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油田中測量飽和蒸汽質量流量計的發展現狀


要針對國内能夠用(yòng)于測量油田中的高溫高壓飽(bǎo)和蒸汽質量流量的(de)流量計,綜述這些流量計的發展現狀、優(yōu)缺點(diǎn)、存在的問題、需要改進的地方以及其發展前景。一些前人在測量高溫高壓飽和蒸汽這種
随着我(wǒ)國石油工業的大規(guī)模發(fā)展,在石油開(kāi)采中,需要注入(rù)高溫高壓高幹度飽和水(shuǐ)蒸氣以提高原油采收率和油汽比,爲了提高稠油熱采經濟(jì)效益,需要(yào)精确測量飽和蒸汽的質量流量。

蒸汽流量測(cè)量在(zài)20世紀80年代以前普遍(biàn)采用标準(zhǔn)孔闆流量計,但從流量計儀表 發展狀況來看,它的應(yīng)用已經被很(hěn)多流量計(jì)所取代,随着科技的發展它的不足(zú)之處也都顯現了出(chū)來。目前,國(guó)際上測量飽和蒸汽的質量流量計還是一個很大的難題。國(guó)外普遍使用的(de)蒸(zhēng)汽質量流量計,隻能用來測量高溫高壓氣體的質(zhì)量(liàng)流量。但是對于飽和蒸汽的流量測量,其(qí)精度不高,能量損失也比較大。工程上對于測量飽和蒸汽常用的解(jiě)決方案是分離法,用汽水分離器(qì)分離成單相流體,再用單項流(liú)量(liàng)計進行測量。但此方法中的汽水分離器價格昂貴,油田上使用這種設備(bèi)也不是一台兩(liǎng)台就能解(jiě)決的問(wèn)題(tí),所以從造價上就限制了它的使用。

因此人們一直都在緻力于直接用來測量飽和蒸汽的質量流量計,現如今市場上制造(zào)的很多種類的流(liú)量計一般都是(shì)測量單相流體;也有一些可以測量(liàng)兩相流體(tǐ)的流量計,但技術還都很不成熟。下面就(jiù)來介紹一下目前我國常用來測量飽和(hé)蒸汽質量流量計的發展狀況。

渦街(jiē)流量計

渦街流量計的優點

測量飽(bǎo)和蒸汽最常用的(de)流量計。因無可動部件,可靠性高,結構簡單牢固,安裝維修方便,維護費低,應用範圍廣,壓力損失小(xiǎo),量程範圍寬,對飽和蒸汽(qì)測量量程比可達(dá)到30∶1等優點,使它的使用越來越普遍(biàn)化。

渦街流量計的缺點

它的使用也受一些條件的限制,必須遠離振動源和電磁幹擾較強的地方、對于直(zhí)管段(duàn)的配置前後直管段要求滿足渦街流量計的要求、在工業現場流量(liàng)計出口通向大(dà)氣、幹度的變化、壓力的經常(cháng)波動都會直接影響流量值(zhí)的測量,最主要的一個問題(tí)是不能長期保持校準特性。

應對措施

對于幹度問題,遇到(dào)蒸汽幹度低于85%的情況,目(mù)前的解決方法(fǎ)是在流量計出口側安裝溫度變送器,但在實際工(gōng)況确定蒸汽的幹度也很(hěn)困難,如果能夠改進蒸汽流量計入口處(chù)的(de)蒸汽(qì)品質,則能改進蒸汽流量(liàng)計的測量精度,油田中對于飽和(hé)蒸汽幹度的測量常用熱力學方法,而熱力學中的凝結法是現如今比較可行的一種測量幹度(dù)的方法;對于幹擾問題,應對流量計(jì)前後(hòu)管道作可靠的支撐設計。如管道振動不可避免(miǎn),應采用抗幹(gàn)擾能力強的差壓式流量計;對于流量計出口側通(tōng)向大氣的問題,解決方法(fǎ)是限制飽和蒸汽流速使(shǐ)之低于上(shàng)限或在上遊側前面加整流器,有條件的(de)也可以采用提高背壓的方法;對于壓力(lì)的(de)經(jīng)常波(bō)動,利用飽和蒸(zhēng)汽的密度與蒸汽的絕對壓力或蒸汽的工作(zuò)溫度之間一一對應的特點,通(tōng)過壓力或溫度(dù)參數間接修正(zhèng)流量(liàng)計顯(xiǎn)示出的數值,現在市場上的智能流量積算儀采用高性能AT89C52單片機來測量飽和蒸汽的瞬時流量和累計流(liú)量[7],并(bìng)能自動補償溫(wēn)度和壓力的變化。

以上各種方法雖(suī)然解決了使用渦街流量計中出現的問(wèn)題,但是同時也增大了各種儀器 間所帶來的誤差,據各單位反應也(yě)增(zēng)加了用戶的工作量(liàng),因此希(xī)望設計人員能夠開發(fā)出更爲先進的儀表來測(cè)量飽和蒸汽(qì)的(de)質量流量。盡管存在(zài)種種(zhǒng)問題,但是其發展迅速,在測量飽和蒸汽質(zhì)量流量的方面目(mù)前已(yǐ)成爲通用的(de)一類流(liú)量計。對于(yú)蒸汽測量的在線适時補償和計算公式的修正問(wèn)題,中石化公司所采(cǎi)用的三合一式多變量智能變送器将壓阻式絕壓傳感器 、電容(róng)式差壓傳感器、和四線制式RTD溫度模塊和爲一體,傳感器的電(diàn)子電路(lù)将過程變量直接轉化爲數字(zì)變量,可在傳感器内進行修正(zhèng)和補(bǔ)償,并有效地解決了這一(yī)問題,而且(qiě)不需要另配壓(yā)力變(biàn)送器和流量積算儀,簡化了測(cè)量系統,提高了系統的可維護(hù)性、可操作性、測量準确度。但是在應用中(zhōng)也存在一定的問題,當智能差壓變送選用的差壓量程檔較低時,對測量管路的要求(qiú)較高,任何細微(wēi)的漏洞都會對測量産生明顯的(de)影響。對(duì)流量的校驗隻(zhī)能依賴現有軟(ruǎn)件中的(de)流量計算模型(xíng)進行演算,模型本(běn)身的準确度如何,目前國家還沒有(yǒu)相關的檢驗标準。軟(ruǎn)件(jiàn)版本的升級較快,因此限制了(le)産(chǎn)品的推廣和使用,對(duì)用戶也造成了一定的困難。

渦(wō)街流量計在測量飽和蒸汽的(de)方面(miàn)還是正處(chù)于發(fā)展(zhǎn)中的流量計,無論是理論基礎還是實踐經驗都還存在一(yī)定的缺陷。實踐經驗需要通過長期的積(jī)累才能夠使它更加完善,因此,渦街流量(liàng)計的基礎研究工作(zuò)必須跟上,否則在使(shǐ)用中會出現很多意想不到的問題。近些年國内外工作者運用計算機仿真技術(shù),微電子技術(shù)以及先進的制造技術,在渦街流量計應用領域(yù)進行了大量的實驗(yàn)研究(jiū),并取得了一定的成果。國(guó)内外科研工作者通過實驗和數值仿真在改善旋渦發生體(tǐ)形狀和多旋渦(wō)發生體方面進行了一些有益的探索。 超聲波流量計

超聲波流量計的優點(diǎn)

近年來超聲波流量計在國外(wài)取得理論和實(shí)踐成功的基礎(chǔ)上,也積極投身國内市場。在石油領域,成(chéng)爲新型流量(liàng)計的主要品種(zhǒng)之(zhī)一。也可以用來測量蒸汽的(de)質(zhì)量流量,但前提條件(jiàn)是(shì)必須蒸汽幹度達到95%以上,這對油田來說是一個很大的(de)難度,因此要想使用氣體超聲波流量計來測量蒸汽的(de)質量流量必須首先提高蒸汽的(de)幹度。他的檢測方式分(fèn)爲傳播速度差法,多普勒法(fǎ),波速(sù)偏移法,噪(zào)聲(shēng)法,相關法等(děng)。由于是非接觸式儀表,可以不受流體的壓力,溫度,粘度和密度的影(yǐng)響相比較而言超聲波流量(liàng)計存在很多優點,量程比(bǐ)很大,沒有壓損(sǔn),維修維護(hù)率很低,精度(dù)很高,工藝管路複雜程(chéng)度也很低(dī)。

超聲波流量計的缺點

它所測流體(tǐ)溫度範圍受超聲波(bō)換(huàn)能器及(jí)換能器與管道(dào)之間的耦合材(cái)料耐溫程(chéng)度的限制,以及高溫下被(bèi)測流體傳聲速度的原始(shǐ)數據不全(quán)等等因素,另外它的測量線路比一般流量計複雜,因此隻有在集成電(diàn)路技術迅速發展的前提下才能得到實(shí)際的應用。總(zǒng)體來說技術還是(shì)不夠完善,因此現在市場上也限制了它的使用。目前(qián)我國隻能用于測量200℃以下的流體。近年來它也是發展(zhǎn)迅速的流量計(jì)之一。

分流旋翼(yì)式流量計

分流旋翼式(shì)流(liú)量計的優點

與差壓流量計一樣,都采用了标準孔(kǒng)闆節流(liú),不用外接(jiē)電源和二次(cì)儀表,能在現場或遠(yuǎn)傳顯示蒸汽質量流量的累計或瞬時(shí)值。需要壓力補償(cháng)裝置(zhì),也可(kě)以測(cè)量飽和蒸汽的質量流量(liàng)。

分流(liú)旋翼式流量計的缺點

但是飽和蒸汽的(de)密度必須一緻,在流(liú)量計(jì)的前端一般要求安裝過(guò)濾器,并且(qiě)需要正确選擇流量計的規格(gé),還需定期的檢修和(hé)維護,但是最主(zhǔ)要的一點是它的被測飽(bǎo)和蒸汽的幹度爲1,這(zhè)在油(yóu)田方面幾乎不可能達到的技術(shù),而且它的工作壓力也(yě)很低。種種條件限制了它在油田方(fāng)面的應用。因此隻(zhī)适用于中小企業的蒸汽計量(liàng)。

國内的(de)實驗研究

在我國國内(nèi)的實驗方面,對于氣液兩(liǎng)相流的複雜性我國可以直接測量出它的流量的實驗(yàn),中國石油大學的(de)萬勇等所編著的新型氣液兩相流(liú)的設(shè)計與實驗中,對水和(hé)空氣所進行的研究,提出了測量(liàng)兩相流(liú)的一種新(xīn)的流量計(jì),取得了不錯的實驗效果。西安交通大學的王棟、林宗(zōng)虎所研(yán)究的氣液兩相流體流量的分(fèn)流分項測量方法,将兩相(xiàng)流變(biàn)成單相流體, 取代昂(áng)貴(guì)的汽水分離器的方法,試驗中也取得了不錯的效(xiào)果。


從目前來看,使(shǐ)用(yòng)質(zhì)量流量計來測量(liàng)飽和蒸(zhēng)汽還有(yǒu)很多問題需(xū)要解決,對(duì)于質量流量計的設計、維護、安(ān)裝、使用、檢定等需要有(yǒu)技術标(biāo)準來執行(háng),而且無論是哪種流量計,在測量飽和蒸汽方面都要求幹度值非常高,因此要想是測量值更加準确(què)最可行的方法是提高蒸汽幹度,這樣在(zài)油田方面可供(gòng)選擇的流量計的範圍就廣一些。目前對于飽(bǎo)和蒸汽流(liú)量的測量還有待于進(jìn)一步研(yán)究,各種流量計還都有待于進一步(bù)完善。

 
發布時間:2015/5/11 該(gāi)信息已(yǐ)被浏覽3742次! 關閉窗口(kǒu)

 
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