熱式（shì）氣體質量流量計在火驅注井中的研發和運用

熱式氣體質（zhì）量流量計在火驅注井中的研發和運用

    火驅注氣井熱式氣體質量流量計的研發及運用,為掌握火驅（qū）注氣井中各（gè）層係呼吸狀況, 研發了（le）一（yī）種根（gēn）據恒溫度差基本原理的熱（rè）式氣體（tǐ）質量流量計, 其特性是能夠精確測量小總流量, 可靠性和可信性高,該（gāi）儀器設備能夠完成火驅注氣井溫度（dù）、工作（zuò）壓力、氣體引入（rù）占（zhàn）比、液位、磁精準定位的檢測（cè）, 對掌握火驅注氣井礦井（jǐng）狀況（kuàng）十分關鍵,當場數（shù）據信息說明（míng）, 該儀器測（cè）試實（shí）際效（xiào）果優良。

    針對稠油采掘, 因為其粘（zhān）度較高, 熱采是比較必需的對策, 而可以提升石油采（cǎi）出程度所選用的熱效的技術性便是火驅。火驅就是（shì）指將（jiāng）空（kōng）氣壓縮引入地層中, 隨（suí）後根據點火器加溫地（dì）層。當做到一定溫度時, 地層石油便會引燃, 造成驅替功效, 提升采（cǎi）出程度[1]。在其中（zhōng）, 氣體是地層引燃的（de）必備條件。
    在注氣全過程（chéng）中（zhōng）, 因為氣（qì）體進到的層係不一樣, 會對（duì）火烤預期目標造成不一樣的危害（hài）。因而對火驅（qū）井中各層係的（de）注氣占比的分（fèn）辨（biàn）, 既能夠掌握引入氣體的動向, 又可（kě）以在地層（céng）引燃後, 分辨並檢測地層的點燃狀況。
1、氣體流量測試基本原理：
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測量是根據對流換熱（rè）的基本原理（lǐ）完成的。選（xuǎn）用兩隻並（bìng）列的鉑熱電阻做為攝像頭, 一（yī）支為不加溫的溫度測量攝像頭, 另一支為加溫攝像頭, 物質處在靜態（tài）數據時, 讓兩隻鉑（bó）熱電阻維持一定溫度差。當（dāng）物質流動性（xìng）時, 被加溫的鉑熱電阻的發熱量被帶去, 根據精確測量發熱量轉變來得到總流量尺寸狀況。依照（zhào）鉑熱電阻的加溫方法能夠分成恒溫度差式和恒輸出功率式（shì）二種熱式（shì）氣體質量流量計（jì）。熱（rè）式（shì）氣體質（zhì）量流量計的優勢是（shì）能（néng）夠精（jīng）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（xī）占比;溫度完成檢測鉑熱電阻完成, 能夠體現火驅井井中溫度模型, 分辨各層係點（diǎn）燃狀況（kuàng）;穩定性測試體現井（jǐng）中工作壓力模型, 氣體蔓延到狀況及其（qí）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（qì）體質（zhì）量流量（liàng）計對（duì）掌（zhǎng）握火驅注氣井礦（kuàng）井狀（zhuàng）況十分關鍵。
2、蒸汽（qì）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（qì）體質量流量計。恒溫度差的基本原理是（shì）根據意見（jiàn）反饋控製回路操縱加溫的鉑熱電阻, 促使加溫鉑熱電阻和精確測（cè）量氣體本身溫（wēn）度值（zhí）的另一個不加（jiā）溫鉑熱電阻中間維持穩定的溫度差。當液（yè）體流動性時, 會帶去加溫鉑熱電（diàn）阻上的發熱量, 加溫鉑熱電阻的溫度會降低。這（zhè）時, 根據增加電流量給加溫鉑熱電阻加溫, 該電流量（liàng）就與氣體的總流量正相關。
    儀器（qì）設備選用的關鍵CPUMCU是ADI企業的（de）數據收集（jí）集成（chéng）icADu C834, 為主板芯片 。ADu C834www.szyibiao.com內部集成化了雙路單獨（dú）的Σ-ΔADC, 在其中主通道ADC為24位, 輔助安（ān）全通（tōng）道ADC為（wéi）16位。根據雙路單獨的（de）Σ-ΔADC, 完（wán）成了（le）內溫及其工作壓力數據信號的收集, 根據（jù）MCU內部內置的單脈衝電子計數器進行磁精準定位的收集。
總流量的收集控製模塊選用AD7799集（jí）成ic以及外圍（wéi）電路進行。AD7799具備3個差分信號鍵入（rù）安全（quán）通道, 在其中2個安全通道聯接空氣流量計, 並與ADu C834相接, 進（jìn）行空氣流（liú）量計的外溫檢測、流量測（cè）試及恒（héng）溫度差操縱（zòng）。
2.2、蒸（zhēng）汽流量計的程（chéng）序（xù）流程：
蒸汽流量計（jì）的（de）編程設計完成了電（diàn）源電路的作用, 蒸汽流量計選用C語言進行程序流程撰寫。該蒸（zhēng）汽流量計對礦井的總（zǒng）流量、工（gōng）作壓（yā）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（shù）, 也可以被獲取數據。
圖上（shàng）通訊方（fāng）式包含主要參數的設（shè）定、主要參數的載入（rù）、儲存數據信息的載入。通訊進行以後（hòu）, 再次等候手機客戶端的命令。
 取樣方（fāng）式能夠完成礦（kuàng）井（jǐng）的總流量、工作壓力、溫度、磁精準定位（wèi）等數據的采集（jí）。在其中溫度（dù）、總流量的（de）收（shōu）集頻率是500 ms/次, 工作（zuò）壓力的收集頻率是1 s/次（cì）, 磁精準定位的收集頻率是50 ms/次。取樣方式（shì）被設定為幾段（duàn）, 一段是（shì）休眠狀態（tài）時間（jiān）, 一段是收集時間。剛開始時係統軟件進到休眠狀態（tài）, 當休（xiū）眠狀態時間完畢時, 終（zhōng）斷喊醒（xǐng）全部係統軟件, 進而進到收集時間（jiān）。當（dāng）數據收集結束時, 係統軟件完全開展（zhǎn）睡眠（mián）質（zhì）量, 已不被喊醒, 等候（hòu）關閉電源並獲取數據。
; 當充電電池（chí）關（guān）閉電源後再次通電時, 係統軟件從頭開始實行, 載入取樣方案（àn）, 從頭開始取樣。
3、試（shì）驗誤差分析及解決：
在火驅注氣（qì）井中, 數次應用（yòng）熱式（shì）氣體質量流量計對引入各白邊填充液段的氣體總流量開展（zhǎn）檢測, 數據顯（xiǎn）示有（yǒu）檢測偏差。經剖析, 偏差來源於關鍵有:自然環境溫度、氣體的環境濕（shī）度、儀器設備下發速率、儀器設備在（zài）油氣井中方向。為了更好地將氣體（tǐ）總流量（liàng）的檢測精確度操縱在3%之內。選用了（le）以下（xià）方法來減少偏差:
1) 對於自然環境溫度對檢測精確度的危害。在儀器設備內部存在溫漂校準表, 數據測試會開展溫漂校準（zhǔn）, 減少了溫度對儀器（qì）設備流量測（cè）試產生的危害;
2) 對於氣體的環境濕度對儀器設備量程的危害（hài）。因為熱式流（liú）量測試基本原理, 在開展呼（hū）吸模型檢測時, 氣體的環境濕（shī）度越大（dà）, 發熱量蒸發越快, 儀器設備量程會增大。為繞開這一要（yào）素產生的危害, 選用測算各層呼吸占比的（de）方法, 而不是測算總流量（liàng）值的方法來開展檢測, 由於氣體（tǐ）環境濕（shī）度在同一時間、同一地址基本一致。
3) 儀器設備下發速率產生的危害。當儀（yí）器設備下發時, 其方位與氣體引入方位是一致的, 當速（sù）率越大時（shí）, 相對運動就越小（xiǎo）, 儀器設（shè）備量程越大。速度量程是反向（xiàng）轉變的（de）。因而, 隻有根據操縱下發速率來處理。儀器設備下發（fā）時, 其速率（lǜ）盡量維持較低均速, 才可以減少檢測的偏差。
4) 一般狀況下, 儀器（qì）設備緊貼著油氣井內壁檢測時比照處在（zài）油氣井正中間檢測時聽獲的量（liàng）程要小。對於儀器（qì）設備在井中方向對儀器設備量程的危害, 選用牽正器將儀器設備固定不動在油氣井正（zhèng）中間（jiān）部位放入井中（zhōng）。
根（gēn）據所述一係列的方法, 終究會儀器設備的流量測試精確度操縱在3%之內, 極大地提高了火驅注氣井各層呼吸（xī）占比檢測的精確度。
4、運用案例：
運（yùn）用該檢（jiǎn）測儀（yí）對遼（liáo）河油（yóu）田某火驅注氣井開展檢（jiǎn）測, 以728 m3/h的（de）注供氣量 (在標準大氣（qì）壓情況) 將（jiāng）氣（qì）體引入（rù）油氣井中, 油氣（qì）井（jǐng）有1、2、3、4等4個白邊填充液段, 選用（yòng）該儀器（qì）測試氣體引入每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（shí）, 儀器（qì）設備由氣體物質進到液體物質, 總流量量程增大 (在液體中（zhōng）, 液體比氣（qì）體能帶去大量的（de）動能。因（yīn）為液體（tǐ）的熱傳導比氣體快（kuài）, 因而蒸汽流量計沒法迅速開展溫度（dù）差賠償, 造成其檢測值大幅度（dù）擴大) 。因而11號層呼吸為0%。
各層的（de）引入占比能夠依據量程（chéng）的尺寸誤差（chà）開展測算。如:
計（jì）算方法（fǎ）
式（shì）中:ΔF1——2號層左右總流量值降低值;
ΔF2——2號層左右總流（liú）量值降低值;
ΔF3——3號層左右總流量值降低值（zhí）
以此（cǐ）類（lèi）推測算, 2號層占比為:38%, 2號（hào）層占比為（wéi）:17%;3號層占比為（wéi）45%。
5、總結（jié）：
選用恒溫度（dù）差基（jī）本原理設計方案的熱式氣體質（zhì）量流量計可以運用於火驅注氣井（jǐng）中, 其（qí）檢測結果能（néng）較精（jīng）確地體現火驅注氣井的溫度、工作壓力、總流量的轉變, 也可以（yǐ）體現注氣（qì）井各白邊填充液段的（de）注氣占比。對火驅注氣井打火有一定的指導作（zuò）用。采（cǎi）用（yòng）一係列對策後（hòu）, 將儀器設備的流量測試精確度操縱在3%之內。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（yú）液體中。具體運用說明, 該檢測儀（yí）能不錯地運用於火驅注氣井流量測試。