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量技術(shù)研究。該項目技術(shù)指標(biāo)為：濕蒸汽兩相流計量誤差及干度分配誤差均≤15%。根據(jù)實際注汽參數(shù)對該油田蒸汽流量計的現(xiàn)場應(yīng)用進(jìn)行了評價，并就該油田稠油蒸汽計量技術(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)蒸汽流量計量與分配評價試驗項目的主要研究內(nèi)容包括高壓飽和濕蒸汽兩相流計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。該項目技術(shù)指標(biāo)為：

①蒸汽兩相流計量誤差≤15%；

②蒸汽兩相流干度分配誤差≤15%。

1、蒸汽流量計現(xiàn)場應(yīng)用及評價

稠油油田采用注蒸汽開發(fā)，蒸汽計量儀表目前大都采用蒸汽雙相流量計，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已停用。目前稠油熱采高壓飽和濕蒸汽無計量環(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，進(jìn)而影響稠油生產(chǎn)。濕蒸汽是一種兩相流體，給計量帶來很大困難。濕蒸汽的載熱率與質(zhì)量流量和干度有關(guān)，只有同時精確測得這兩個值才能得到準(zhǔn)確的載熱率。河南油田現(xiàn)有濕蒸汽流量計及多相流計量裝置的使用情況如下：

(1)GQ-98AP智能化濕蒸汽兩相流計量儀的應(yīng)用。該計量儀是由河南油田設(shè)計院與西安交通大學(xué)聯(lián)合研制的。在西安交通大學(xué)多相流**重點(diǎn)試驗室的高溫高壓試驗臺上曾進(jìn)行了大量的試驗，得到了各種工況下的經(jīng)驗公式，為單參數(shù)計量的實際應(yīng)用奠定了理論基礎(chǔ)。由此開發(fā)的智能濕蒸汽流量計現(xiàn)已成功地應(yīng)用于多個油田高壓井的測量。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))。但該計量儀在使用過程中也存在一些問題：計量存在一定的誤差，維護(hù)工作難度較大，二次儀表不易配置。

(2)雙參數(shù)濕蒸汽兩相流計量儀的應(yīng)用。該計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)計量原理。目前河南油田已使用12臺(套)，應(yīng)用效果尚需進(jìn)一步驗證。

(3)孔板噪聲雙參數(shù)濕蒸汽兩相流計量儀的應(yīng)用。該計量儀所采用的原理為：孔板在兩相流中存在差壓噪音，這是兩相流動的固有特征，也是兩相流流動狀態(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現(xiàn)兩相流雙參數(shù)測量。該計量儀在河南油田應(yīng)用效果尚需驗證。

(4)SL-A Ⅲ型水蒸汽兩相流量計的應(yīng)用。該流量計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)計為便攜式結(jié)構(gòu)，在測量時，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，從而實現(xiàn)一套二次儀表對多個測量點(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)實際注汽參數(shù)結(jié)果分析，可初步得出蒸汽流量計的誤差：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%。蒸汽兩相流量計評價試驗的工藝流程如圖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。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℃，汽竄時溫度120℃～130℃，此時地質(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℃、汽串時溫度120℃～130℃(此時地質(zhì)要求關(guān)井)的LZ27區(qū)單井計量采用稱重式油井計量裝置，實現(xiàn)了單井產(chǎn)出液油氣比低、粘度大、輸油溫度高且?guī)鹤詣舆B續(xù)計量。對井樓油田34#和35#計量站進(jìn)行改造，各站增加1套稱重式油井計量裝置。單井集輸與摻水管線、計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量儀表，對單井注汽量、蒸汽干度進(jìn)行計量。

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、立式罐及稱重計量等方式。稱重式油井計量裝置對油氣比低、粘度大和輸油溫度高有較強(qiáng)的適應(yīng)性，同時可實現(xiàn)帶壓連續(xù)自動計量。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)蒸汽流量計量與分配評價試驗結(jié)果為：蒸汽兩相流量計誤差為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。