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油田汽水两相流双参数丈量外表使用

    热采法是最有用的收回稠油的办法,在稠油热采进程中,注入油井蒸汽的质量流量和干度,很大程度地影响着稠油的输出,这使得对注井蒸汽参数的丈量十分重要,这归于汽水两相流丈量的问题。
    在工业进程和科学研究中,两相流的检测一直是检测科学研究的一个焦点。Murdock等树立了孔板别离流模型,James等树立了改善的孔板均相流模型。以上两模型用两相密度比修正后,进一步提高了模型精度,并扩展了适用范围。
    两相活动是一个随机进程,两相流体中的相散布在空间和时刻上都是随机的。由此随机性在丈量进程中发生的噪声,如孔板差压脉动,是人们在两相流检测的实践中熟知的物理现象。但是,依据传统的丈量理论,此噪声仅仅是检测体系中的搅扰信号。依据现代检测理论的观念,噪声也是进程体系输出的一种信息。经过对噪声机理的剖析,树立噪声的核算滤波模型,便可获得与被检测变量相关的定量信息,然后树立噪声检测两相流的有用理论模型。
1、孔板差压噪声丈量汽水两相流的理论模型
   假定:汽液两相别离流过孔板;无相间动量交流;无相变进程;满意绝热条件。
由此得到理想化的孔板别离流模型为:
 
越小,差压噪声越大。
将式(3)的两头别离除以式(2)的两头,可得:
 
   式(5)、(6)即为使用孔板差压噪声丈量汽液两相流双参数(例如质量流量和干度)的理论模型。其物理含义清晰,方式十分简略,无须改换便可直接使用于微机外表。
    实测的汽水两相流孔板差压方根的相对核算方差(R),大者可达百分之几十,小者也有百分之几,关于干度改变的反响适当活络。
2、汽水两相流双参数丈量外表
    依据上述的模型,作者研制成功与单孔板配套的丈量外表。该外表中心是Intel 8098 CPU,装备32K ROM和8K RAM,还包含8个LED,8个按键以及微型打印机。一台开关稳压电源为外表和变送器供给电能。
    来自压力变送器差压变送器的4~20毫安直流信号经I/V转换成1~5伏电压信号,再经A/D改换成数字量。数字滤波和核算估量可得数学模型核算所需的P、 和 。并按压力P由相应子程序核算密度和热焓,然后算出汽水两相流的干度、质量流量和带着热量,并对流量和热量进行累积运算。键盘和LED用于常数设置和成果显现,微打可定时或当即打印成果。D/A接口输出干度信号,RS232接口可与上位机进行通讯。外表原理框图如图1所示。
 
图1 外表框图
3、外表在油田中的使用
    使用孔板丈量汽水两相流试验的78组数据,确认了份额系数 值。以下试验数据来自辽河油田的两个油井。表1显现了选用本外表和传统采样法所得的干度数据的不同。表2显现了选用本外表和传统博狗博彩测得的流量数据的不同。
[表1]


时刻

9:00

9:15

9:30

9:45

10:00

10:15

10:30

10:45

11:00

本外表

68

66

65

67

70

68

68

67

68

采样

73

73

73

74

75

74

74

75

75

差错(%)

5

7

?8

7

5

6

6

8

7

 [表2]


时刻

9:00

9:15

9:30

9:45

10:00

10:15

10:30

10:45

11:00

本外表

8.184

8.012

8.189

8.203

8.021

8.086

8.012

8.103

8.085

孔板流量

8.2

8.2

8.2

8.2

8.1

8.1

8.1

8.1

8.1

差错(%)

0.195

2.293

0.134

-0.04

0.975

0.173

1.086

-0.037

0.185

    从以上数据能够看出,外表测得的质量流量与直流锅炉的给水孔板流量比较较,差错小于5%;干度的差错小于10%。
4、定论
(1)在汽水两相流中的孔板差压噪声是因为两相流中相密度散布的不均匀性和孔板的相别离效应引起的。其差压噪声的方差包含着比较分和质量流量的信息。使用孔板噪声丈量汽水两相流干度和质量流量的理论模型,经试验证明与实践根本相符。然后完成了用单一孔板一起丈量汽水两相流双参数(干度和流量)。
(2)汽水两相流双参数丈量外表与传统外表比较,丈量差错根本相同,但结构简略,并且具有更强的性能指标。


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