[01193510]稠油热采关键设备的核心技术研究及应用

油田专用注汽锅炉（也被称为油田专用湿蒸汽发生器）是稠油热采的关键设备,而注汽锅炉的安全运行、所产高温高压蒸汽的品质控制以及井口蒸汽的分配计量等问题是稠油注汽开采重要生产技术指标。稠油热采关键设备的核心技术研究及应用项目主要内容包括蒸汽干度在线检测与控制技术、注汽锅炉爆管预警技术和湿蒸汽分配计量技术的研究和应用。 1、注汽锅炉湿蒸汽干度在线检测技术 注汽锅炉给水被加热后体积发生膨胀,转变成湿饱和蒸汽。蒸汽的干度与流体的体积膨胀量之间存在着基本热力学函数关系,通过大量试验对函数关系进行修正,得到更为准确的蒸汽干度计算模型,即“体积变化”式蒸汽干度模型。 通过实时检测注汽锅炉的入口给水流量、出口管道中的蒸汽压力、蒸汽温度和蒸汽体积流量,将所测参数值代入“体积变化”式蒸汽干度模型中,计算得出蒸汽干度值,实现蒸汽干度的在线检测。 2、注汽锅炉防爆管预警技术 通过实时检测蒸汽压力来计算湿饱和蒸汽的理论蒸汽温度,再与实际检测的蒸汽温度作比较,经大量试验将比较值作出不同的安全评定区域（运行区、警示区、过热区）,并将蒸汽过热评定区域显示在人机界面中,同时提供蒸汽过热的声、光报警。 通过实时检测注汽锅炉给水入口和蒸汽出口的压力值,得出流体经过注汽锅炉的阻力降,再由大量试验得出的阻力降与炉管结垢速率间的非线性数学模型获知炉管的结垢状态,并给出合理的清管周期,给注汽锅炉爆管提供清管预警。 3、蒸汽分配计量技术 在蒸汽分流处安装撬装式蒸汽分配计量装置,装置内主管线分成多支管线,在主管线和每根分支管线上分别安装双V锥节流元件,同时检测每根管线上的蒸汽压力和蒸汽温度值。结合“体积变化”式蒸汽干度技术,通过大量试验建立了双V锥节流元件产生的两个压差值、蒸汽压力和蒸汽温度与蒸汽干度值之间的双V锥蒸汽干度计算模型,并对其进行必要的修正。根据模型中计算的蒸汽干度值和测得的蒸汽压力值计算工况条件下的蒸汽密度值,再由蒸汽密度值和单V锥节流元件蒸汽体积流量公式计算得出每根管线上的蒸汽质量流量值。分支管线上的蒸汽质量流量计量后,即可利用分支管线上的控制阀对蒸汽进行按需调配。