,最终经过分离方程进行运算,计算出主管道蒸汽流量、干度、温度等一系列油田所需数据。此套计量仪所有计量参数精度可以达到5%以内。

SAGD注汽系统高干度湿蒸汽流量计量

SAGD注汽系统的湿蒸汽干度通常较高,注汽锅炉出口需要加装汽水分离装置,装置出口的水蒸汽干度能达到99%以上。考虑到沿程损失和干度降,注汽系统中水蒸汽的平均干度一般也超过95%。本文针对如此高干度的水蒸汽分析,当蒸汽体积占比通常达到98%以上时,可以简化计量,按照单相流体来设置流量计,既能降低工程投资,也能基本满足生产需求。

国外热采注蒸汽中计量和控制锅炉蒸汽干度的几种方法

胜利油田要增产原油，开采稠油是一项重要措施，目前注蒸汽是我油田开采稠油的唯一方法，而计量和控制锅炉蒸汽干度又是热采注蒸汽中的重要一环。

湿饱和蒸汽分配计量研究与试验

针对蒸汽双相流量计进行蒸汽计量存在的零点漂移,造成地面蒸汽计量误差大等问题,根据当流体在通过V锥节流装置时会造成局部收缩,在收缩处,流速增加,静压力降低,因此,在V锥前后将产生一定的压力差,通过测量该压力差达到测量流量的目的。研究表明该技术原理、相关设备完全能够完全满足生产需要,湿饱和蒸汽分配计量首次采用V锥流量计作为节流元件,解决了蒸汽驱两相流计量难题。湿饱和蒸汽分配计量提高了湿蒸汽质量流量及干度在线检测精度。

辽河油田湿蒸汽计量与分配技术

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%。

湿饱和蒸汽计量仪表检测装置分析与优化

利用全分离法建立了一套用于实流检定湿饱和蒸汽计量仪表性能的检测装置,通过汽水分离器将移动锅炉输出的湿饱和蒸汽进行分离,分离出饱和蒸汽和饱和水,分别对其进行参数计量,经过计算得出湿饱和蒸汽的流量、干度等参数。按照能量守恒计算出的不确定度为1%,与实验数据进行对比分析,实验数据的不确定度远大于计算不确定度。为此对装置入口与出口温度、压力值进行分析,发现该装置热量损失、压力损失严重,造成不确定度损失。需严格按照GB/T 14416—2010中锅炉蒸汽的采样方法将采样装置改为等速采样装置,同时按照标准调节取样流量,以保证等速取样;须将手持电导率仪测量方式更换为精度更高的化学法——氯根法(硝酸银容量法)来测定干度;系统数据采集设备以及算法的优化同样需要重新审视。

高干度注汽技术在SAGD开发中的应用

超稠油SAGD开发中，向直井注入蒸汽形成连续的蒸汽腔，蒸汽冷凝放出热量加热地下原油，而后与冷凝水依靠重力作用流入水平生产井被采出。注汽锅炉出口安装使用球型汽水分离器后，蒸汽干度由75％提高到95％以上，大大提高开采效果。同时，在集中注汽系统管网末端安装使用等干度蒸汽分配计量装置后，可以实现对每口注汽单井进行蒸汽分配和计量，从而为准确控制注汽速度及改善注汽效果提供强有力的保障。

蒸汽焓流量计量标准实验研究

工业蒸汽的热能计量需要解决干度测量和热能相关量值溯源等计量基础问题。在本文中,研究了焓流量计量标准蒸汽源。阐述了蒸汽焓流量的计量方法,基于热力学建立了蒸汽源焓流量与干度等参数量值确定的理论模型。介绍了焓流量计量标准实验装置的组成、对过热蒸汽加湿以获得湿蒸汽的设计方案和温度、压力、流量参数的测量方法。本装置可在DN50和DN80管路提供0.3～0.9 MPa、7～70 m/s的过热蒸汽流和0.85～1.00干度的饱和蒸气流,并能确定蒸汽源的干度、质量流量和体积流量、焓流量等量值,焓流量、干度和流量稳定性分别优于2%、0.5%和2%,扩展不确定度分别为0.8%、1%和0.5%。对实验装置性能和实验结果进行了讨论。该装置可用于蒸汽热能计量仪表的模型研究和性能试验。

湿蒸汽热能计量的实验研究

对可调干度蒸汽热能计量标准实验装置中蒸汽流干度和焓的计量进行实验研究.基于开口系热力学定律建立干度调节理论模型,采用一级加湿形成微过热度干蒸汽;二级加湿来调节和确定湿蒸汽干度量值;对压力、温度测量系统及加湿系统进行了改进,并对实验中漏热和热平衡进行理论建模与实验研究,采用两级加湿消除管线截面的温度梯度.实现了DN50和DN80两条管线上不同压力和流速条件下干度(0.85～1)可调与量值的确定,干度量值不确定度为1%(k=2).

新型蒸汽—水两相分配器

新型蒸汽—水分配器以四通为主要元件,利用蒸汽的相分离和重力分离现象进行蒸汽—水的分配,四通既起分配作用又起分离作用。该分配器最显著的优势在于蒸汽干度的自稳定性和可调节性,即在分配过程中气体流量与液体流量始终保持一定的比例关系,液体流量总是随气体流量的增减而增减,能够自动维持出口干度的稳定。解决了蒸汽—水两相流体的分配技术难题,达到了一炉注多井的干度和流量的注汽设计要求。

蒸汽计量技术在采油注汽系统中的应用

在热力采油中,为提高经济效益、降低热采成本、保证安全运行,需对蒸汽流量和干度进行实时监测并进行控制,蒸汽计量技术在注汽系统监测中起到重要作用。就蒸汽流量和蒸汽干度的测量,总结、比较了常用的测量方法,并综述了蒸汽流量、干度测量理论的研究进展,最后介绍了计量自动控制的研究与应用。

蒸汽计量技术在注汽锅炉中的应用

特种油开发公司主要从事超稠油的开采,主要利用注汽锅炉进行蒸汽吞吐的生产方式。生产实际中将对蒸汽的计量转化为对锅炉入口水的计量,忽略了流程中的流量损失,其方法简便可行,配套设备运行可靠。目前已经达到微机自动在线计量流量及干度的自动监测及调整,整套系统自动化程度高,运行稳定,维护简便。对蒸汽的直接计量正在进一步试验和改进中。

新型注蒸汽装置在SGDA试验中的应用及模拟

蒸汽驱辅助重力泄油是深层超稠油油藏蒸汽吞吐后进一步提高采收率的关键技术之一,而注蒸汽装置作为蒸汽驱试验的主要装置,直接影响蒸汽驱的开发效果。鉴于此,设计了新型注蒸汽试验装置,借助Fluent软件探究了SGDA试验中注蒸汽装置内蒸汽的形成及运移规律,并应用相似原理模拟油藏参数进行室内物模试验,进一步验证新型注蒸汽试验装置在重力辅助蒸汽驱试验中起到的效果。分析结果表明:整体试验条件下,沿管长方向,管道蒸汽干度最大值仅为55%,即试验过程中装置未处于高干度状态,热电偶在高温度下并不会有过载情况发生,新型注蒸汽试验装置安全可靠;随着入口质量流量的增大,蒸汽总流量逐渐增加,沿管长方向蒸汽量呈线性增长趋势。所得结论可为后续的稠油蒸汽驱相关试验提供理论依据。

软测量技术用于油田蒸汽计量

针对现有采用单一涡街流量计测量误差大,无法满足地质开发需要的情况,可采用基于机理分析的软测量方法对汽液两相流的高温蒸汽进行计量。在采用干度仪经过调校后得到的干度值仍无法满足精度要求时,可以定时在每次人工化验后向PLC手工输入干度值,并认为在两次化验间隔内干度不变,从而得到质量流量。利用生产过程中容易得到的过程变量,通过数学关系模型进行计算,采用编制的程序,遵循误差最小原则,实现对待测变量的测量或估计。软测量技术的应用也会极大地降低工业检测和控制系统的成本,提高系统的控制性能指标。