熱式氣體質量流量計在火驅注井中的研發和運用

熱（rè）式（shì）氣（qì）體質量流量計（jì）在火驅注井中的研發（fā）和運用

    火驅注氣（qì）井熱式氣體質量流量（liàng）計的研發及運用（yòng）,為掌握火驅注氣井中各（gè）層係呼（hū）吸狀況, 研發了一種根據恒溫度差基本原理的熱式氣體質量流量（liàng）計, 其特性是能夠精確（què）測量小總流量, 可靠性和（hé）可信性高（gāo）,該儀器設備能夠完成火驅注氣井溫度、工作壓力、氣體引入占比、液位、磁精準定（dìng）位的檢（jiǎn）測, 對掌握火驅注氣井礦井狀況十分關鍵,當場數據信息說明, 該儀器測試實際效果優良（liáng）。

    針對稠油采掘, 因（yīn）為其粘度較高（gāo）, 熱采是比較必需的（de）對策, 而可以提升石油采出程度所（suǒ）選用的熱效的技術性（xìng）便是火驅。火驅就是指將空氣壓縮引入地（dì）層中, 隨後根據點火器加溫地層。當做到一定溫度時（shí）, 地層石油便會引燃, 造成驅替功效, 提升采出程度[1]。在其中, 氣體是地層引燃的必備條（tiáo）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（yàng）的危（wēi）害。因（yīn）而對火驅井中各層係的注氣占比的（de）分辨, 既能夠掌（zhǎng）握引入氣體的動向, 又可以在地層引燃後, 分辨並（bìng）檢測（cè）地層（céng）的點燃（rán）狀（zhuàng）況。
1、氣體流（liú）量測試基本原（yuán）理：
熱式氣體質量流量計能夠檢測氣體總流量、溫度、工（gōng）作壓力、磁精準定位等主要參數, 其氣體總流量的精確（què）測量是根據對流換熱的基（jī）本原理完成（chéng）的。選用兩隻並列的鉑熱電（diàn）阻做為攝像頭, 一支為不（bú）加溫的溫度測量攝像頭, 另一支為加溫攝像頭, 物質（zhì）處在靜態數據時, 讓兩隻鉑熱電阻（zǔ）維持（chí）一定溫（wēn）度差。當物質流動性時, 被加（jiā）溫的（de）鉑熱電阻的發熱量被帶去, 根據精確測量發熱量轉（zhuǎn）變來得到總流量尺寸狀況。依照鉑熱電阻的加溫方（fāng）法能夠分成恒溫度差式和恒輸出功率式二種熱式氣體（tǐ）質量流量計。熱式氣體質量流量計的優勢是能夠精確測量（liàng）細微氣體總流量、可靠性好、可（kě）信性高。
  流（liú）量測試能夠掌（zhǎng）握各層呼吸占比;溫度完成檢測鉑（bó）熱電阻完成, 能夠體現火驅（qū）井井中溫度模型（xíng）, 分辨各層（céng）係（xì）點燃狀況;穩定性測試體現井中工作壓力模型, 氣體蔓延（yán）到狀況及其井中（zhōng）液位部位;磁精準定位明確井中各（gè）層深層等狀況。總而言之, 熱式氣體質量流量計對掌（zhǎng）握火驅注氣井（jǐng）礦井狀況十分關鍵。
2、蒸汽流量計：
2.1、蒸汽流量計（jì）電源電路：
    文中研發的是恒（héng）溫度差式熱式（shì）氣體質量流量計。恒溫度差的基本原理是根據意見反饋控製回（huí）路操縱加溫的鉑熱電阻, 促使加溫鉑熱（rè）電阻（zǔ）和精確測量氣體本身溫度值的（de）另一個不加溫鉑熱電阻中間維持穩定（dìng）的（de）溫度差。當液體流動性時, 會帶去加溫鉑熱電阻上的發熱量, 加溫鉑熱電阻的溫度會降低（dī）。這時（shí）, 根據增加（jiā）電（diàn）流量給加溫（wēn）鉑熱電阻（zǔ）加溫, 該電流量就與氣體的總流（liú）量正相關。
    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（shuāng）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16位。根據雙路單獨（dú）的Σ-ΔADC, 完成（chéng）了內溫及（jí）其工作壓力數據信號的（de）收集, 根據MCU內（nà）部內置的單脈衝電子計數器進行磁精準定位的收集。
總流（liú）量的收集控製模塊選用AD7799集成（chéng）ic以及外圍電（diàn）路（lù）進行。AD7799具備（bèi）3個差分信號鍵入安全通道, 在（zài）其中2個安全通道聯接空氣流量計, 並與ADu C834相（xiàng）接, 進行（háng）空氣流量計的外溫檢測、流量測試及恒（héng）溫度差操縱。
2.2、蒸汽（qì）流量計的（de）程序流程：
蒸汽流量計的編程設計（jì）完成了電源電路的作用, 蒸汽流量計選用C語（yǔ）言（yán）進行程序流程撰寫。該蒸汽流量計對（duì）礦井的總（zǒng）流量、工作（zuò）壓力、溫度、磁精準定位開展數據收集並儲存, 可以（yǐ）設定主要參數, 也可以被獲取數據。
圖上通訊（xùn）方（fāng）式包含主要參數的設定、主要參數的載入、儲存數據信息（xī）的（de）載入。通訊進行以後（hòu）, 再次等候手機（jī）客戶端的命令。
 取樣方式（shì）能夠完成礦井的總流量、工作壓力、溫度、磁精準定（dìng）位（wèi）等數據的采集。在其中（zhōng）溫度、總流量的收集頻率（lǜ）是500 ms/次, 工作壓力的收集（jí）頻率是1 s/次, 磁精準定位的收集頻率是50 ms/次。取樣（yàng）方式被設定為幾段, 一段是休眠狀態時（shí）間, 一段是收集時間。剛開始時係統軟件進到休眠狀態, 當休眠狀態時間（jiān）完畢時, 終斷喊醒全部（bù）係統軟（ruǎn）件, 進而進到收集時間。當數（shù）據收集結束時, 係統軟件完全開展睡眠質量, 已不被喊醒（xǐng）, 等候關閉電源並獲取數據（jù）。
; 當充電電池關閉電源後再次通電時, 係統軟（ruǎn）件從頭開始實（shí）行, 載入取樣方案, 從頭開始取樣。
3、試驗（yàn）誤差分析及解決：
在火（huǒ）驅注氣井中, 數次應用熱式氣體質量流量計對引入各白邊填充液段（duàn）的氣體總流量開展檢測, 數據顯示有檢測偏差。經剖析, 偏差來源於關鍵有:自（zì）然環境溫度、氣體的環境濕度、儀器設（shè）備下發速率、儀器設（shè）備在油氣井中（zhōng）方向。為了（le）更好地將氣體總流量的檢測精（jīng）確度操縱在3%之內（nèi）。選用了以（yǐ）下方法來減少偏差:
1) 對於自然環境溫度對檢測精確度的（de）危害。在儀器設備內部存（cún）在溫漂校準表, 數據測試會開展溫漂校準, 減（jiǎn）少（shǎo）了（le）溫度對儀器設備流量測試（shì）產生的（de）危（wēi）害;
2) 對於氣體的環境濕度對（duì）儀器設備量程（chéng）的危害。因為熱式流量測試基（jī）本原（yuán）理, 在開展呼吸模型檢測時（shí）, 氣體的環（huán）境濕度越大, 發熱量蒸發越快, 儀器設備量程會（huì）增大。為繞開這一要（yào）素產生的危害, 選用測算各層呼吸占比的方法, 而不是測算總流量值的方法來（lái）開展檢測, 由於氣體環境濕度（dù）在同一時間、同一地址基本一致。
3) 儀器設備下發速（sù）率產（chǎn）生（shēng）的危害。當儀器（qì）設備下發時, 其（qí）方位與氣（qì）體引入方位是一致的, 當速率越大時, 相對（duì）運（yùn）動就越小, 儀器設備量程越（yuè）大。速度量程（chéng）是反向轉變的。因而, 隻有根據操縱下發速率（lǜ）來處理（lǐ）。儀器設備下發時（shí）, 其速率盡量維（wéi）持較低均速（sù）, 才可以減少檢測的偏差。
4) 一般狀況下, 儀器設備緊貼著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（xiǎo）。對於儀器（qì）設備在井中方向對儀器（qì）設（shè）備量程的危害, 選用牽正器將儀器設備固定不（bú）動在油氣井正中（zhōng）間部位放入井中（zhōng）。
根據所述一（yī）係列的方法, 終究會儀器設備的流量測試精確度操縱在3%之內（nèi）, 極大地提高了火驅注氣井各層呼（hū）吸占比檢測的精（jīng）確度。
4、運用案（àn）例：
運用該（gāi）檢測儀對（duì）遼河油（yóu）田某火驅注氣（qì）井開展檢測, 以728 m3/h的注供氣量 (在標準（zhǔn）大氣壓情況) 將氣體引入油氣井中, 油氣（qì）井有1、2、3、4等4個（gè）白邊填充液段, 選用該儀器測（cè）試氣體引入每（měi）一個白邊填充液的占比。儀器設備放入第一、2、3層時其量程縮小, 當抵達井中974 m時, 儀器設備由氣（qì）體物質（zhì）進到液體物質, 總流量量程增大 (在液體中, 液體（tǐ）比氣（qì）體能帶去大（dà）量的動能（néng）。因為液體的熱傳導比氣體快（kuài）, 因而蒸（zhēng）汽流量計沒法迅速開展溫度差（chà）賠（péi）償, 造成其檢測值大幅度擴大) 。因而11號層呼吸為0%。
各層的引（yǐn）入占比能（néng）夠依據量（liàng）程的尺寸誤差開展測算。如:
計算方法
式中:ΔF1——2號層（céng）左右總流（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（liú）量（liàng）值（zhí）降低值
以此類推測（cè）算, 2號（hào）層占比為:38%, 2號層（céng）占比為:17%;3號層占比為（wéi）45%。
5、總結：
選用恒溫度差基本原理設計方案的熱式氣體質量流量計（jì）可（kě）以（yǐ）運用於火驅注氣井中, 其檢測結果能較精確地體現火驅注氣井的溫度、工作壓力、總（zǒng）流量的（de）轉變, 也可以體現注氣（qì）井各白邊填充液段的（de）注氣占比。對火驅注氣井打火（huǒ）有一定的指導作用。采用（yòng）一係列對策後, 將（jiāng）儀器設（shè）備的流量測試精確度操縱在3%之（zhī）內。當儀器設備進到液位後, 其量程會大幅度增大, 證實其不可以運用於液（yè）體中。具體運用說明, 該檢測儀能不錯地運用於火驅注氣井流量測試。