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    油田汽水两相流双参数测量仪表应用

        热采法是最有效的回收稠油的方法在稠油热采过程中注入油井蒸汽的质量流量和干度很大程度地影响着稠油的输出这使得对注井蒸汽参数的测量十分重要这属于汽水两相流测量的问题
        在工业过程和科学研究中两相流的检测一直是检测科学研究的一个焦点Murdock等建立了?#35013;?#20998;离流模型James等建立了改进的?#35013;?#22343;相流模型以上两模型用两相密度比修正后进一步提高了模型精度并扩大了适用范围
        两相流动是一个随机过程两相流体中的相分布在空间和时间上都是随机的由此随机性在测量过程中产生的噪声如?#35013;?#24046;压脉动是人们在两相流检测的?#23548;?#20013;熟知的物理现象然而根据传统的测量理论此噪声仅仅是检测系统中的干扰信号根据现代检测理论的观点噪声也是过程系统输出的一?#20013;?#24687;通过对噪声机理的分析建立噪声的统计滤波模型便可获得与被检测变量相关的定量信息从而建立噪声检测两相流的实用理论模型
    1?#35013;?#24046;压噪声测量汽水两相流的理论模型
       假设汽液两相分别流过?#35013;?#26080;相间动量交换无相变过程满足绝热条件
    由此得到理想化的?#35013;?#20998;离流模型为
     
    越小差压噪声越大
    将式(3)的两边分别除以式(2)的两边可得
     
       式(5)(6)即为利用?#35013;?#24046;压噪声测量汽液两相流双参数(例如质量流量和干度)的理论模型其物理意义明确?#38382;?#38750;常简单无须变换便可直接应用于微机仪表
        实测的汽水两相流?#35013;?#24046;压方根的相对统计方差(R)大者可达百分之几十小者也有百分之几对于干度变化的反应相当灵敏
    2汽水两相流双参数测量仪表
        根据上述的模型作者研制成功与单?#35013;?#37197;套的测量仪表该仪表核心是Intel 8098 CPU配置32K ROM和8K RAM还包括8个LED8个按键以及微型打印机一台开关稳压电源为仪表和变送器提供电能
        来自压力变送器差压变送器的420毫安直流信号经I/V转换成15伏电压信号再经A/D变换成数字量数字滤波和统计估计可得数学模型计算所需的P 和 并按压力P由相应子程序计算密度和热焓从而算出汽水两相流的干度质量流量和携带热量并对流量和热量进行累积运算键盘和LED用于常数设置和结果显示微打可定时或立即打印结果D/A接口输出干度信号RS232接口可与上位机进行通讯仪表原理框图如图1所示
     
    图1 仪表框图
    3仪表在油田中的应用
        利用?#35013;?#27979;量汽水两相流实验的78组数据?#33539;?#20102;比例系数 值以下实验数据来自辽河油田的两个油井表1显示了采用本仪表和传统采样法所得的干度数据的差别表2显示了采用本仪表和传统?#35013;?#27969;量计测得的流量数据的差别
    [表1]


    时间

    9:00

    9:15

    9:30

    9:45

    10:00

    10:15

    10:30

    10:45

    11:00

    本仪表

    68

    66

    65

    67

    70

    68

    68

    67

    68

    采样

    73

    73

    73

    74

    75

    74

    74

    75

    75

    误差(%)

    5

    7

    ?8

    7

    5

    6

    6

    8

    7

     [表2]


    时间

    9:00

    9:15

    9:30

    9:45

    10:00

    10:15

    10:30

    10:45

    11:00

    本仪表

    8.184

    8.012

    8.189

    8.203

    8.021

    8.086

    8.012

    8.103

    8.085

    ?#35013;?#27969;量

    8.2

    8.2

    8.2

    8.2

    8.1

    8.1

    8.1

    8.1

    8.1

    误差(%)

    0.195

    2.293

    0.134

    -0.04

    0.975

    0.173

    1.086

    -0.037

    0.185

        从以上数据可以看出仪表测得的质量流量与直流锅炉的给水?#35013;?#27969;量相比较误差小于5%干度的误差小于10
    4结论
    1在汽水两相流中的?#35013;?#24046;压噪声是由于两相流中相密度分布的不均匀性和?#35013;?#30340;相分离效应引起的其差压噪声的方差包含着相比分和质量流量的信息利用?#35013;?#22122;声测量汽水两相流干度和质量流量的理论模型经实验证明与?#23548;?#22522;本相符从而实现了用单一?#35013;?#21516;时测量汽水两相流双参数干度和流量
    2汽水两相流双参数测量仪表与传统仪表相比测量误差基本相同但结构简单而且具有更强的性能指标


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