SAGD注汽系统高干度湿蒸汽流量计量

张维娜（中油辽河工程有限公司，辽宁　盘锦　124010）



SAGD注汽系统高干度湿蒸汽流量计量

张维娜
（中油辽河工程有限公司，辽宁盘锦124010）

摘要：SAGD注汽系统的湿蒸汽干度通常较高，注汽锅炉出口需要加装汽水分离装置，装置出口的水蒸汽干度能达到99%以上。考虑到沿程损失和干度降，注汽系统中水蒸汽的平均干度一般也超过95%。本文针对如此高干度的水蒸汽分析，当蒸汽体积占比通常达到98%以上时，可以简化计量，按照单相流体来设置流量计，既能降低工程投资，也能基本满足生产需求。

关键词：高干度蒸汽；干度；体积占比；简化计量

SAGD技术进行稠油开发方式转换，当前已成为辽河油田超稠油开发中的保证稳产增产的一项重要技术。

在SAGD生产阶段，注入蒸汽中只有潜热部分用于油层的加热，而注入蒸汽的凝积水部分则以几乎相同的温度从生产井中采出，对地层的加热不起任何作用。因此，SAGD阶段要求的蒸汽干度相当高，有利于蒸汽腔的扩展，有效地加热油层，提高洗油效率，增大泄油速度。模拟研究表明，随着蒸汽干度的提高，SAGD生产效果明显提高。兴Ⅵ组油层当井底干度大于70%时，采出程度维持较高水平，现场操作时应当尽可能提高井底干度，通常要求井口干度大于95%。

因此，为保证井口干度达到油藏开发方案的需求，地面配套系统的设计中需要对注汽锅炉出口增加汽水分离装置，装置出口的水蒸汽干度能达到99%以上。考虑到注汽管网沿程损失和干度降，注汽系统中水蒸汽的平均干度一般也超过95%。

湿蒸汽的计量方式较复杂，目前蒸汽流量和干度的测量方法国家没有标准、统一的测试方法，国内一些油田和科研机构纷纷研制了各自的两相流流量计，其功能、原理及现场应用情况各不相同。而单相流气体的计量相对简单，流量计和检定装置标准比较完善。

根据《工业金属管道设计规范》（GB50316－2000）规定“汽液混合物中，气相体积（体积含气率）在6%～98%范围内时，宜采用两相流方法计算管道压力损失”，规范没有对流量计量方法提出建议，但对两相流的定义可供参考。

当蒸汽干度大于0.9时，管内流体呈雾状流，汽水不会在管内明显分层，水滴分布均匀，流体接近单相流。水蒸汽在不同干度（X＝99%、95%、90%）三种情况下，体积含量见表1。

从表1中数据可以看出，蒸汽干度在90%以上时，气体组份的体积占比均超过98%，液体组份的体积含量小于2%，工程上可以忽略其对流态的影响。

当体积含气率超过98%时，可以将高干度水蒸汽按单相流计算。不同压力下，体积含气率为98%时对应的蒸汽干度见表2。

从表2中数据可以看出，当蒸汽压力P＝10MPa时，蒸汽体积百分含量在98%时对应的蒸汽干度在79.8%，可见干度在80%以上时，两相流的特征已不明显，可以近似看作单相流。

地面注汽系统设计中，SAGD注汽参数通常为压力8MPa～14MPa，温度为相应压力下的饱和温度，干度为95%以上。综上所述，将SAGD注汽系统的高干度蒸汽简化为单相流计量流量可以大大的简化设备，对注汽井特别多的工程尤其显得意义重大。

表1　不同干度蒸汽的体积百分含量（%）

表2　体积占比98%时蒸汽的干度

参考文献

[1]《石油和化工工程设计工作手册》编委会.石油和化工工程设计工作手册（第七册）油气田与管道公用工程设计（下）[M].北京：中国石油大学出版社，2010.

[2] GB50316-2000，工业金属管道设计规范[S].

中图分类号：TP273

文献标识码：A