熱式氣體質量流量計在火驅（qū）注井中的研發和運用

熱式氣體質量流量計在火驅注井中的研發和運用（yòng）

    火驅注（zhù）氣井（jǐng）熱式氣體質量（liàng）流量計（jì）的研發及運用,為掌握火驅注氣井中各層係呼吸狀況, 研發了一種根據恒溫度差基本原（yuán）理的熱式氣體質量流量計, 其特性是能夠精確測量小總流量, 可（kě）靠性和可信（xìn）性高,該（gāi）儀器設備能夠完成火驅注氣井溫（wēn）度、工作（zuò）壓力、氣體引入占比、液位（wèi）、磁精準定（dìng）位的檢測, 對掌握（wò）火驅注氣井礦（kuàng）井狀況十分（fèn）關鍵,當場（chǎng）數據信息說明, 該儀器測試實際效果優良。

    針對稠油采掘, 因（yīn）為其粘度較高, 熱采是比較（jiào）必需的對（duì）策, 而可以提升石油（yóu）采出程度所選（xuǎn）用的熱效的（de）技（jì）術性便是火驅。火驅就是指將空氣壓縮引入地層中, 隨後根據點火器加溫（wēn）地層（céng）。當做到一定溫度時, 地層石（shí）油便（biàn）會引燃（rán）, 造成驅替功效, 提升（shēng）采出程度[1]。在其中（zhōng）, 氣體是地（dì）層引燃的必備條件。
    在注氣全過程（chéng）中, 因為氣體進到的層係不一樣, 會對火烤預期目標造成不一樣的危害。因而（ér）對火驅井中各（gè）層係（xì）的注氣（qì）占比的分辨, 既能夠掌握引入氣體的動（dòng）向, 又可以在地層引（yǐn）燃後, 分辨並檢測地層（céng）的點（diǎn）燃狀（zhuàng）況。
1、氣（qì）體流量測試基本原理：
熱式氣體質量流量計能（néng）夠檢測氣（qì）體總流量、溫度、工（gōng）作壓力、磁精準（zhǔn）定位等主要參數, 其氣體（tǐ）總流量的（de）精確（què）測量是根（gēn）據（jù）對流換熱的基本原理完成的。選用兩隻並列的鉑熱電阻做（zuò）為攝（shè）像頭, 一支為不加溫的溫（wēn）度測量攝像頭, 另一支為加溫攝像頭, 物質處在靜態數據時, 讓兩隻鉑熱電阻維持一定溫度（dù）差（chà）。當物質流動性時, 被加溫的鉑熱電阻的（de）發熱量被（bèi）帶去, 根據（jù）精確測量（liàng）發熱量轉變來得到總流量尺寸狀況。依照鉑（bó）熱電阻的（de）加（jiā）溫方法能夠分成恒溫度差式和恒輸（shū）出功（gōng）率式二種熱式氣（qì）體質量流量計。熱（rè）式（shì）氣體質量流量計的優（yōu）勢是能夠精確測量細微氣體總流量、可靠性好、可信性高。
  流量測試能夠掌握各層呼吸占比;溫度完成檢測鉑熱電（diàn）阻完成, 能夠體現火驅井井中溫度模（mó）型, 分辨各層係點燃狀況（kuàng）;穩定性測試體現井中工作壓（yā）力模型, 氣體蔓延到狀況及其井中液位部位;磁精準定位明確井中各層深層等狀況（kuàng）。總而言之, 熱式氣體質量流量計對掌握火驅注氣井礦井狀況十分（fèn）關鍵。
2、蒸汽流量計：
2.1、蒸（zhēng）汽流量計電源電路：
    文中研發的是恒溫度差式熱式氣體質量流量計。恒溫度差的（de）基本原理是根據意見反（fǎn）饋控製回路操（cāo）縱加溫的鉑（bó）熱（rè）電阻, 促（cù）使加溫鉑熱電阻和精確測量（liàng）氣體本身溫度（dù）值的另一個不加溫鉑熱電阻中間維持穩定的溫（wēn）度差。當液體流動性時, 會帶去加溫鉑熱電阻上（shàng）的發熱量, 加（jiā）溫鉑熱電阻的溫度會降低。這時, 根據增加電流量給加溫鉑（bó）熱電阻加溫, 該電流量就與氣體的總流量正相關（guān）。
    儀器設備選用的關鍵CPUMCU是ADI企業的數據收集集成icADu C834, 為主板芯片 。ADu C834www.szyibiao.com內部集成化了雙路單獨的Σ-ΔADC, 在其中主通道（dào）ADC為24位, 輔助安全通道ADC為（wéi）16位。根據雙路單獨的Σ-ΔADC, 完成了內溫及（jí）其工作（zuò）壓力數據信號的收集, 根據MCU內部內置的單脈衝（chōng）電（diàn）子（zǐ）計數器進行（háng）磁精準定位的收（shōu）集。
總流量的收集控製模塊選用AD7799集成ic以及（jí）外圍電路進行。AD7799具備3個（gè）差分信號鍵（jiàn）入安全通（tōng）道, 在其中2個安（ān）全通道聯接（jiē）空氣流量計, 並與ADu C834相（xiàng）接, 進行空氣流量計的外溫檢測、流量測試及恒溫度差操縱。
2.2、蒸汽流量計的程序流程：
蒸汽流量計的編程設計完（wán）成了電源電路的作用, 蒸（zhēng）汽流量計選用C語（yǔ）言進行程序流程撰寫。該蒸汽流量計（jì）對礦井的總流（liú）量、工作壓力、溫度、磁精準定位開展數（shù）據收集並儲存（cún）, 可以設定主（zhǔ）要參數, 也可以被獲取（qǔ）數據。
圖上通訊方式包含主（zhǔ）要參數的（de）設定、主要參數的載入、儲存數據信息的載入。通訊進行以後, 再次等候手機客戶端的命令。
 取樣方式能夠完成礦井的總（zǒng）流量、工作壓力、溫度、磁精準定位等數據的采集。在其中溫度、總（zǒng）流量的收集頻（pín）率是500 ms/次（cì）, 工作壓力的（de）收集頻率是1 s/次, 磁精準定位的收集（jí）頻率是50 ms/次（cì）。取樣方式被設定為幾段, 一段是休眠狀態時間, 一段是收集時間。剛開始時係統（tǒng）軟件進到休眠狀態, 當休眠狀態時間完畢時, 終斷喊（hǎn）醒全部係統軟件, 進而進到收集時間。當數據收集（jí）結束時, 係統軟件完全開展睡眠質量, 已不被喊醒, 等（děng）候（hòu）關（guān）閉（bì）電源並獲取（qǔ）數據。
; 當充電電池（chí）關閉電源後再次通電時, 係統軟件從頭開（kāi）始實行, 載入取樣方案, 從頭（tóu）開始取樣。
3、試驗誤差分析及解決：
在火驅注氣井中, 數次應用熱（rè）式氣體質量流量計對引入各白邊填充（chōng）液段的氣體總（zǒng）流量開展檢（jiǎn）測（cè）, 數據顯示有（yǒu）檢測（cè）偏差。經剖析, 偏差來源於關鍵有（yǒu）:自（zì）然環境溫度、氣體的環境濕度、儀器設備下發速率、儀器設備在油氣井中方向。為了更好地將氣體總流量的檢測精確度操縱在（zài）3%之內。選用（yòng）了以下方法來減少偏差:
1) 對於自（zì）然（rán）環（huán）境溫度對檢測精確度的危害。在儀（yí）器設備內部存在溫漂校準表, 數據（jù）測試會開展溫漂校準（zhǔn）, 減少了溫度對儀器設備流量測試產（chǎn）生的危害;
2) 對（duì）於氣體的環（huán）境濕度對儀器設備量程的危害。因為熱式流量測試基本原理, 在開展呼吸模型檢測時, 氣體的環境濕度越大, 發熱量蒸發越快, 儀器設備（bèi）量（liàng）程會增大。為繞開這一要素產生的危害, 選用測算各層呼吸占比的方法, 而不是測算總流量（liàng）值的方法來開展檢測, 由於（yú）氣體環境濕度在同一時間、同一（yī）地址基本一致。
3) 儀器設備下發速率產生的危害。當儀器設（shè）備下發時, 其方位與氣體引入方位是一致（zhì）的, 當速率越大時, 相對運動就越小（xiǎo）, 儀器設備量程越大。速度量程是（shì）反向轉變的。因而, 隻有根據操縱下發速率來處（chù）理。儀器設備下發時, 其速率盡量維（wéi）持較低均速, 才可以減少檢測的偏差。
4) 一般狀況下, 儀器設備緊貼著（zhe）油氣井內壁檢測時比照處在油氣井正中間檢測時聽獲的量程要小。對於儀器設備在井中（zhōng）方向對儀器設備量程的危害, 選用牽（qiān）正（zhèng）器將儀器設備固（gù）定不動在油氣井正中間部（bù）位放入井中。
根（gēn）據所述一係列的方法, 終究（jiū）會儀器設備的流量測試精確度操縱在3%之內, 極大地提高了火驅注氣井各層呼吸占比檢測的精確度。
4、運用案例：
運用該檢測儀對遼河油田某火驅注氣井開（kāi）展檢測, 以728 m3/h的注供氣量 (在標準大氣壓情況) 將氣體引入油氣井（jǐng）中, 油氣井（jǐng）有1、2、3、4等4個（gè）白（bái）邊填充液段（duàn）, 選（xuǎn）用該儀器（qì）測試氣體引入每一個白邊填充液的（de）占比。儀器設備放入第一、2、3層時其量（liàng）程縮小, 當抵達井中974 m時, 儀器設備由氣（qì）體物質進到液體物質, 總（zǒng）流量量程增大 (在液體中, 液體比氣體能帶去大量的（de）動能。因為液（yè）體（tǐ）的熱傳（chuán）導比氣體快, 因而（ér）蒸汽流量計沒法迅（xùn）速開（kāi）展溫度差賠償, 造成其檢測值大幅（fú）度擴（kuò）大) 。因而11號層呼吸為0%。
各層的引入占比能夠依據量程的尺寸（cùn）誤差開展測（cè）算。如:
計算方法
式中:ΔF1——2號層左右總（zǒng）流（liú）量值降低值;
ΔF2——2號層左右總流量值降低值;
ΔF3——3號層左右總流量值降低值
以此類推測算, 2號層占比為:38%, 2號層占比為:17%;3號層占比為45%。
5、總結：
選用（yòng）恒（héng）溫度差基本原理設計方案的熱式氣體質（zhì）量（liàng）流量計可以運用於火驅注氣井中, 其檢測結果能較精確（què）地體現火驅注氣井的溫度、工作壓力、總（zǒng）流量的轉變, 也可以體現注氣井各白邊填充液（yè）段（duàn）的注氣占（zhàn）比。對火驅注氣井打火有（yǒu）一定的（de）指導作用。采用一係列對策後, 將儀器設備的流（liú）量測試精確（què）度操縱在3%之（zhī）內。當儀器設備進到液位後, 其量程會大幅度增（zēng）大, 證實其不可以運（yùn）用於（yú）液體中。具體運用說明, 該檢測儀能不錯地運用（yòng）於火驅注氣井流量測試。