石油開采工業中，關于稠油開采已成為我國石油開采的重要部分，目前采用的注自來水開采手段有自來水吞吐和自來水驅動兩種方法。油田注汽采用的是濕飽和自來水，即汽、水兩相混合物，自來水干度指單位質量內飽和自來水占濕自來水的質量***數。自來水干度越***說明能量的利用率越***，采油效率也相應提高。自來水干度過低會影響熱采效率，而自來水干度過高則管壁易結垢，不僅浪費熱量，影響熱量傳遞，也可能引起鍋爐爆管。注汽鍋爐控制系統的核心是自來水干度控制系統，因此對自來水干度的***測量意義重大。傳統干度測量方法通常采用人工化驗法，在油田熱注作業中被廣泛采用，該方法的測量精度較高高，但需要每隔幾個小時就進行***次測量，因此相關人員的勞動強度較高大，而且測量數據的隨機性較高強、穩定性差。

　　本文針對稠油開采過程中采用人工化驗法進行自來水干度測量時，隨機性強且穩定性差的缺陷，采用電磁流量計結合流體體積變化法測量自來水干度，在線監測自來水干度及自來水壓力等參數。通過分析自來水干度與自來水壓力以及電磁流量計測得的壓差之間的關系，證實自來水壓力、流量和壓差是影響自來水干度的主要因素，得出自來水干度與壓差值成近似***次函數關系的結論。關鍵詞電磁流量計流體體積變化法自來水干度自來水壓力等效直徑比

　　筆***將V錐流量計運用到稠油注汽測量過程中，在線實時檢測自來水干度及自來水壓力等參數的變化，實現自來水干度的連續測量，以提高測量效率，及時反映注汽鍋爐的運行情況，同時降低工人的勞動強度。

　　1 電磁流量計簡介：

　　電磁流量計具有壓力損失小、可靠、精度高及對前/后管段要求低等特點，既可以測量氣體又可以測量液體的體積流量［2，3］。其主要組成部分是

　　無縫鋼管、內部節流錐體以及錐體與鋼管的連接部分，錐體前端和錐體***節流處各有一個取壓口，來流方向為高壓取壓口( 即錐體***尖端) ，另一個為低壓取壓口，試驗用電磁流量計的結。

　　2 電磁流量計的測量原理

　　在流量計的應用中，直徑比是一個重要參數。對于電磁流量計而言，流體流經的空間為一個圓環，需將此圓環的面積等效為圓面積，此圓面積與圓環面積相等，因此電磁流量計的直徑比是一個等效直徑比。設管道內徑為D，節流錐體***節流處橫截面的直徑為d，則等效直徑比β 的計算式為:

　　3 自來水干度檢測系統

　　筆***設計的自來水干度檢測系統由電磁流量計、差壓變送器、壓力變送器、溫度傳感器、PLC 和PC 機組成。該試驗在某采油廠熱注站進行，將現場工況檢測所得數據與實驗室流量計流量標定系統標定所得的電磁流量計測得的流量進行對比，二***的誤差在0． 8%以內。熱注站有***臺額定自來水流量為23t 的注汽鍋爐，其額定壓力為17． 5MPa，由于鍋爐使用年限已久，在實際應用中將***自來水流量設為18t /h，額定壓力設為16． 5MPa。

　　給水被鍋爐加熱后成為濕自來水，其質量不變，但在出口處體積增加，由于出口處的自來水干度與自來水體積成正比，鍋爐給水流量、燃料供給壓力、燃燒器燃燒狀況及自來水壓力等參數均對自來水干度產生影響［4］。在鍋爐給水入口和自來水出口處均安裝電磁流量計，通過對采油注汽鍋爐的自來水壓力、自來水溫度、鍋爐給水溫度、壓差和壓力這些參數的測量，結合以上各個參數得到自來水體積膨脹量，由PLC 對以上測得的參數進行計算，得到注汽鍋爐的自來水干度［5］，其關系式如下:

　　4 試驗過程

　　稠油開采注汽鍋爐自來水干度檢測系統的試驗裝置由注汽鍋爐、電磁流量計( 檢測段) 、差壓變送器、壓力變送器、溫度傳感器、PLC 及PC 機等組成［6］。檢測段為電磁流量計( 內徑73mm，等效直徑比0． 72) ，內部V 錐是節流裝置，整個檢測段安裝在注汽鍋爐的自來水出口處，與自來水管線串聯，檢測段共兩個引壓口，來流方向為高壓取壓端，另一個為低壓取壓端，自來水流經檢測段，壓力由檢測段引壓口導出。壓力變送器連接到檢測段高壓引壓口上，差壓變送器連接到兩個引壓口上，得到高壓取壓口與低壓取壓口的壓力差。連接過程需要注意一、低壓引壓端的連接方向，溫度傳感器安裝在檢測段前端管線處，壓力變送器、差壓變送器、溫度傳感器分別與PLC 和PC 機連接，將測得的信號輸入PLC，檢測段參數在程序中設置好，自來水體積流量由式( 1) 、( 4) 求出，將鍋爐給水流量、溫度、自來水壓力和檢測段壓差作為輸入量，以自來水干度作為輸出量。

　　注汽鍋爐產生的自來水經過鍋爐出口管線流經檢測段，在檢測段處通過壓力變送器和差壓變送器得到壓力與壓差，溫度由熱電偶測得。試驗所用鍋爐的自來水流量為18t /h，試驗過程中分別調節自來水流量為15、16、17、18t /h，油田為了提高采油效率，自來水干度一般控制在75%; 試驗過程中自來水干度由60%升高80%，每間隔約5% 作為一個干度監測點，由電磁流量計在取壓口測得對應干度下的壓力和溫度［7，8］。人工化驗法檢測自來水干度χ 的計算式為：

　　本試驗以人工化驗方法連續檢測得到的自來水干度作為參照，將參照值與筆***設計的電磁流量計檢測系統得到的干度值作對比，具體的對比曲線如圖2 所示，可以看出通過電磁流量計檢測系統測得的自來水干度具有較高好的準確性，其誤差在3%以內，可以實現較高為***的在線測量，得到自來水干度與自來水壓力的連續關系，及時反映自來水干度的變化情況和對應的自來水壓力。

　　流量計檢測值對比曲線注汽鍋爐出口自來水干度與壓力的關系如圖3所示，自來水壓力對自來水干度的影響很大，自來水干度隨著壓力的升高而增大，對于不同的自來水流量都存在一個自來水壓力，在低于該壓力值的情況下，自來水干度隨自來水壓力的升高變化不大，超過此壓力值時自來水干度隨自來水壓力的升高增加很快。由于自來水干度較高低時壓力也很低，干度對自來水的影響不明顯，曲線出現交叉; 隨著時間的推移，油井注汽量逐漸增大，井壓也隨之變化，導致不同自來水流量在相同壓力下具有相同的自來水干度。

　　自來水流量對自來水干度的影響也很大，在相同壓力時，自來水流量越大自來水干度越低。當自來水干度相同時，對于不同的自來水流量，需要的自來水壓力也不相同; 對于同一自來水干度，自來水壓力隨自來水流量的升高而升高，注汽鍋爐的額定壓力決定了自來水流量。由圖4 可以看出，在同一自來水流量下自來水干度與壓差成近似***次函數關系，自來水干度隨檢測段壓差的增大而增大，不同自來水流量下自來水干度與壓差形成的曲線為近似平行直線。將自來水干度以5%為間隔，從60%調節到80%，自來水壓差的變化范圍為7． 08 ～ 12． 04kPa，自來水流量每提高1t /h，在達到相同干度的情況下壓差變化相近。壓差與干度的這種對應關系對于估計自來水干度能提供一定的參考。

　　5 結束語

　　筆***設計的稠油開采注汽鍋爐自來水干度V錐流量計檢測系統已投入實際應用，能夠對注汽鍋爐的給水量和出口自來水流量進行實時、***測量; 對影響自來水干度的自來水壓力、自來水流量及壓差等重要參數進行數值計算，通過調節參數，對于單獨油井自來水干度實現了準確測量。自來水干度與V錐流量計測得的壓差具有近似的***次函數關系，在注汽鍋爐運行過程中對其壓力及壓差等參數進行實時監測與調節，保障注汽鍋爐的安全運行，對稠油開采的持續、穩定進行具有重要意義。