热式气体质量流量计在火驱注井中的研发和运用

热式气体质量流量计在火驱注井中的研发和运用

    火驱注气井热式气体质量流量计的研发及运用,为掌握火驱注气井中各层系呼吸状况, 研发了一种根据恒温度差基本原理的热式气体质量流量计, 其特性是能够精确测量小总流量, 可靠性和可信性高,该仪器设备能够完成火驱注气井温度、工作压力、气体引入占比、液位、磁精准定位的检测, 对掌握火驱注气井矿井状况十分关键,当场数据信息说明, 该仪器测试实际效果优良。

    针对稠油采掘, 因为其粘度较高, 热采是比较必需的对策, 而可以提升石油采出程度所选用的热效的技术性便是火驱。火驱就是指将空气压缩引入地层中, 随后根据点火器加温地层。当做到一定温度时, 地层石油便会引燃, 造成驱替功效, 提升采出程度[1]。在其中, 气体是地层引燃的必备条件。
    在注气全过程中, 因为气体进到的层系不一样, 会对火烤预期目标造成不一样的危害。因而对火驱井中各层系的注气占比的分辨, 既能够掌握引入气体的动向, 又可以在地层引燃后, 分辨并检测地层的点燃状况。
1、气体流量测试基本原理：
热式气体质量流量计能够检测气体总流量、温度、工作压力、磁精准定位等主要参数, 其气体总流量的精确测量是根据对流换热的基本原理完成的。选用两只并列的铂热电阻做为摄像头, 一支为不加温的温度测量摄像头, 另一支为加温摄像头, 物质处在静态数据时, 让两只铂热电阻维持一定温度差。当物质流动性时, 被加温的铂热电阻的发热量被带去, 根据精确测量发热量转变来得到总流量尺寸状况。依照铂热电阻的加温方法能够分成恒温度差式和恒输出功率式二种热式气体质量流量计。热式气体质量流量计的优势是能够精确测量细微气体总流量、可靠性好、可信性高。
  流量测试能够掌握各层呼吸占比;温度完成检测铂热电阻完成, 能够体现火驱井井中温度模型, 分辨各层系点燃状况;稳定性测试体现井中工作压力模型, 气体蔓延到状况及其井中液位部位;磁精准定位明确井中各层深层等状况。总而言之, 热式气体质量流量计对掌握火驱注气井矿井状况十分关键。
2、蒸汽流量计：
2.1、蒸汽流量计电源电路：
    文中研发的是恒温度差式热式气体质量流量计。恒温度差的基本原理是根据意见反馈控制回路操纵加温的铂热电阻, 促使加温铂热电阻和精确测量气体本身温度值的另一个不加温铂热电阻中间维持稳定的温度差。当液体流动性时, 会带去加温铂热电阻上的发热量, 加温铂热电阻的温度会降低。这时, 根据增加电流量给加温铂热电阻加温, 该电流量就与气体的总流量正相关。
    仪器设备选用的关键CPUMCU是ADI企业的数据收集集成icADu C834, 为主板芯片 。ADu C834www.szyibiao.com內部集成化了双路单独的Σ-ΔADC, 在其中主通道ADC为24位, 輔助安全通道ADC为16位。根据双路单独的Σ-ΔADC, 完成了内温及其工作压力数据信号的收集, 根据MCU內部内置的单脉冲电子计数器进行磁精准定位的收集。
总流量的收集控制模块选用AD7799集成ic以及外围电路进行。AD7799具备3个差分信号键入安全通道, 在其中2个安全通道联接空气流量计, 并与ADu C834相接, 进行空气流量计的外温检测、流量测试及恒温度差操纵。
2.2、蒸汽流量计的程序流程：
蒸汽流量计的编程设计完成了电源电路的作用, 蒸汽流量计选用C语言进行程序流程撰写。该蒸汽流量计对矿井的总流量、工作压力、温度、磁精准定位开展数据收集并储存, 可以设定主要参数, 也可以被获取数据。
图上通讯方式包含主要参数的设定、主要参数的载入、储存数据信息的载入。通讯进行以后, 再次等候手机客户端的命令。
 取样方式能够完成矿井的总流量、工作压力、温度、磁精准定位等数据的采集。在其中温度、总流量的收集頻率是500 ms/次, 工作压力的收集頻率是1 s/次, 磁精准定位的收集頻率是50 ms/次。取样方式被设定为几段, 一段是休眠状态時间, 一段是收集時间。刚开始时系统软件进到休眠状态, 当休眠状态時间完毕时, 终断喊醒全部系统软件, 进而进到收集時间。当数据收集结束时, 系统软件完全开展睡眠质量, 已不被喊醒, 等候关闭电源并获取数据。
; 当充电电池关闭电源后再次通电时, 系统软件从头开始实行, 载入取样方案, 从头开始取样。
3、试验误差分析及解决：
在火驱注气井中, 数次应用热式气体质量流量计对引入各白边填充液段的气体总流量开展检测, 数据显示有检测偏差。经剖析, 偏差来源于关键有:自然环境温度、气体的环境湿度、仪器设备下发速率、仪器设备在油气井中方向。为了更好地将气体总流量的检测精确度操纵在3%之内。选用了以下方法来减少偏差:
1) 对于自然环境温度对检测精确度的危害。在仪器设备內部存在温漂校准表, 数据测试会开展温漂校准, 减少了温度对仪器设备流量测试产生的危害;
2) 对于气体的环境湿度对仪器设备量程的危害。因为热式流量测试基本原理, 在开展呼吸模型检测时, 气体的环境湿度越大, 发热量蒸发越快, 仪器设备量程会增大。为绕开这一要素产生的危害, 选用测算各层呼吸占比的方法, 而不是测算总流量值的方法来开展检测, 由于气体环境湿度在同一时间、同一地址基本一致。
3) 仪器设备下发速率产生的危害。当仪器设备下发时, 其方位与气体引入方位是一致的, 当速率越大时, 相对运动就越小, 仪器设备量程越大。速度量程是反向转变的。因而, 只有根据操纵下发速率来处理。仪器设备下发时, 其速率尽量维持较低均速, 才可以减少检测的偏差。
4) 一般状况下, 仪器设备紧贴着油气井内壁检测时比照处在油气井正中间检测时听获的量程要小。对于仪器设备在井中方向对仪器设备量程的危害, 选用牵正器将仪器设备固定不动在油气井正中间部位放入井中。
根据所述一系列的方法, 终究会仪器设备的流量测试精确度操纵在3%之内, 极大地提高了火驱注气井各层呼吸占比检测的精确度。
4、运用案例：
运用该检测仪对辽河油田某火驱注气井开展检测, 以728 m3/h的注供气量 (在标准大气压情况) 将气体引入油气井中, 油气井有1、2、3、4等4个白边填充液段, 选用该仪器测试气体引入每一个白边填充液的占比。仪器设备放入第一、2、3层时其量程缩小, 当抵达井中974 m时, 仪器设备由气体物质进到液體物质, 总流量量程增大 (在液體中, 液體比气体能带去大量的动能。因为液體的热传导比气体快, 因而蒸汽流量计没法迅速开展温度差赔偿, 造成其检测值大幅度扩大) 。因而11号层呼吸为0%。
各层的引入占比能够依据量程的尺寸误差开展测算。如:
计算方法
式中:ΔF1——2号层左右总流量值降低值;
ΔF2——2号层左右总流量值降低值;
ΔF3——3号层左右总流量值降低值
以此类推测算, 2号层占比为:38%, 2号层占比为:17%;3号层占比为45%。
5、总结：
选用恒温度差基本原理设计方案的热式气体质量流量计可以运用于火驱注气井中, 其检测結果能较精确地体现火驱注气井的温度、工作压力、总流量的转变, 也可以体现注气井各白边填充液段的注气占比。对火驱注气井打火有一定的指导作用。采用一系列对策后, 将仪器设备的流量测试精确度操纵在3%之内。当仪器设备进到液位后, 其量程会大幅度增大, 证实其不可以运用于液體中。具体运用说明, 该检测仪能不错地运用于火驱注气井流量测试。