本裝置采用孔板噪音法測量原理。兩相流流過節(jié)流裝置時在孔板兩側(cè)產(chǎn)生差壓噪音（即差壓脈動） 是兩相流的固有特性，與兩相流的流量質(zhì)量含氣率密度相關(guān)。噪音是由于相濃度在空間的隨機(jī)分布所引起的，當(dāng)流動遇有阻擋體（例如孔板） 造成擾動時，噪音的幅度將進(jìn)一步增強(qiáng)。假設(shè)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(yīng)用兩相流分離流理論模型論證了節(jié)流裝置差壓方根噪音的方差近似正比于分散相流量，進(jìn)而推導(dǎo)出利用噪音測量兩相流流量的理論模型。這一論證預(yù)示了可以根據(jù)簡單的理論模型用單一節(jié)流裝置實現(xiàn)兩相流測量。圖1 為蒸汽兩相流量計結(jié)構(gòu)。

1.2 流型分析
根據(jù)流體的分相液速、氣相體積分率和不同流型的關(guān)系分析，可以掌握流量計在現(xiàn)場的運(yùn)行情況。以下對流態(tài)進(jìn)行分析，由于該流量計是水平安裝的，所以只分析水平流型。根據(jù)流型分類，現(xiàn)場蒸汽流形主要為分層流和霧狀流，其他流形很少見，不是主要影響因素，通過安裝整流器可以將流態(tài)調(diào)整規(guī)則，降低擾動性；同時整流器既有減小系統(tǒng)噪聲的功能，也有使波動更加平穩(wěn)，提高計量精度和減小流態(tài)擾動的功能。

1.3 技術(shù)改進(jìn)
孔板流量計應(yīng)用于兩相流測量，只適應(yīng)于干凈介質(zhì)。而蒸汽溫度很高，降低了孔板的強(qiáng)度，蒸汽中除冷凝水外還存在臟物，很容易將開孔磨損或打壞。除對孔板節(jié)流件的銳角有損傷外，還容易在孔板前端形成堆積物影響測量。基于上述原因，經(jīng)過長期室內(nèi)及現(xiàn)場試驗，研制出耐磨、自清潔的錐形孔板。圖2 為流體流動方向?qū)Ρ葓D，圖3 為改進(jìn)后的模型和孔板圖。

2 流量計算機(jī)及工作原理。

來自壓力變送器和差壓（流量） 變送器的4～20 mA 直流信號經(jīng)I/V 轉(zhuǎn)換變成1～5 V 直流電壓信號，再經(jīng)A/D 變換成數(shù)字量；機(jī)內(nèi)設(shè)有實時鐘表，定時采樣得到的信號經(jīng)數(shù)字濾波和估計獲得計量參數(shù)的值，按照實用數(shù)學(xué)模型便可求得蒸汽流量及干度。

3 現(xiàn)場應(yīng)用
3.1 計量性能測試
為了檢驗蒸汽流量計的計量性能，依據(jù)質(zhì)量守恒定律，分析現(xiàn)場鍋爐供汽和單井注汽工藝。新疆油田百重七油田安裝了蒸汽流量計，采用將鍋爐進(jìn)水與蒸汽流量計計量單井注汽量進(jìn)行比對，以確定孔板流量計的準(zhǔn)確度等級，測量數(shù)據(jù)見表1。

3.2 蒸汽驅(qū)試驗
2010 年百重七油田進(jìn)行蒸汽驅(qū)試驗，在25 口注汽井上安裝蒸汽流量計測量蒸汽流量和干度。在測量控制儀上能實時監(jiān)測注汽的壓力、溫度和流量參數(shù)，計量性能滿足生產(chǎn)需求，給稠油開采提供了準(zhǔn)確可靠的計量數(shù)據(jù)，提高了稠油采收率。2012年在風(fēng)城油田的SAGD 實驗區(qū)應(yīng)用推廣。

3.3 提升稠油采收率
通過對單井注入蒸汽的計量，發(fā)現(xiàn)單井吸汽能力有很大差異，因此蒸汽計量對稠油開采很有必要。百重七蒸汽驅(qū)試驗表明，根據(jù)地質(zhì)生產(chǎn)要求控制好每口井的注汽量，給油井動態(tài)分析提供可靠的數(shù)據(jù)，能準(zhǔn)確分析油井的情況，改變了傳統(tǒng)無控制方式注汽模式。百重七油田汽驅(qū)井試驗后采收率提高了6%。

4 結(jié)論及建議
錐形孔板流量計在稠油單井注汽中的應(yīng)用，解決了常規(guī)流量計同時難以計量蒸汽流量和干度的問題，安裝簡單，操作方便。該流量計能實時測量單井注汽量和干度變化，能夠適應(yīng)不同范圍干度和蒸汽的測量，給稠油開采地質(zhì)動態(tài)分析提供了準(zhǔn)確可靠的計量數(shù)據(jù)。根據(jù)蒸汽量的量程及非常大差壓，為保證蒸汽流量和干度的測量準(zhǔn)確度，建議非常小流量工作在非常大量程的3%以上。由于蒸汽溫度和壓力較高，針型閥門處的受壓和溫差較大，國產(chǎn)閥門性能相對較差，易泄漏，建議選用優(yōu)質(zhì)或進(jìn)口品牌。

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