[发明专利]井口蒸气测量系统

说明书

本发明涉及一种用于蒸气增强石油回收的蒸气测量系统。本系统引入一种位于临界流体节流器上游的量孔，节流器通常设置在注入井的井口处。利用一组方程中从量孔和节流器得来的压力信息并同时求解方程，可以确定蒸气流率和蒸气干度。

蒸气注水已经成为从边际油田或重油储藏构造中二次回收石油产品用的一种认可的做法，这些边际油田或重油储藏构造需要一定程度的激励，以产生令人满意的原油流。因此需要一种简单的方法和设置，以确定将蒸气送入此种储藏构造的注入井井口处的饱和蒸气的干度。此种测量如果能加以简化的话，将特别适用于确定由注入蒸气外加到地下储藏构造中的热量。

蒸气干度的测量或监控是重要的，因为蒸气干度以及由此产生的蒸气蓄积或形成的加热效应直接影响最终的生产操作。其次，可以最经济地注入特定地层或储藏构造的蒸气的干度是随许多情况而定的。后者包括储藏构造的厚度和从其中提取商业上可行的碳氢化合物产品量的预测前景。

简单说来，最好是，注入每个注入井的蒸气干度（即水蒸气质量除以总质量）和质量流率变化或调节到一种参数水平，该水平能最好地符合由该井渗透形成的构造条件。显然，在可以作出任何变化或调节之前，必须知道蒸气干度和质量流率。

大家知道，在这种类型的增强石油回收作业（EOR）中，为了特别有效，必须利用位于井口附近的蒸气输送管线中的计量装置监控注入蒸气流。值得重视的是，蒸气以已知的干度、压力和质量流率正常地离开蒸气发生器或蒸气源。但是，当加压蒸气流向着注入井行进时，蒸气干度通常会显著地降低。蒸气干度的降低可以基于这些因素，如井和蒸气源之间的距离、管子绝缘的有效性与包括环境温度和风速的天气条件。它还取决于管子部署，包括蒸气到达注入口或井之前必须通过三通管行进的三通管的数目和取向，因为在这些三通管中可能出现相的分离。

因此，重要的是，为了经济上的实用性，在蒸气管线中紧靠每个注入井口的上游处设置一个流体监测和控制装置。在许多蒸气注水作业中，一个节流器机构被安置在蒸气管路中，以限制蒸气流，从而能够调节进入特定井的蒸气的质量流率。

属于Redus的美国专利No.4，836，032公开了使用一种与临界流动节流器串联的孔板以提供一种用于蒸气干度和质量流率的测量方法。或者是孔板或者是节流器单独都能用于测量蒸汽干度和质量流率。但是，通过求临界流动节流器的湿蒸气的方程和穿过锐缘孔板的湿蒸气的方程，能够获得穿过两种装置的蒸气干度的数学表达式。

以实验室试验数据为基础，建立了一组确定蒸气干度和蒸气流率用的新方程。

节流器流动方程：

q=2.456 (C²P)/(X^0.4204)

量孔流动方程：

q=15.01221-β4φVfgX1..3540+Vf]]>

新的量孔流动方程已经免去了计算量孔系数的需要。新的方程在整个试验范围内在5个干度点中测定蒸气干度。新方程得到的蒸气平均质量流率位于试验范围的测得的质量流率的8%以内。由于通常与两相流体有关的量孔差压的波动，量孔-节流器测量系统最适合于测量蒸气干度大于30%的范围。与从前利用野外试验数据得到的方程相比，新方程与测得值能更好地符合一致。

下面将通过实例参考附图说明本发明，其中：

图1是通过典型的蒸汽注入井口的垂直截面图，该井口包括了本发明;

图2至图7是本发明的证明数据的图形。