熱式氣體質量流量計在火驅注井中的（de）研（yán）發和運用

熱式氣體質量流量計在火驅注井中的研發和運用

    火驅注氣井熱式氣體質量流量（liàng）計的研（yán）發及運用,為掌握火（huǒ）驅（qū）注氣井中各層（céng）係（xì）呼吸狀況, 研發了一（yī）種根（gēn）據恒溫度差基本原理的熱式氣（qì）體質（zhì）量流量計, 其（qí）特性是能夠精確測量小總流量（liàng）, 可靠性和可信性高,該儀（yí）器設備（bèi）能夠完成火驅注氣井溫度、工（gōng）作壓力、氣體引入占比、液位、磁精準定位的檢測, 對掌握（wò）火（huǒ）驅注氣井礦井狀況十（shí）分關鍵,當場數據（jù）信息說明, 該儀器測試（shì）實際效果優良。

    針對稠油采掘, 因為其粘度較高, 熱采是（shì）比較必需的（de）對策, 而可以提升石油采出程度所選用（yòng）的熱效的技術性便是火驅。火驅就是指將空氣壓縮（suō）引入地層中（zhōng）, 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（zào）成驅替功效, 提升采出程度[1]。在其中, 氣（qì）體是地層引（yǐn）燃的必備條件。
    在注氣全過程中, 因為氣體進到（dào）的層係不一樣, 會對火烤預（yù）期目標造成不一樣的（de）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（dòng）向, 又可以在地層引燃後, 分辨並檢測（cè）地層的點燃狀況。
1、氣體流量測試基本原理：
熱式氣體質量流量計能夠檢測氣體總流量、溫度、工作壓（yā）力、磁精準定位等主要參數, 其氣體總流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（rè）電阻做為（wéi）攝像頭, 一支為不加溫的溫度測量（liàng）攝像頭, 另一支（zhī）為加溫攝像頭, 物（wù）質（zhì）處在靜態數據時, 讓兩隻鉑（bó）熱電阻維持一定溫度差。當物質流動性時, 被加溫的鉑（bó）熱電阻的發熱量被（bèi）帶去, 根據精確測量發熱量轉變（biàn）來（lái）得到總流量尺寸（cùn）狀況。依照鉑熱電阻的加溫方法能（néng）夠分成恒溫度差式（shì）和恒輸出功（gōng）率式（shì）二種熱式（shì）氣體質量流量（liàng）計。熱（rè）式（shì）氣體質量流量計的優勢（shì）是能夠精（jīng）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層呼吸占比;溫度完成檢測鉑熱電阻完成（chéng）, 能夠（gòu）體（tǐ）現火驅井井中溫度（dù）模型, 分辨各層係點燃狀況;穩定性測試體現井中工作壓力模型（xíng）, 氣體蔓延到狀況及其井中液位部位;磁精準定位明確井中（zhōng）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（kuàng）井狀況十分（fèn）關鍵。
2、蒸汽流量計：
2.1、蒸汽流量計電源電路（lù）：
    文中研發的是恒溫度差式熱式氣體質量流（liú）量計。恒溫度差（chà）的基本原理是根據意見反饋（kuì）控（kòng）製回路操縱加溫（wēn）的鉑（bó）熱電阻, 促使（shǐ）加溫鉑熱電（diàn）阻和精確測量氣體本身（shēn）溫度值的另一（yī）個不加溫鉑熱電阻中間維持穩（wěn）定的溫度差。當液體流動性時, 會帶去加溫鉑熱電阻上的發熱量, 加溫鉑熱電阻的溫度（dù）會降低。這時, 根（gēn）據增加電流量給加（jiā）溫鉑熱電（diàn）阻加溫, 該電流量就與氣體（tǐ）的總流量正相關。
    儀器設備選用的（de）關鍵CPUMCU是ADI企業的數據收集集（jí）成icADu C834, 為主板芯（xīn）片 。ADu C834www.szyibiao.com內部（bù）集（jí）成化了雙路單獨的Σ-ΔADC, 在其中主通道ADC為（wéi）24位, 輔助安（ān）全通道ADC為16位（wèi）。根據雙（shuāng）路單（dān）獨的Σ-ΔADC, 完成了（le）內溫及其工作壓（yā）力（lì）數據信號的收集, 根據MCU內部內置（zhì）的單脈衝電子計數器（qì）進行（háng）磁精（jīng）準定位的收集。
總流量的收集控製模塊選用AD7799集成ic以（yǐ）及（jí）外圍電路（lù）進行。AD7799具備3個差分信號（hào）鍵（jiàn）入安全通道（dào）, 在其中2個安全通道聯接（jiē）空氣（qì）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（jí）恒溫度差操縱。
2.2、蒸汽流（liú）量計（jì）的程序流程：
蒸汽流量計的編程設（shè）計完成了電（diàn）源電路的作（zuò）用, 蒸汽流量（liàng）計選用C語言進行程序流程撰（zhuàn）寫。該蒸汽流量計對礦井（jǐng）的總流量、工作壓力、溫度、磁精準（zhǔn）定位開展數據收集並儲存, 可以設定主要參數, 也可以被獲取數據。
圖（tú）上通訊方式包含主要參數的設定、主要參數的載（zǎi）入、儲存數據信息（xī）的載入。通訊進行以後, 再次等候手機客戶端的命令。
 取樣（yàng）方式能夠完成礦井的總（zǒng）流量、工作壓力、溫（wēn）度、磁精準（zhǔn）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, 工作壓力的收集頻率是1 s/次, 磁精（jīng）準定位的收集頻率是（shì）50 ms/次。取樣（yàng）方式被設定為幾段, 一段是休眠狀態時間, 一段是收集時間。剛開始時係統軟件進到休（xiū）眠狀態, 當休（xiū）眠狀態時（shí）間完（wán）畢（bì）時, 終斷喊醒全部係統軟件, 進而進到收集時間。當數據收集結束時, 係統軟件完全開展睡（shuì）眠質量, 已不被喊（hǎn）醒, 等候（hòu）關閉電源並（bìng）獲取數據。
; 當充電電池關閉電源後再次通電時, 係（xì）統軟件從頭開始（shǐ）實（shí）行, 載入取樣方案, 從頭開始取樣。
3、試驗（yàn）誤差分析及解決：
在（zài）火驅注氣井（jǐng）中, 數次應用熱式氣體質量流量計對引入各白邊填充液段的氣體總流量開展檢（jiǎn）測, 數據顯（xiǎn）示有檢測偏差。經剖析, 偏差來（lái）源於關鍵有（yǒu）:自然環境溫度、氣體的環境濕度、儀器（qì）設備下發速（sù）率、儀器設備在油氣井中方向。為了（le）更好地將氣體總流量的檢測精確度操縱在3%之內。選用了以下方法來減少偏差:
1) 對於自然環（huán）境溫（wēn）度（dù）對檢測精確度的危害。在儀器設備內部存在溫漂（piāo）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) 對於氣體的環境濕度對儀器設備量程的危（wēi）害。因為熱式（shì）流量測試基本原理, 在開展呼吸模型檢測時, 氣體的環境濕度越大（dà）, 發熱量蒸發越快, 儀（yí）器設備（bèi）量程會增大。為繞開這一要素產（chǎn）生的危害, 選用測算（suàn）各層呼吸（xī）占比的（de）方法, 而不（bú）是測算總流（liú）量值的方法來開展（zhǎn）檢測, 由於氣體環境濕度在同一時間、同一地址基本一致（zhì）。
3) 儀器設備下發速率產生的危害。當儀器設備下發時, 其方位與氣體引入（rù）方位是一致的, 當速率越大時, 相對運動就（jiù）越小, 儀器設備量程越大（dà）。速度量程是反向轉變的。因而, 隻有根據（jù）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（cái）可以減少檢（jiǎn）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比照處在油（yóu）氣井正中間檢（jiǎn）測時聽獲的量程要小。對於儀器設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定不動在油氣井正中（zhōng）間部位放入井（jǐng）中。
根據所述一（yī）係列的方法（fǎ）, 終究會儀器設備的流量（liàng）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占比檢測的精確度。
4、運用案例：
運用該檢測儀對遼河（hé）油田（tián）某火驅注（zhù）氣井開展檢測, 以（yǐ）728 m3/h的注供氣量 (在標準大氣壓情況（kuàng）) 將氣體引入油氣井中, 油氣井有1、2、3、4等4個白邊填充液（yè）段, 選用該儀器測試（shì）氣（qì）體（tǐ）引入（rù）每一個白邊填充液的占比（bǐ）。儀器設備放入第一、2、3層時其（qí）量程縮（suō）小, 當抵達（dá）井中974 m時, 儀器設備由氣體物質進到液體物質, 總流量量程增大 (在液體中, 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（jì）沒（méi）法迅速開展溫度差賠償, 造成其檢測（cè）值（zhí）大（dà）幅（fú）度擴大) 。因而11號層呼吸為0%。
各（gè）層的引入占比能夠依據量程的尺寸誤差開展測算。如:
計（jì）算方（fāng）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;
ΔF3——3號層左右總流量值降（jiàng）低值
以此類（lèi）推（tuī）測算, 2號（hào）層占比為:38%, 2號層占比為:17%;3號層占比為45%。
5、總結：
選（xuǎn）用恒溫度差基（jī）本原理設計方案的熱式氣體質量流量計可以運用於（yú）火驅注氣井（jǐng）中, 其檢測結果能較精確地體現火驅注氣井的溫度、工作（zuò）壓力、總流量的轉變, 也可（kě）以體現（xiàn）注氣井各白（bái）邊填充液段的注氣占比。對火驅注氣井打火有一定的指（zhǐ）導作用。采用一係（xì）列對策後, 將儀器設備的（de）流量測試精確度操縱在3%之內。當儀器設（shè）備進到液（yè）位後, 其量程會大幅度增大（dà）, 證實其不可以運（yùn）用於液體中。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。