熱式氣體質量流量計在火驅注井中的研發和運（yùn）用

熱（rè）式氣體質量流量計在火（huǒ）驅注井中的研發和（hé）運（yùn）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理的熱式氣體質量流量計, 其特性（xìng）是能（néng）夠精確測量小總流量, 可靠性和可信性高,該儀器設備能夠完成火驅注氣井溫度、工作壓力、氣體引（yǐn）入占比、液位、磁精（jīng）準定（dìng）位的檢測, 對掌握火驅注氣井礦井狀況十分關（guān）鍵,當（dāng）場數據（jù）信息說（shuō）明, 該儀器測試實際效果優良。

    針對稠（chóu）油（yóu）采（cǎi）掘, 因為其粘度較高, 熱采是比較必需的對策, 而可以提升石油采出程度所選用的熱效的技術性便是火（huǒ）驅。火驅就是指將空氣壓縮引（yǐn）入地層中, 隨後根據點火器加溫地層。當做（zuò）到一定溫度時, 地（dì）層（céng）石油便（biàn）會引燃, 造（zào）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件。
    在注氣全過程中, 因為氣體進到的層係不一樣, 會對火烤預期目標造成不一（yī）樣的危害。因而（ér）對火驅井中各層係的注氣占比的分辨, 既能夠掌（zhǎng）握引入（rù）氣體的動（dòng）向, 又可以在地層引燃後, 分（fèn）辨並檢測地層的點燃狀況。
1、氣體流量（liàng）測試基（jī）本原理：
熱式氣體質量流量計能夠（gòu）檢測氣（qì）體總流量、溫（wēn）度、工作（zuò）壓力、磁精準定位等主要參（cān）數, 其（qí）氣體總流量的（de）精確測量是根據對流換熱的基本原理完成的（de）。選用兩隻並列的鉑熱電阻（zǔ）做為（wéi）攝像頭, 一支為不加溫（wēn）的溫度測量攝像頭, 另一支為加溫（wēn）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差。當物質流動性時, 被加溫的鉑熱電阻的發熱量被帶去（qù）, 根據精確測量發熱量（liàng）轉變來得到總流量尺寸狀況。依照鉑熱電阻的（de）加溫方法能夠分成（chéng）恒溫（wēn）度（dù）差式和恒輸出功率式二種熱式氣體質量流量計。熱式氣體（tǐ）質量流（liú）量（liàng）計的優勢是能夠精確測量細微氣體總流量、可（kě）靠性好、可信（xìn）性高。
  流量測試能（néng）夠掌握各（gè）層呼吸占比;溫度完成檢（jiǎn）測鉑熱電阻完成, 能夠體現火（huǒ）驅井井中溫度模型, 分辨各層係點燃狀況;穩定（dìng）性測試體（tǐ）現（xiàn）井中工作壓力（lì）模型, 氣體蔓（màn）延到狀況及其井中液位部位（wèi）;磁精準定位明確井中各層深層等狀況。總而（ér）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關鍵。
2、蒸（zhēng）汽流量計：
2.1、蒸汽流（liú）量計電源電路：
    文中研發（fā）的是恒溫度差式熱式氣體質（zhì）量（liàng）流量計。恒溫度（dù）差的基本原理是根據意見反饋控製回路操縱加溫的鉑熱電（diàn）阻, 促使加溫鉑熱（rè）電阻和精確測量氣體本身溫度（dù）值的另一個不加（jiā）溫鉑熱電（diàn）阻中間維（wéi）持穩定（dìng）的溫度差。當液體流動性（xìng）時, 會帶去加溫鉑熱電（diàn）阻上的發（fā）熱量, 加（jiā）溫鉑熱電阻的溫度會降低。這時, 根據增（zēng）加電流量給（gěi）加溫鉑（bó）熱（rè）電阻加溫, 該電流量就與（yǔ）氣體的總流量正相關。
    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（bǎn）芯片 。ADu C834www.szyibiao.com內部集成（chéng）化了雙路（lù）單獨的Σ-ΔADC, 在其中主（zhǔ）通道ADC為24位, 輔助安全通道ADC為16位（wèi）。根據（jù）雙路單（dān）獨的Σ-ΔADC, 完成了內溫及（jí）其（qí）工作壓力數據（jù）信號的收集, 根據MCU內部內置的（de）單脈衝電子計數器進行磁精準定（dìng）位的收（shōu）集。
總流量的收集控製模塊選（xuǎn）用AD7799集成ic以及外圍電路（lù）進行。AD7799具備（bèi）3個差分信號鍵入安全通道, 在其（qí）中2個安全通道聯接空氣（qì）流（liú）量計（jì）, 並與ADu C834相接, 進行空氣流量計的（de）外溫檢測、流量測試（shì）及恒溫度差（chà）操縱（zòng）。
2.2、蒸汽流量計的（de）程序流程（chéng）：
蒸汽流量計的編程設計完成了電（diàn）源電路的作用, 蒸汽流量（liàng）計選用C語言（yán）進行程序流程撰寫。該蒸汽流量計對礦井的總流量、工作壓力、溫度、磁精（jīng）準定位開展數（shù）據收集並儲存, 可以設定主要（yào）參數, 也可以被獲取數據。
圖上通訊方式（shì）包含主要參數的設定、主要參數的載入、儲存數據信息的載入。通訊進行以（yǐ）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流量、工作壓力、溫度、磁精準定位等數據的采集。在（zài）其中溫度、總流量的收集頻率是500 ms/次, 工作壓力的收集頻率是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（wéi）幾段, 一段是休眠狀態（tài）時（shí）間, 一段是收集時（shí）間。剛開始（shǐ）時係統（tǒng）軟件進到休眠狀態, 當休眠狀態（tài）時間完畢時, 終斷喊醒（xǐng）全部係統軟（ruǎn）件, 進而進到收集時（shí）間。當（dāng）數據（jù）收集結束時, 係統軟件完全開展睡眠質量, 已不被喊醒, 等候（hòu）關閉電（diàn）源並獲（huò）取數據。
; 當充電電池關閉電源後再次通電時, 係統軟件（jiàn）從頭開始實行, 載入取樣方案, 從頭開始取樣。
3、試驗誤差分析及解決（jué）：
在火（huǒ）驅注（zhù）氣井（jǐng）中, 數次應用熱式氣體質量（liàng）流量計對引入各白邊填充液段的氣體總流量開展檢測, 數據顯示有檢測偏差。經剖析, 偏差（chà）來（lái）源於關鍵有:自然環境溫度、氣體的環境濕度、儀器設備下發速率、儀器設（shè）備在油氣井中方向。為了更好地將（jiāng）氣體總流量的檢測精確度操（cāo）縱在3%之內。選用了以下方（fāng）法來減少偏差:
1) 對於自（zì）然環境（jìng）溫度對檢測精確度（dù）的危害。在（zài）儀器設備內部存在溫漂校準表, 數（shù）據測試（shì）會開展溫漂校準, 減少了（le）溫度對儀（yí）器設備流量測試產生的危（wēi）害;
2) 對於氣體的環境濕度對儀器設備量程的危害。因為熱式（shì）流量（liàng）測試基本原理（lǐ）, 在（zài）開展呼吸模型檢測時, 氣（qì）體的環境濕度越大, 發熱量蒸發越快, 儀器設備量程會增大。為繞開這一要素產生（shēng）的（de）危害, 選用測算各層呼吸占比的方法（fǎ）, 而不是測算總流量值的方法來開展檢測, 由於氣體環境濕度在同（tóng）一時間、同（tóng）一（yī）地址基（jī）本一致。
3) 儀器設備下發速率產生（shēng）的危害。當儀器設備下發時, 其方位與氣體引入方位是一致的, 當速率越大時, 相對（duì）運動就越小, 儀器設備量程越大。速（sù）度（dù）量程是反向轉變的。因而, 隻有（yǒu）根據操縱下發速率來處理。儀器設備下發時, 其速率盡量維持較低均速, 才可以減少檢測的偏差。
4) 一般狀況下（xià）, 儀器（qì）設備緊貼著油氣井（jǐng）內壁檢測時比照處在油氣井正中間檢測時聽獲的量程（chéng）要小。對於儀器設備在（zài）井中方向（xiàng）對儀（yí）器設備量程的危（wēi）害, 選用牽正（zhèng）器將（jiāng）儀器設備固定不動在油氣井正（zhèng）中間部位放入井中。
根據所述（shù）一係列的方法, 終究會（huì）儀器設（shè）備的流量測試精確度操縱在（zài）3%之內, 極（jí）大地提高了火驅注氣（qì）井各層呼吸占比檢測的精確度。
4、運用案例：
運用該檢測（cè）儀對遼河油田某火驅（qū）注氣井開展檢測（cè）, 以728 m3/h的注供氣量 (在標準大氣壓情況) 將（jiāng）氣體（tǐ）引入（rù）油氣（qì）井中, 油氣井（jǐng）有1、2、3、4等4個白邊填充液段, 選用該儀器（qì）測試氣體引入每一個白（bái）邊填（tián）充液的占比。儀器（qì）設備放入第一、2、3層時其量程縮小（xiǎo）, 當抵達（dá）井中974 m時, 儀器設備由氣體物質進到液體物質, 總流量量（liàng）程增大 (在液體中, 液體比氣體能帶去大量的動（dòng）能。因為液體的熱傳導比氣體快, 因而蒸汽流量計沒法迅速開展溫度差賠償, 造成其檢測值大幅度擴（kuò）大) 。因（yīn）而11號層呼吸為0%。
各層的引入占比能夠依據量程的尺寸誤差開展測算。如:
計算方法
式中:ΔF1——2號層左右總（zǒng）流量值降低值;
ΔF2——2號層左右總流量值降低值（zhí）;
ΔF3——3號層左右總流量值降低值
以此類推測算, 2號（hào）層占比為:38%, 2號層占比為:17%;3號層占比為45%。
5、總結：
選用恒（héng）溫度（dù）差基本原理設計方案（àn）的熱式（shì）氣體質量流（liú）量計可（kě）以運（yùn）用於火驅注（zhù）氣井中, 其檢測結果（guǒ）能較精確地體現火驅注氣井的溫度、工作壓力、總流量的轉變, 也可以體現注氣井各白邊填充液段的注氣（qì）占比。對火驅注氣井打火有一定（dìng）的指（zhǐ）導作用（yòng）。采用一係列對策後, 將儀器（qì）設備的流量測（cè）試精確度操縱在3%之內。當儀器（qì）設備進到（dào）液位後, 其量程會大幅度增大, 證實（shí）其不可（kě）以運用於液體（tǐ）中。具體運用說明, 該檢（jiǎn）測（cè）儀能（néng）不錯地運用於火驅注氣井（jǐng）流量測試。