[發明專利]一種蒸汽流量計量裝置及計量方法

有效

• 申請號: 201210006144.9
• 申請日: 2012-01-06
• 公開（公告）號: CN102435245A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發明（設計）人: 陳繼革;潘艷芝;吳國棟;吳治永
• 申請（專利權）人: 蘭州海默科技股份有限公司
• 主分類號: G01F1/88
• 分類號: G01F1/88
• 代理公司: 甘肅省知識產權事務中心 62100
• 代理人: 鮮林

技術領域

本發明涉及蒸汽流量及熱值的在線計量技術領域，特別在油田蒸汽驅動稠油生產過程中，可以用來實現對注入蒸汽進行實時計量的一種蒸汽流量計量裝置，本發明還包括使用該計量裝置計量蒸汽流量的計量方法。

背景技術

蒸汽是石油化工企業重要的二次能源，從企業效益出發，降低生產成本需要降低對蒸汽的消耗。談節能降耗，首先是能源計量，在油田蒸汽驅動稠油生產過程中,只有對注入蒸汽實施了準確計量，才能夠明確節能的量化指標。近年來，國內稠油資源的不斷勘探和開發，90%?以上依靠蒸汽吞吐或蒸汽驅動進行稠油開采，但由于注入蒸汽高溫高壓氣液夾帶的特殊性，在準確計量方面存在諸多困難，長期以來一直是流量測量中的老大難問題。目前，工業中通常采用渦街流量計、差壓式流量計（以孔板流量計為代表）或彎管流量計對蒸汽進行計量。計量蒸汽常用質量流量，質量流量大小與蒸汽的密度有關，而蒸汽的密度又直接受蒸汽的壓力及溫度的影響。在蒸汽計量過程中，隨著熱汽壓力及溫度的不斷變化，密度也隨著變化，使質量流量也隨著變化，如果計量儀表不能跟蹤這種變化，勢必造成較大的計量誤差。因此，在蒸汽計量過程中一般都通過壓力及溫度補償來達到密度補償。但由于蒸汽是比較特殊的介質，隨著工況如溫度、壓力的變化，單相性質的過熱蒸汽經常會轉變為飽和蒸汽，形成氣液兩相流介質，這樣就使得傳統的單相儀表很難實時反映這種變化，更不可能對“飽和蒸汽”和“飽和水”進行實時分別準確計量。

發明內容

本發明所要解決的技術問題就是克服傳統儀表不能實時跟蹤蒸汽計量中相變狀態，提供一種采用單能伽馬測蒸汽干度加文丘里測總質量流量的技術路線，可以直接實現在線測量蒸汽中汽液兩相的各自質量，從而得到總流量熱值的一種蒸汽流量計量裝置，本發明還提供使用該計量裝置計量蒸汽流量的計量方法。

本發明的技術問題通過下述技術方案解決：

本發明的第一種蒸汽計量裝置，包括一管線，管線入口裝一入口連接法蘭，入口連接法蘭之后的管線上依次裝有溫度變送器和壓力變送器，所述的管線為水平管線，所述水平管線上在壓力變送器之后連接文丘里，所述文丘里的入口上游或者喉部設一單能伽馬傳感器，所述文丘里上裝一差壓變送器，用以實時測量流體流過文丘里產生的差壓值，文丘里之后為管線出口。

本發明的第二種蒸汽計量裝置，包括一管線，管線入口端裝一入口連接法蘭，所述的管線為豎直管線，所述豎直管線上入口連接法蘭之后連接一入口盲三通，入口盲三通上依次裝有溫度變送器和壓力變送器，在壓力變送器之后連接文丘里，所述文丘里的入口上游或者喉部設一單能伽馬傳感器，所述文丘里上裝一差壓變送器，用以實時測量流體流過文丘里產生的差壓值，文丘里之后為管線出口。

本發明的第三種蒸汽計量裝置，包括一管線，管線入口端裝一入口連接法蘭，所述的管線為倒U型管線，所述倒U型管線上入口連接法蘭之后連接一入口盲三通，入口盲三通上依次裝有溫度變送器和壓力變送器，在壓力變送器之后連接文丘里，所述文丘里的入口上游或者喉部設一單能伽馬傳感器，所述文丘里上裝一差壓變送器，用以實時測量流體流過文丘里產生的差壓值，文丘里之后為管線出口。

所述的單能伽馬傳感器測量蒸汽截面相分率和蒸汽截面干度。

上述三種蒸汽計量裝置計量蒸汽的方法，包括以下步驟：

1）由單能伽馬傳感器測量飽和蒸汽相分率????????????????????????????????????????????????;

2）由壓力變送器和溫度變送器實時測量管道壓力和溫度；

3）計算飽和水和飽和蒸汽的密度，得到流體的混合密度??和蒸汽干度X；

4)利用文丘里管測量總流量差壓值，對測量的數據進行計算，求得總質量流量率?，飽和蒸汽流量率??和飽和水流量率?；

?5）對汽液相速度差帶來的測量飽和蒸汽流量率?和真實飽和蒸汽流量率的差值、飽和水流量率和真實飽和水流量率的差值采用汽液環狀流滑差解析解的方法進行補償。

所述的蒸汽干度通過伽馬射線吸收公式計算得到：

其中：?

表示物質水的質量吸收系數，與狀態無關；

：分別表示在線測量時和空管狀態下的伽馬射線計數；

?：伽馬射線穿過的距離；

?分別表示“飽和蒸汽”和“飽和水”的在線線性吸收系數

?分別表示“飽和蒸汽”和“飽和水”的在線密度

蒸汽的干度：

?所述的飽和蒸汽和飽和水的質量流量根據總質量流量和干度計算得到