CN102262104A - 管网出口的蒸汽干度测量系统 - Google Patents
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Abstract
一种管网出口的蒸汽干度测量系统，给水电导率计安装在注汽炉给水管上。各分流均相三通分别安装在注汽炉蒸汽管网的各蒸汽分流口处。分流均相三通其入口与两个出口的蒸汽干度相同。各采样汽水分离器分别位于各出口蒸汽管道的出口端。蒸汽采样管的入口端、被分离蒸汽管的出口端与注汽炉蒸汽管网的出口蒸汽管道连通。各被分离蒸汽管的出口端在出口蒸汽管道的出口处与出口蒸汽管道连通。在各被分离水管上分别安装有电导率计。井口干度处理器与给水电导率计和电导率计通信连接，通过井口干度处理器采集给水电导率计所测的给水电导率D0、电导率计所测的被分离水电导率Dn，得到注汽炉蒸汽管网中出口蒸汽管道的出口蒸汽干度(Dn-D0)/Dn。
Description
技术领域
本发明涉及的是蒸汽干度测量领域，是一种管网出口的蒸汽干度测量系统。
背景技术
含有气相水蒸汽和液相水的混合物称为湿蒸汽，其中气相干饱和蒸汽的质量与湿蒸汽质量之比被定义为湿蒸汽干度，简称蒸汽干度。蒸汽干度是水蒸气的重要品质参数，在用于石油开采过程的热力采油中，向油层注入的高压高温湿蒸汽其干度对采油的经济性有着重要的影响。
蒸汽干度的测量方法，可分为三类，即化验方法、非热力学方法和热力学方法。化验方法是通过对待测干度的蒸汽采样，在实验室化验水中含盐量来确定蒸汽干度。化验方法是一种蒸汽干度的实验室检测方法，它难于做成工程上的实时测量仪器。非热力学方法目前有光学探测法、电导探针法、电容法、热线和γ射线法等。热力学方法有节流法、蒸汽空气混合法、加热法、相分离法、混合法、凝结法、两种流量计的组合法等。目前还没有采用非热力学方法或热力学方法，研制出能应用于工程的可靠和经济的计量仪器。
由于湿蒸汽是气液两相流，当其沿着管道流动时，管道横截面上的复杂性和流态的多样性，如气泡流、塞状流、分层流、波状流、弹状流、环状流，使得对蒸汽干度的准确测量是极其困难的，由此也成为国际热工参数计量界的一大难题。
专利公告号为CN1263263的发明专利，公开了一种锅炉蒸汽干度自动测试和控制方法，该方法分别通过电导率测试探头实时测量出注汽炉给水电导率A和炉水电导率B，由X＝(B-A)/B这一公式，得出注汽炉出口蒸汽干度X。这是一种目前实用且经济的测量蒸汽干度的仪表和方法。在石油开采过程的热力采油中，注汽炉产生蒸汽干度在40-85％之间的蒸汽，通过蒸汽管网，输送到数个采油井中。蒸汽管网有多个分流三通和多个管道出口，对采油井口即蒸汽管网出口蒸汽干度的监测与控制是提高稠油热采经济性的十分重要方面。然而，公告号为CN1263263的发明专利“锅炉蒸汽干度自动测试和控制方法”，只能用于测量注汽炉的蒸汽干度，而不能用于测量蒸汽管网各出口的蒸汽干度。
发明内容
为克服现有技术还不能准确测量蒸汽管网各出口蒸汽干度的不足，本发明提出一种管网出口的蒸汽干度测量系统。
本发明包括给水电导率计、均相式分流三通、蒸汽采样管、电导率计、井口干度处理器、被分离水管、采样汽水分离器和被分离蒸汽管，其中，
a.给水电导率计安装在注汽炉给水管上；各分流均相三通分别安装在注汽炉蒸汽管网的各蒸汽分流口处；分流均相三通其入口与两个出口的蒸汽干度相同。
b.各采样汽水分离器分别位于各出口蒸汽管道的出口端；各采样汽水分离器的入口与蒸汽采样管的出口端连通；采样汽水分离器的两个出口分别与被分离水管的入口端和被分离蒸汽管的入口端连通；蒸汽采样管的入口端、被分离蒸汽管的出口端与注汽炉蒸汽管网的出口蒸汽管道连通；各被分离蒸汽管的出口端在出口蒸汽管道的出口处与出口蒸汽管道连通；各蒸汽采样管的入口端位于各被分离蒸汽管的上游。
c.在各被分离水管上分别安装有电导率计；井口干度处理器与给水电导率计和电导率计通信连接，通过井口干度处理器采集给水电导率计所测的给水电导率D0、电导率计所测的被分离水电导率Dn，得到注汽炉蒸汽管网中出口蒸汽管道的出口蒸汽干度(Dn-D0)/Dn。
本发明中的均相式分流三通包括渐缩径管、汇流片、三通进口管、平衡板和三通出口管，其中，三通进口管与两个三通出口管相垂直，两个三通出口管的管径相同，每个三通出口管的入口内壁上固定有圆环板状的平衡板，平衡板对两个三通出口管的流体起到流量均衡作用。渐缩径管为管径逐渐缩小的喇叭管，起到使流体速度增大、增强流体掺混，使气液两相流的湿蒸汽密度分布趋于均匀的作用。渐缩径管的外径与三通进口管的内径相同，渐缩径管与三通进口管的长度相同，渐缩径管固定在三通进口管的内壁面上。沿着流体流动方向，在渐缩径管的内壁上等间隔地固定着若干个圆环板状的汇流片，汇流片起到将渐缩径管壁面上的液体水流汇集于缩径管的中心区，加强湿蒸汽的掺混作用。
本发明在蒸汽管网中各分流三通处设置均相式分流三通，使分流三通的两个出口的蒸汽干度相同，由此基础形成蒸汽管网入口与蒸汽管网各出口满足蒸汽含水中的含盐量质量守恒，再利用注汽炉给水与蒸汽管网各出口蒸汽中含水之间的含盐量质量守恒的约束性，在蒸汽管网各出口处设置蒸汽采样管和蒸汽分离器，从蒸汽管网的出口蒸汽管道上采集蒸汽，在蒸汽分离器上分离出被分离水，采用电导率计测量注汽炉给水的电导率、蒸汽管网各出口处被分离水的电导率，得出蒸汽管网出口蒸汽干度。
与现有技术相比，本发明能准确测量注汽炉蒸汽管网出口处的蒸汽干度，其蒸汽干度的测量精度高达98％以上，为稠油热采的技术监控提供了可靠的依据，并为提高稠油热采的经济性提供了准确的依据。
附图说明
图1是管网井口的蒸汽干度流量测量系统的示意图。
图2是均相式分流三通结构示意图。其中：
1.注汽炉给水管 2.给水电导率计 3.注汽炉 4.注汽炉蒸汽管网
5.均相式分流三通 6.出口蒸汽管道 7.蒸汽采样管 8.电导率计
9.井口干度处理器 10.被分离水管 11.采样汽水分离器
12.被分离蒸汽管 13.采油井 14.渐缩径管
15.汇流片 16.三通进口管 17.平衡板 18.三通出口管
具体实施方式
现结合附图1对本发明作进一步描述：
本实施例为管网出口的蒸汽干度测量系统。注汽炉3的注汽炉蒸汽管网4有2个蒸汽分流口，分别向3个采油井输送蒸汽，即蒸汽管网有3个出口。本实施例包括1个给水电导率计2、2个均相式分流三通5、3个蒸汽采样管7、3个电导率计8、3个井口干度处理器9、3个被分离水管10、3个采样汽水分离器11和3个被分离蒸汽管12。其中，给水电导率计2安装在注汽炉给水管1上。
2个分流均相三通5分别安装在注汽炉蒸汽管网4的两个蒸汽分流口处。
各采样汽水分离器11分别位于各出口蒸汽管道6的出口端；各采样汽水分离器11的入口与蒸汽采样管7的出口端连通；采样汽水分离器11的两个出口分别与被分离水管10的入口端和被分离蒸汽管12的入口端连通；蒸汽采样管7的入口端、被分离蒸汽管12的出口端与注汽炉蒸汽管网4的出口蒸汽管道6连通；各被分离蒸汽管12的出口端在出口蒸汽管道6的出口处与出口蒸汽管道6连通；各蒸汽采样管7的入口端位于各被分离蒸汽管12的上游。
在各被分离水管10上分别安装有电导率计8。出口蒸汽管道6的出口端与采油井13内的注汽管连通。
井口干度处理器9与给水电导率计2和电导率计8通信连接，采集给水电导率计2所测的给水电导率D0、电导率计8所测的被分离水电导率Dn，得出注汽炉蒸汽管网4中出口蒸汽管道6的出口蒸汽干度(Dn-D0)/Dn。
蒸汽采样管7、被分离水管10和被分离蒸汽管12均用20号锅炉钢管制成，并且蒸汽采样管7、被分离水管10和被分离蒸汽管12的管径相同。
均相式分流三通5包括渐缩径管14、汇流片15、三通进口管16、平衡板17和三通出口管18，其中，三通进口管16与两个三通出口管18相垂直，两个三通出口管18的管径相同，两个三通出口管18的入口内壁上焊接着圆环板状的平衡板17；渐缩径管14为管径逐渐缩小的喇叭管，其外径与三通进口管16的内径相同，其长度与三通进口管16的长度相同，环节在三通进口管16的内壁面上；沿着湿蒸汽流动方向，在渐缩径管14的内壁上等间隔地焊接着四个圆环板状的汇流片15。
Claims (2)
1.一种管网出口的蒸汽干度测量系统，其特征在于，包括给水电导率计(2)、均相式分流三通(5)、蒸汽采样管(7)、电导率计(8)、井口干度处理器(9)、被分离水管(10)、采样汽水分离器(11)和被分离蒸汽管(12)，其中，
a.给水电导率计(2)安装在注汽炉给水管1上注汽炉入口前的管道上；各分流均相三通6分别安装在注汽炉蒸汽管网5的各蒸汽分流口处；分流均相三通6其入口与两个出口的蒸汽干度相同；
b.各采样汽水分离器(11)分别位于各出口蒸汽管道(6)的出口端；各采样汽水分离器(11)的入口与蒸汽采样管(7)的出口端连通；采样汽水分离器(11)的两个出口分别与被分离水管(10)的入口端和被分离蒸汽管(12)的入口端连通；蒸汽采样管(7)的入口端、被分离蒸汽管(12)的出口端与注汽炉蒸汽管网(4)的出口蒸汽管道(6)连通；各被分离蒸汽管(12)的出口端在出口蒸汽管道(6)的出口处与出口蒸汽管道(6)连通；各蒸汽采样管(7)的入口端位于各被分离蒸汽管(12)的上游；
c.在各被分离水管(10)上分别安装有电导率计(8)；井口干度处理器(9)与给水电导率计(2)和电导率计(8)通信连接，通过井口干度处理器(9)采集给水电导率计(2)所测的给水电导率D0、电导率计(8)所测的被分离水电导率Dn，得到注汽炉蒸汽管网(4)中出口蒸汽管道(6)的出口蒸汽干度(Dn-D0)/Dn。
2.如权利要求1所述的管网出口的蒸汽干度测量系统，其特征在于，均相式分流三通(5)包括渐缩径管(14)、汇流片(15)、三通进口管(16)、平衡板(17)和三通出口管(18)，其中，三通进口管(16)与两个三通出口管(18)相垂直，两个三通出口管(18)的管径相同且入口内壁上都固定有圆环板状的平衡板(17)；渐缩径管(14)为管径逐渐缩小的喇叭管，其外径与三通进口管(16)的内径相同，其长度与三通进口管(16)的长度相同，固定于三通进口管(16)的内壁面上；沿着湿蒸汽流动方向，在渐缩径管(14)的内壁上等间隔地固定着若干个圆环板状的汇流片(15)。
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