熱式氣體質量流（liú）量計在火驅注井中的研發和運（yùn）用

熱式氣體質量（liàng）流量計在火驅注井中的研發和運（yùn）用

    火驅注氣井熱式氣體質量流量計的（de）研發及運用,為（wéi）掌握火驅注氣井中各（gè）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（qì）體質量流量計, 其特性是能夠精確測量小（xiǎo）總流量, 可靠性和可信性高,該儀器設備能夠完成火（huǒ）驅注氣井溫度、工作壓力、氣體（tǐ）引入占比（bǐ）、液位、磁（cí）精準定（dìng）位的檢測（cè）, 對（duì）掌握（wò）火驅（qū）注（zhù）氣井礦井狀況十分關鍵,當場數據信息說明, 該儀器測試實（shí）際效果優良。

    針對稠油采掘, 因為其（qí）粘度較高, 熱采（cǎi）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（xìng）便是火驅。火（huǒ）驅（qū）就是指將（jiāng）空氣壓縮引入地層中, 隨後根據點火器加溫地層。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（qí）中, 氣體是地層引燃（rán）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（kǎo）預期目標造成不一樣的（de）危（wēi）害。因而對（duì）火驅井中各層係的注氣占比的分辨（biàn）, 既能夠掌握引入氣體的動（dòng）向, 又可以在地層引燃後（hòu）, 分辨並檢測地層的點燃狀況。
1、氣體流量測試基本原理（lǐ）：
熱式氣體（tǐ）質量流量計能（néng）夠檢測氣體總流量、溫度（dù）、工作壓力（lì）、磁精準定位等主要參數, 其氣體總流量的（de）精確測量（liàng）是根據對流換熱的基本原理完成的（de）。選用兩隻並（bìng）列的鉑熱電阻做為攝像頭, 一（yī）支為不加溫的溫度（dù）測量（liàng）攝像頭, 另一支為加溫攝像頭, 物質處在靜態數據時（shí）, 讓兩隻鉑熱電阻維持一定溫度差。當物質流（liú）動性時, 被（bèi）加溫的鉑（bó）熱電阻的發熱量被帶去, 根據精確測量發熱量轉變來（lái）得到總流量尺寸狀（zhuàng）況。依照鉑熱電阻的（de）加溫方法（fǎ）能夠分成恒溫（wēn）度差式和恒輸出功率式二種熱式（shì）氣體質量流（liú）量計。熱式氣體質量流量計的優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（gè）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（zhōng）溫度模型, 分辨（biàn）各層係點燃狀況;穩定性測試體現井中工作壓力模型, 氣體蔓延到狀況及其井中液位部位（wèi）;磁精準定位明確井中各層（céng）深層等狀況。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關鍵。
2、蒸汽流量計：
2.1、蒸（zhēng）汽流量計電源電路：
    文中研發（fā）的是（shì）恒溫度差式熱式氣體質量流量計。恒溫度差的基本原（yuán）理是根據（jù）意見反饋控製回路操縱（zòng）加溫（wēn）的鉑熱（rè）電阻, 促（cù）使加溫鉑熱電（diàn）阻和精確測量（liàng）氣體本身溫度值的另一（yī）個不加溫鉑熱電阻中間維持穩定的（de）溫度（dù）差。當液體流動性時（shí）, 會帶去加溫鉑熱電阻上的（de）發熱（rè）量, 加溫鉑熱電阻的溫度會降低。這時, 根據增加電（diàn）流量給加溫鉑熱電阻（zǔ）加溫, 該（gāi）電流量就與氣體的總流量正相關。
    儀器設備選（xuǎn）用的關鍵CPUMCU是ADI企業的數據（jù）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ADC為（wéi）24位, 輔助安全通道ADC為16位。根據雙（shuāng）路單獨的Σ-ΔADC, 完（wán）成了內溫及其工作壓力數據信號的收集, 根據MCU內部（bù）內置的（de）單脈（mò）衝電子計數器進行磁精準定位的收集。
總流量的收集控（kòng）製模塊選用AD7799集成ic以及外圍電路進行。AD7799具備3個差分信號鍵入安全通道, 在其中2個安全通道聯接空氣流量計, 並與ADu C834相接, 進行空氣流量計的外溫檢測、流量測試及恒溫（wēn）度差操縱。
2.2、蒸汽流量計的程序流程：
蒸汽（qì）流量計的編程設計完成了電源電路的作用（yòng）, 蒸汽流（liú）量計選用C語（yǔ）言進行（háng）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（cí）精準定位（wèi）開展數據收集並（bìng）儲存, 可以設定主要參數, 也可以（yǐ）被獲取數據。
圖上通訊方式包含主要參數的設定、主要參數的（de）載入、儲存數據信息的載入。通訊進行（háng）以後, 再（zài）次等候手機（jī）客（kè）戶端的（de）命令。
 取樣方式能夠完（wán）成礦井的總流量、工作（zuò）壓力、溫（wēn）度、磁精準定位（wèi）等數據的采集。在其中溫度、總流量的收集頻率是500 ms/次, 工作（zuò）壓力的收（shōu）集頻率（lǜ）是1 s/次, 磁精準定位的收集（jí）頻率是50 ms/次。取樣方式（shì）被（bèi）設定為幾段, 一段是休眠狀態（tài）時間, 一段是收集時間。剛（gāng）開始時係統軟件進到休眠狀（zhuàng）態, 當休眠狀態時間完畢（bì）時（shí）, 終斷喊醒全部係統軟件, 進而進（jìn）到收集時間。當數據收（shōu）集結束（shù）時, 係（xì）統（tǒng）軟件完（wán）全開展睡眠質量, 已不被喊醒, 等候關閉電源並獲取數據。
; 當（dāng）充電電池關閉電（diàn）源後再次通電時, 係統軟件從頭開始實（shí）行, 載入取樣方案, 從頭開始取樣。
3、試驗誤差分析及解決：
在火驅注氣井中, 數次應用熱式氣體質量流（liú）量計對引入各白（bái）邊填（tián）充液段的氣（qì）體總流量開（kāi）展檢測, 數據顯示有檢測偏差。經剖析, 偏差來源於關（guān）鍵有:自然環境（jìng）溫度（dù）、氣體的環境濕度、儀器設備下（xià）發速率、儀器設備在油氣井中方向。為了更好（hǎo）地將氣體總流量的檢測精確度操縱在3%之內。選用了以（yǐ）下方法來減少偏差:
1) 對於自然（rán）環境溫度對檢測精確度的危害。在儀器設（shè）備內部存在溫漂校準表, 數據測試會開展溫漂校準, 減少了溫度對儀器（qì）設備流量測試產生的危（wēi）害;
2) 對於氣體的環（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（qì）體的環境濕度越大, 發熱量蒸發越快（kuài）, 儀器設備量程會增（zēng）大（dà）。為繞開這一要素產生的危害, 選用測算各層（céng）呼吸占（zhàn）比的方法, 而不是測算總流量值的方（fāng）法來開展檢測, 由於氣體環境（jìng）濕度在同（tóng）一時間、同一地址基本一致。
3) 儀器（qì）設備下發速率產生（shēng）的（de）危害（hài）。當儀（yí）器設備下（xià）發時, 其方位與氣體（tǐ）引入方位（wèi）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。速度量程是反向轉變的。因（yīn）而, 隻有根據操（cāo）縱下發速率來處（chù）理。儀器設備（bèi）下發時, 其速率盡（jìn）量維持較低均速, 才可（kě）以減少檢測的偏差（chà）。
4) 一般狀況下, 儀器設備緊貼著油氣井內壁檢測時比照（zhào）處在油氣井（jǐng）正中間檢測時聽獲的量程要小。對於儀器設（shè）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（gù）定不動在（zài）油氣井正中間部（bù）位放入井中。
根據所述一係列的方法, 終究會儀器（qì）設備的流量測試精確度操（cāo）縱在3%之（zhī）內, 極大地（dì）提高了火驅注氣井各層呼吸占比（bǐ）檢測的精（jīng）確（què）度。
4、運用案例：
運用（yòng）該檢測儀對（duì）遼河油（yóu）田某火驅注氣井開展檢測, 以728 m3/h的注供氣量 (在標準大氣（qì）壓情況（kuàng）) 將氣體引入油氣井中, 油氣（qì）井有1、2、3、4等4個白邊填充液段, 選用該儀器測試氣體引入每一個白（bái）邊填充液的占比。儀器設備放入第一（yī）、2、3層時其量程縮（suō）小, 當（dāng）抵達井中974 m時, 儀器設備由氣（qì）體物（wù）質進到液體（tǐ）物質, 總流量量程增大 (在液（yè）體中（zhōng）, 液體比氣體能帶去大量的動能。因為（wéi）液體的熱傳導比氣體（tǐ）快, 因而蒸汽流（liú）量（liàng）計（jì）沒法迅（xùn）速開展溫度差賠償, 造成其檢測值（zhí）大幅度擴大) 。因而11號層呼吸為0%。
各層的引入占比能（néng）夠依據量程（chéng）的（de）尺寸誤差開展（zhǎn）測（cè）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（liàng）值降低值（zhí）;
ΔF3——3號層左右總流量值降低值
以此（cǐ）類推測算（suàn）, 2號層占比為:38%, 2號層占比為:17%;3號層占比為（wéi）45%。
5、總結（jié）：
選用（yòng）恒溫度差基本原理設計方案的熱（rè）式氣體質量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（qì）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（chōng）液段的注氣（qì）占比。對（duì）火（huǒ）驅（qū）注氣井打火有一定（dìng）的指導作用。采用一係列對策後, 將儀器設備的流量測試（shì）精確度操縱在3%之內。當儀器（qì）設備進到液位後, 其量程會（huì）大幅度增（zēng）大, 證實其（qí）不可以運用於（yú）液體中。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。