关于锥形孔板流量计在气体计量中的应用案例

　　本装置采用孔板噪音法测量原理。两相流流过节流装置时在孔板两侧产生差压噪音（即差压脉动） 是两相流的固有特性，与两相流的流量质量含气率密度相关。噪音是由于相浓度在空间的随机分布所引起的，当流动遇有阻挡体（例如孔板） 造成扰动时，噪音的幅度将进一步增强。假设分散相浓度分布的方差正比于其平均相浓度，在不考虑阻挡体扰动的条件下，应用两相流分离流理论模型论证了节流装置差压方根噪音的方差近似正比于分散相流量，进而推导出利用噪音测量两相流流量的理论模型。这一论证预示了可以根据简单的理论模型用单一节流装置实现两相流测量。图1 为蒸汽两相流量计结构。

　　流型分析

　　根据流体的分相液速、气相体积分率和不同流型的关系分析，可以掌握流量计在现场的运行情况。以下对流态进行分析，由于该流量计是水平安装的，所以只分析水平流型。根据流型分类，现场蒸汽流形主要为分层流和雾状流，其他流形很少见，不是主要影响因素，通过安装整流器可以将流态调整规则，降低扰动性；同时整流器既有减小系统噪声的功能，也有使波动更加平稳，提高计量精度和减小流态扰动的功能。

　　技术改进

　　孔板流量计应用于两相流测量，只适应于干净介质。而蒸汽温度很高，降低了孔板的强度，蒸汽中除冷凝水外还存在脏物，很容易将开孔磨损或打坏。除对孔板节流件的锐角有损伤外，还容易在孔板前端形成堆积物影响测量。基于上述原因，经过长期室内及现场试验，研制出耐磨、自清洁的锥形孔板。图2 为流体流动方向对比图，图3 为改进后的模型和孔板图。

　　流量计算机及工作原理。

　　来自压力变送器和差压（流量） 变送器的4～20 mA 直流信号经I/V 转换变成1～5 V 直流电压信号，再经A/D 变换成数字量；机内设有实时钟表，定时采样得到的信号经数字滤波和估计获得计量参数的值，按照实用数学模型便可求得蒸汽流量及干度。

　　现场应用

　　计量性能测试

　　为了检验蒸汽流量计的计量性能，依据质量守恒定律，分析现场锅炉供汽和单井注汽工艺。新疆油田百重七油田安装了蒸汽流量计，采用将锅炉进水与蒸汽流量计计量单井注汽量进行比对，以确定孔板流量计的准确度等级，测量数据见表1。

　　蒸汽驱试验

　　年百重七油田进行蒸汽驱试验，在25 口注汽井上安装蒸汽流量计测量蒸汽流量和干度。在测量控制仪上能实时监测注汽的压力、温度和流量参数，计量性能满足生产需求，给稠油开采提供了准确可靠的计量数据，提高了稠油采收率。2012年在风城油田的SAGD 实验区应用推广。

　　提升稠油采收率

　　通过对单井注入蒸汽的计量，发现单井吸汽能力有很大差异，因此蒸汽计量对稠油开采很有必要。百重七蒸汽驱试验表明，根据地质生产要求控制好每口井的注汽量，给油井动态分析提供可靠的数据，能准确分析油井的情况，改变了传统无控制方式注汽模式。百重七油田汽驱井试验后采收率提高了6%。

　　结论及建议

　　锥形孔板流量计在稠油单井注汽中的应用，解决了常规流量计同时难以计量蒸汽流量和干度的问题，安装简单，操作方便。该流量计能实时测量单井注汽量和干度变化，能够适应不同范围干度和蒸汽的测量，给稠油开采地质动态分析提供了准确可靠的计量数据。根据蒸汽量的量程及非常大差压，为保证蒸汽流量和干度的测量准确度，建议非常小流量工作在非常大量程的3%以上。由于蒸汽温度和压力较高，针型阀门处的受压和温差较大，国产阀门性能相对较差，易泄漏，建议选用优质或进口品牌。