熱式氣體質量流量計在火驅注井中的研（yán）發和運用

熱（rè）式（shì）氣體質量流量計（jì）在（zài）火驅注井中的（de）研發和運用

    火（huǒ）驅注氣井熱式（shì）氣體質量流量計的研發及運用,為掌握（wò）火驅注氣井中各（gè）層係呼吸狀況, 研發了一種根據恒（héng）溫度差基本原（yuán）理的熱（rè）式氣體質量流量計, 其特性是能（néng）夠精確測量小總流量, 可靠性和可信性高,該儀器（qì）設備能夠完成火驅注氣井（jǐng）溫度、工作壓力、氣體引入占比、液位、磁精準定位的檢測, 對掌握火驅注氣（qì）井礦（kuàng）井狀況十分關鍵,當場數據信息說明（míng）, 該（gāi）儀器測試實際效果優良（liáng）。

    針對稠油采掘（jué）, 因為其粘度較高（gāo）, 熱采是比較必需的對策, 而可以提升石油（yóu）采出（chū）程度所選用的熱效的（de）技術性便是火驅。火驅就是指將空氣壓縮引入地層中（zhōng）, 隨後（hòu）根據點火（huǒ）器（qì）加溫地層。當做到一定溫度時（shí）, 地層石油便會引燃, 造成驅替功效, 提升（shēng）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樣（yàng）的危害。因而對火驅井中各層係的注氣占比的分辨, 既能夠掌握引入氣體的動向, 又可（kě）以在地（dì）層引燃後, 分（fèn）辨並檢（jiǎn）測地（dì）層的點燃狀況。
1、氣體流（liú）量測試基本原理：
熱（rè）式氣體質量流量計能夠檢測氣體總流量、溫度、工作壓力、磁精準定（dìng）位等主要參數, 其氣體總流（liú）量的精確測量是根據對流換熱的基本原理完成的。選（xuǎn）用兩隻並列的鉑熱電阻做為攝像頭, 一支為（wéi）不加溫的溫度測量攝像（xiàng）頭, 另一支為加溫攝像頭, 物質處在靜態數據時, 讓兩隻鉑熱電阻（zǔ）維持（chí）一定溫度差。當物質流（liú）動性（xìng）時, 被加溫的鉑熱電阻（zǔ）的（de）發熱量被帶去（qù）, 根據（jù）精確（què）測（cè）量發熱量轉變來（lái）得到總流量尺寸狀況。依照鉑熱電阻的加溫方法（fǎ）能夠分成（chéng）恒溫度差（chà）式和恒輸出功率式（shì）二種熱（rè）式氣體質量流量計。熱式氣體質量流量計的優勢是能夠精（jīng）確測量細微氣體（tǐ）總流量、可靠性好（hǎo）、可信性高。
  流量測試（shì）能夠掌握各層（céng）呼吸占比;溫（wēn）度完成檢測鉑（bó）熱電阻完成, 能夠體現火驅（qū）井井中溫度（dù）模型, 分辨各層係點燃狀況;穩定（dìng）性測試體現井中工作（zuò）壓力模型, 氣體蔓延到狀況及其井中液位部位;磁精準定位明確井中各層深（shēn）層等狀況。總而（ér）言之, 熱式（shì）氣體質量流量計對掌握火（huǒ）驅注（zhù）氣井礦井狀況十（shí）分關鍵。
2、蒸汽流量計（jì）：
2.1、蒸汽流量計電源電路：
    文中研發的是（shì）恒溫度差式熱式氣（qì）體質量流量計。恒溫度差的基本原理是根據意見（jiàn）反饋控製（zhì）回路操縱加溫的鉑熱（rè）電阻, 促使（shǐ）加溫鉑熱（rè）電（diàn）阻和精確測量氣體本身溫（wēn）度值的另一個不加溫鉑熱電阻中間（jiān）維持穩（wěn）定的溫度差。當（dāng）液體流動性時, 會帶去加溫鉑熱電阻上的發熱量, 加溫鉑熱電阻的溫度會降低。這時, 根據增（zēng）加電流量給加溫鉑（bó）熱電阻加溫（wēn）, 該電流量就與氣體的總流量正相關。
    儀器設備選用的關鍵CPUMCU是ADI企業的（de）數據收集集成icADu C834, 為（wéi）主（zhǔ）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24位, 輔（fǔ）助安全通道ADC為16位。根據雙路單獨的Σ-ΔADC, 完成了內溫（wēn）及其工作壓力數據信號的（de）收集, 根據MCU內部內置的（de）單脈衝電子計數器（qì）進行磁精準定位（wèi）的收（shōu）集（jí）。
總流量的收集控製模塊選用AD7799集成ic以及外圍電路進行。AD7799具備3個差分（fèn）信號鍵入安全通道, 在其中2個安全通道聯接空氣流（liú）量計, 並與ADu C834相接, 進行空氣流量計的外溫檢測、流量測試及恒溫度差操縱。
2.2、蒸汽流量計的程序流程：
蒸汽流（liú）量計的編程（chéng）設計完成了電源電（diàn）路的（de）作用, 蒸汽流量計選用C語言進行程序流程撰（zhuàn）寫（xiě）。該蒸汽流量計對礦井的總流量、工作壓力、溫度、磁精準定位開展數據收（shōu）集並（bìng）儲存, 可以設定主要參（cān）數, 也可以被獲取數據。
圖上通訊方式包含主要參數的設定、主要參數的載入、儲存數據信息的載入。通訊進行以後, 再次等候手機客（kè）戶端的命（mìng）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（jí）。在其中溫度、總流量（liàng）的收集（jí）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。取樣方式被設定為幾段, 一段（duàn）是休眠狀態時間（jiān）, 一段是收集時間。剛開始時係統軟件進（jìn）到休眠狀態, 當休眠狀（zhuàng）態（tài）時間完畢（bì）時, 終斷喊醒全（quán）部係統軟（ruǎn）件, 進而進到收（shōu）集時間。當數據收集結束（shù）時, 係統軟件完全開展睡眠質（zhì）量, 已不被（bèi）喊醒, 等候關閉電源並獲取數（shù）據。
; 當充電電池關閉電（diàn）源（yuán）後再次通電時, 係統軟件從頭開始實行, 載入取樣方案, 從頭開始（shǐ）取樣（yàng）。
3、試驗誤差分析（xī）及解決（jué）：
在火（huǒ）驅注氣井中, 數（shù）次應用熱式（shì）氣體質量流量計對引入各白邊填充液段的氣體總流量開（kāi）展檢測, 數據顯示有檢測偏差。經剖析, 偏（piān）差來源於關鍵有:自然環境溫度、氣體的環境濕度、儀器設（shè）備下發速率、儀（yí）器設（shè）備在油（yóu）氣井中方向。為了更好地將氣體總流量（liàng）的檢測精確度操縱在（zài）3%之內。選用了以下方（fāng）法來減少偏差:
1) 對於自然環境溫度對檢測精確度的危害。在儀器設備內部（bù）存在（zài）溫（wēn）漂校準（zhǔn）表, 數據測試會（huì）開展溫漂校準, 減少了溫度對儀器設備流量測試產生（shēng）的危害;
2) 對於氣體的環境濕度對儀器設備量程的危害。因為熱（rè）式流量（liàng）測試基本原理（lǐ）, 在開展呼吸模（mó）型檢測時, 氣體的環境濕度越大, 發（fā）熱量蒸發越快, 儀器設備量程會增大。為繞開這一要（yào）素產生的危害, 選用測算各層呼吸占比的方法, 而不是測算總流量（liàng）值的方法來開展（zhǎn）檢測, 由於氣體環境濕度在同一時間、同一地（dì）址基本一致（zhì）。
3) 儀器（qì）設備下發速率產生的危害。當儀器（qì）設備下發時, 其（qí）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（chéng）越大。速度量程是反向轉變的。因而, 隻有根（gēn）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, 儀器設備緊貼著油氣井內壁檢測時（shí）比照（zhào）處在油氣井正中間檢測時（shí）聽（tīng）獲的量程要小。對於（yú）儀器設備在（zài）井（jǐng）中（zhōng）方向對儀器設備量程的危害, 選用牽正器將儀器設備固定不動在油氣井正中間部位放入井中。
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縱在3%之內, 極大地提（tí）高了火驅注氣井各層呼吸（xī）占比檢測的精確度。
4、運用案例：
運用該檢測儀對遼河油（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) 將氣體引入油氣井中, 油氣井有1、2、3、4等4個白（bái）邊填充液段, 選用該儀器測試（shì）氣體引入每一個（gè）白邊（biān）填充液（yè）的占比。儀器設備放入第一、2、3層時其量程縮小, 當抵達井（jǐng）中974 m時, 儀器（qì）設（shè）備由氣體物質進到液體物質, 總流量量程增大 (在液體（tǐ）中, 液體比氣體能帶去大量的動能。因為液體的熱傳導比氣體快, 因而蒸汽流量計沒法（fǎ）迅速開展溫度差賠償, 造成其（qí）檢測值大（dà）幅（fú）度擴大) 。因而11號層呼吸為0%。
各層的（de）引（yǐn）入占比能（néng）夠依據量程的尺寸（cùn）誤差開展測算。如:
計算方法
式中:ΔF1——2號層左右總流量值降低值;
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號層占比為:38%, 2號層占（zhàn）比為:17%;3號層（céng）占比為45%。
5、總結：
選用恒溫度（dù）差基本原理設計方案的熱式氣體質量流量計可以運用於火驅注氣井中, 其檢測（cè）結果能較精確地體現火驅注氣井的溫（wēn）度（dù）、工作壓力（lì）、總流（liú）量的轉變, 也可以體現注氣井各白邊填充液（yè）段的注氣占比。對火驅注氣井打火有一定的指導作用。采用一係列對策後, 將儀（yí）器設備的流量測試精（jīng）確度（dù）操縱在3%之內（nèi）。當儀器設備進到液位後, 其量程會大幅度增大（dà）, 證實其不可以運用於液（yè）體中。具體運用說明（míng）, 該檢測儀能（néng）不錯地運用於火驅注氣井流（liú）量測試。