摘要：河南油田正在開展稠油注蒸汽熱采工藝中的濕蒸汽兩相流的計(jì)量技術(shù)研究。該項(xiàng)目技術(shù)指標(biāo)為：濕蒸汽兩相流計(jì)量誤差及干度分配誤差均≤15%。根據(jù)實(shí)際注汽參數(shù)對該油田蒸汽流量計(jì)的現(xiàn)場應(yīng)用進(jìn)行了評價(jià)，并就該油田稠油蒸汽計(jì)量技術(shù)的改造提出了方案。

河南油田稠油產(chǎn)量已由過去的6%增長到目前的約33%，稠油注蒸汽熱采工藝中的濕蒸汽兩相流的計(jì)量問題卻一直沒有得到有效地解決，給稠油注蒸汽熱采工藝的優(yōu)化和能源有效利用造成了一定的困難。為適應(yīng)稠油大規(guī)模開發(fā)需要，從根本上解決稠油注蒸汽熱采工藝中的濕蒸汽兩相流計(jì)量難題，從而為稠油注蒸汽熱采工藝的優(yōu)化、能源有效利用及評價(jià)注汽效果創(chuàng)造有利條件，開展稠油熱采注蒸汽高壓飽和濕蒸汽計(jì)量工藝配套技術(shù)研究與應(yīng)用工作是非常必要的。

河南下二門油田淺層系稠油注汽系統(tǒng)蒸汽流量計(jì)量與分配評價(jià)試驗(yàn)項(xiàng)目的主要研究內(nèi)容包括高壓飽和濕蒸汽兩相流計(jì)量與蒸汽干度分配技術(shù)應(yīng)用研究，及現(xiàn)有地面工藝(蒸汽吞吐開采)轉(zhuǎn)蒸汽驅(qū)開采后對地面系統(tǒng)適應(yīng)性的分析與評價(jià)。該項(xiàng)目技術(shù)指標(biāo)為：

①蒸汽兩相流計(jì)量誤差≤15%；

②蒸汽兩相流干度分配誤差≤15%。

1、蒸汽流量計(jì)現(xiàn)場應(yīng)用及評價(jià)

稠油油田采用注蒸汽開發(fā)，蒸汽計(jì)量儀表目前大都采用蒸汽雙相流量計(jì)，一次儀表采用差壓孔板。這種儀表容易產(chǎn)生零漂，造成地面蒸汽計(jì)量誤差大，且儀器容易損壞，調(diào)試、維修工作量大，現(xiàn)在大部分蒸汽雙相流量計(jì)已停用。目前稠油熱采高壓飽和濕蒸汽無計(jì)量環(huán)節(jié)，造成蒸汽分配不均，達(dá)不到注入要求和注汽效果，影響了注汽控制和效果評價(jià)，進(jìn)而影響稠油生產(chǎn)。濕蒸汽是一種兩相流體，給計(jì)量帶來很大困難。濕蒸汽的載熱率與質(zhì)量流量和干度有關(guān)，只有同時(shí)精確測得這兩個(gè)值才能得到準(zhǔn)確的載熱率。河南油田現(xiàn)有濕蒸汽流量計(jì)及多相流計(jì)量裝置的使用情況如下：

(1)GQ-98AP智能化濕蒸汽兩相流計(jì)量儀的應(yīng)用。該計(jì)量儀是由河南油田設(shè)計(jì)院與西安交通大學(xué)聯(lián)合研制的。在西安交通大學(xué)多相流**重點(diǎn)試驗(yàn)室的高溫高壓試驗(yàn)臺(tái)上曾進(jìn)行了大量的試驗(yàn)，得到了各種工況下的經(jīng)驗(yàn)公式，為單參數(shù)計(jì)量的實(shí)際應(yīng)用奠定了理論基礎(chǔ)。由此開發(fā)的智能濕蒸汽流量計(jì)現(xiàn)已成功地應(yīng)用于多個(gè)油田高壓井的測量。其采用的原理為濕蒸汽兩相流的單參數(shù)計(jì)量原理(在濕蒸汽兩相流流經(jīng)孔板或文丘利管的過程中，其載熱率是干度的弱相關(guān)函數(shù))。但該計(jì)量儀在使用過程中也存在一些問題：計(jì)量存在一定的誤差，維護(hù)工作難度較大，二次儀表不易配置。

(2)雙參數(shù)濕蒸汽兩相流計(jì)量儀的應(yīng)用。該計(jì)量儀所采用的原理采用測量濕蒸汽兩相流的總流量和干度雙參數(shù)計(jì)量原理。目前河南油田已使用12臺(tái)(套)，應(yīng)用效果尚需進(jìn)一步驗(yàn)證。

(3)孔板噪聲雙參數(shù)濕蒸汽兩相流計(jì)量儀的應(yīng)用。該計(jì)量儀所采用的原理為：孔板在兩相流中存在差壓噪音，這是兩相流動(dòng)的固有特征，也是兩相流流動(dòng)狀態(tài)信息的載體，因此可以用于兩相流測量，從而利用單一孔板實(shí)現(xiàn)兩相流雙參數(shù)測量。該計(jì)量儀在河南油田應(yīng)用效果尚需驗(yàn)證。

(4)SL-A Ⅲ型水蒸汽兩相流量計(jì)的應(yīng)用。該流量計(jì)是由勝利油田采油工藝研究院與西安交通大學(xué)聯(lián)合研制的。河南油田引進(jìn)了該儀表。它分兩部分組成：一部分由孔板擾動(dòng)體組成節(jié)流裝置，另一部分由變送系統(tǒng)裝置和智能二次表組成。該儀表設(shè)計(jì)為便攜式結(jié)構(gòu)，在測量時(shí)，儀表*二部分由高溫高壓金屬軟管連接到測量流程上，測完后可方便地卸下，從而實(shí)現(xiàn)一套二次儀表對多個(gè)測量點(diǎn)的測試，相對降低了測試費(fèi)用。二次表部分全部密封在一個(gè)手提箱內(nèi)，方便了現(xiàn)場使用。該儀表結(jié)構(gòu)緊湊，安裝連接方便，適用于野外巡回檢測。

根據(jù)實(shí)際注汽參數(shù)結(jié)果分析，可初步得出蒸汽流量計(jì)的誤差：干度的誤差在15%以內(nèi)，其中*大誤差13.2%，*小誤差9.0%；流量誤差則在30%以內(nèi)，誤差為-1.6%～25.5%；蒸汽兩相流計(jì)量總誤差5.8%～19.4%；蒸汽兩相流干度分配誤差9.0%～13.2%。蒸汽兩相流量計(jì)評價(jià)試驗(yàn)的工藝流程如圖1所示。

2、稠油注汽系統(tǒng)的適應(yīng)性分析

主要對河南油田某稠油注汽流程和單井注汽管網(wǎng)現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)查，進(jìn)而做出適應(yīng)性分析與評價(jià)。井樓零區(qū)、一二區(qū)、三區(qū)、七區(qū)(除七區(qū)南部)，古城B125、BQ10區(qū)，新莊與楊樓油田都采用計(jì)量站單井配汽流程；井樓油田七區(qū)南部、GQ3區(qū)，古城油田B125區(qū)及楊樓油田BQ26區(qū)注汽采用串糖糊蘆流程。河南稠油油田單井注汽管網(wǎng)適應(yīng)情況見表1。

蒸汽干度要求：必須確保井底蒸汽干度大于40%，井口干度50%～60%，鍋爐出口干度70%～75%；單井注汽及排液能力：單井排液能力達(dá)到40t/d時(shí)汽驅(qū)效果較好，產(chǎn)液量為60t/d，含水95%；產(chǎn)出液溫度：平均80℃～90℃，汽竄時(shí)溫度120℃～130℃，此時(shí)地質(zhì)要求關(guān)井；單井注汽量：單井注汽速度80t/d；注汽壓力：6～7MPa。經(jīng)初步分析，單井注汽管網(wǎng)能夠適應(yīng)蒸汽驅(qū)注汽要求。

3、稠油蒸汽計(jì)量技術(shù)的改造方案

河南油田針對蒸汽驅(qū)井口產(chǎn)出液平均80℃～90℃、汽串時(shí)溫度120℃～130℃(此時(shí)地質(zhì)要求關(guān)井)的LZ27區(qū)單井計(jì)量采用稱重式油井計(jì)量裝置，實(shí)現(xiàn)了單井產(chǎn)出液油氣比低、粘度大、輸油溫度高且?guī)鹤詣?dòng)連續(xù)計(jì)量。對井樓油田34#和35#計(jì)量站進(jìn)行改造，各站增加1套稱重式油井計(jì)量裝置。單井集輸與摻水管線、計(jì)量站集輸與摻水管線等能夠滿足蒸汽驅(qū)開采生產(chǎn)要求。因此4口注汽井分別安裝SL-AⅢ型水蒸汽兩相流量計(jì)量儀表，對單井注汽量、蒸汽干度進(jìn)行計(jì)量。

據(jù)了解，遼河油田齊40塊、克拉瑪依油田部分稠油區(qū)塊采用蒸汽驅(qū)開采方式。齊40塊產(chǎn)出液溫度大約為65℃～100℃，采用流量計(jì)、立式罐及稱重計(jì)量等方式。稱重式油井計(jì)量裝置對油氣比低、粘度大和輸油溫度高有較強(qiáng)的適應(yīng)性，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)帶壓連續(xù)自動(dòng)計(jì)量。下一步待地質(zhì)部門核定蒸汽驅(qū)產(chǎn)出液具體參數(shù)后，完成高溫單井產(chǎn)出液計(jì)量裝置的篩選工作。

4、結(jié)語

(1)河南下二門油田淺層系稠油注汽系統(tǒng)蒸汽流量計(jì)量與分配評價(jià)試驗(yàn)結(jié)果為：蒸汽兩相流量計(jì)誤差為5.8%～19.4%；蒸汽兩相流干度分配誤差為9.0%～13.2%。

(2)通過對稠油油田地面集輸、注汽系統(tǒng)工藝與設(shè)備現(xiàn)狀調(diào)查及初步分析，明確了與稠油單井集輸、注汽管網(wǎng)及單井計(jì)量系統(tǒng)相適應(yīng)的操作條件與能力。

(3)單井集輸與摻水管線、計(jì)量站集輸與摻水管線等能夠滿足蒸汽驅(qū)開采生產(chǎn)要求。

(4)注汽鍋爐注汽干度75%～80%、注汽壓力10MPa，能夠滿足LZ27區(qū)蒸汽驅(qū)注汽干度70%～75%、注汽壓力6～7MPa的要求。