SAGD注汽系統(tǒng)高干度濕蒸汽流量計量

張維娜（中油遼河工程有限公司，遼寧　盤錦　124010）

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SAGD注汽系統(tǒng)高干度濕蒸汽流量計量

張維娜
（中油遼河工程有限公司，遼寧盤錦124010）

摘要：SAGD注汽系統(tǒng)的濕蒸汽干度通常較高，注汽鍋爐出口需要加裝汽水分離裝置，裝置出口的水蒸汽干度能達到99%以上。考慮到沿程損失和干度降，注汽系統(tǒng)中水蒸汽的平均干度一般也超過95%。本文針對如此高干度的水蒸汽分析，當蒸汽體積占比通常達到98%以上時，可以簡化計量，按照單相流體來設(shè)置流量計，既能降低工程投資，也能基本滿足生產(chǎn)需求。

關(guān)鍵詞：高干度蒸汽；干度；體積占比；簡化計量

SAGD技術(shù)進行稠油開發(fā)方式轉(zhuǎn)換，當前已成為遼河油田超稠油開發(fā)中的保證穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)的一項重要技術(shù)。

在SAGD生產(chǎn)階段，注入蒸汽中只有潛熱部分用于油層的加熱，而注入蒸汽的凝積水部分則以幾乎相同的溫度從生產(chǎn)井中采出，對地層的加熱不起任何作用。因此，SAGD階段要求的蒸汽干度相當高，有利于蒸汽腔的擴展，有效地加熱油層，提高洗油效率，增大泄油速度。模擬研究表明，隨著蒸汽干度的提高，SAGD生產(chǎn)效果明顯提高。興Ⅵ組油層當井底干度大于70%時，采出程度維持較高水平，現(xiàn)場操作時應(yīng)當盡可能提高井底干度，通常要求井口干度大于95%。

因此，為保證井口干度達到油藏開發(fā)方案的需求，地面配套系統(tǒng)的設(shè)計中需要對注汽鍋爐出口增加汽水分離裝置，裝置出口的水蒸汽干度能達到99%以上。考慮到注汽管網(wǎng)沿程損失和干度降，注汽系統(tǒng)中水蒸汽的平均干度一般也超過95%。

濕蒸汽的計量方式較復(fù)雜，目前蒸汽流量和干度的測量方法國家沒有標準、統(tǒng)一的測試方法，國內(nèi)一些油田和科研機構(gòu)紛紛研制了各自的兩相流流量計，其功能、原理及現(xiàn)場應(yīng)用情況各不相同。而單相流氣體的計量相對簡單，流量計和檢定裝置標準比較完善。

根據(jù)《工業(yè)金屬管道設(shè)計規(guī)范》（GB50316－2000）規(guī)定“汽液混合物中，氣相體積（體積含氣率）在6%～98%范圍內(nèi)時，宜采用兩相流方法計算管道壓力損失”，規(guī)范沒有對流量計量方法提出建議，但對兩相流的定義可供參考。

當蒸汽干度大于0.9時，管內(nèi)流體呈霧狀流，汽水不會在管內(nèi)明顯分層，水滴分布均勻，流體接近單相流。水蒸汽在不同干度（X＝99%、95%、90%）三種情況下，體積含量見表1。

從表1中數(shù)據(jù)可以看出，蒸汽干度在90%以上時，氣體組份的體積占比均超過98%，液體組份的體積含量小于2%，工程上可以忽略其對流態(tài)的影響。

當體積含氣率超過98%時，可以將高干度水蒸汽按單相流計算。不同壓力下，體積含氣率為98%時對應(yīng)的蒸汽干度見表2。

從表2中數(shù)據(jù)可以看出，當蒸汽壓力P＝10MPa時，蒸汽體積百分含量在98%時對應(yīng)的蒸汽干度在79.8%，可見干度在80%以上時，兩相流的特征已不明顯，可以近似看作單相流。

地面注汽系統(tǒng)設(shè)計中，SAGD注汽參數(shù)通常為壓力8MPa～14MPa，溫度為相應(yīng)壓力下的飽和溫度，干度為95%以上。綜上所述，將SAGD注汽系統(tǒng)的高干度蒸汽簡化為單相流計量流量可以大大的簡化設(shè)備，對注汽井特別多的工程尤其顯得意義重大。

表1　不同干度蒸汽的體積百分含量（%）

表2　體積占比98%時蒸汽的干度

參考文獻

[1]《石油和化工工程設(shè)計工作手冊》編委會.石油和化工工程設(shè)計工作手冊（第七冊）油氣田與管道公用工程設(shè)計（下）[M].北京：中國石油大學出版社，2010.

[2] GB50316-2000，工業(yè)金屬管道設(shè)計規(guī)范[S].

中圖分類號：TP273

文獻標識碼：A