油田注汽锅炉蒸汽干度测量方法研究

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研究成果声明
本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究 工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢 的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也 不包含为获得辽宁石油化工大学或其他教育机构的学位或证书而 使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已 在论文中作了明确的说明并表示谢意。 特此申明。
Steam thermal drive oil is the method in which high pressure steam with suitable dryness fraction is injected into heavy oil stratum. Steaminjection boiler is the key equipment of thermal drive, and it is also the equipment whose energy consumption is the largest in the thermal drive process. As an important parameter for safe operation of steam-injection boiler, dryness is also an important target which affects the effect of heavy oil thermal drive. But at present dryness control basically is at the hand control stage, therefore the forecast and control of dryness for steam-injection boiler are affected by human factor observably, not only the safe operation of steam-injection boiler is threatened, but also the effect of heavy oil thermal drive is effected. Therefore, it is imperative to carry on the research of control method of dryness for oilfield steaminjection boiler. Since steam-injection boiler was introduced from America at 1980s, the manufacture of it has realized industrialization interiorly. But the control system of steam-injection boiler still stays at the quondam technologic level. Its control efficiency is not high, too. Along with the constant development of advanced control theory and computer technology, predictive control to the dryness control of steam-injection boiler and enhancing the control efficiency of control system has became an inevitable trend. First the thesis introduces the basic knowledge of stream dryness measurement, for the prevalent problems which exist in most domestic
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辽宁石油化工大学硕士学位论文
目录
1 绪论..................................................................................................... 1 1.1 课题的背景和意义........................................................................... 1 1.1.1 注蒸汽的稠油开采方法................................................................ 1 1.1.2 注汽锅炉工艺流程与参数分析.................................................... 2 1.2 蒸汽干度........................................................................................... 3 1.3 国内外发展现状............................................................................... 4 1.4 研究意义........................................................................................... 5 1.5 本文的研究工作............................................................................... 5 2 注汽锅炉结构及其控制系统.............................................................. 6 2.1 注汽锅炉总体结构组成................................................................... 6 2.2 注汽锅炉系统流程简介................................................................... 9 2.2.1 水汽系统........................................................................................ 9 2.2.2 燃烧系统...................................................................................... 10 2.3 注汽锅炉的控制系统..................................................................... 11 2.3.1 注汽锅炉时序控制系统.............................................................. 11 2.3.2 注汽锅炉运行参数控制系统...................................................... 12 2.4 辽河油田某注汽站注汽锅炉的具体工艺参数要求..................... 15 3 干度测量方法研究............................................................................ 16 3.1 蒸汽驱采油机理............................................................................. 16 3.2 汽驱工艺介绍................................................................................. 17 3.3 已有的蒸汽干度测量方法............................................................. 17 3.3.1 化验方法...................................................................................... 18 3.3.2 非热力学方法.............................................................................. 18 3.3.3 热力学方法.................................................................................. 18 3.4 本文采用的方法............................................................................. 19 4 水和蒸汽物理性质的计算............................................................... 20 4.1 水和蒸汽的热力学性质计算........................................................ 22 4.1.1 区域 1 的计算模型..................................................................... 22
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and foreign dryness measurement methods; Then, in drives the craft as well as the water and in the steam related knowledge research foundation to the steam, proposed the water and the steam of measurement system's dryness of design proposal. By analyzing the variables which are collected in oil locale, it can get that the stream dryness has a relationship with the stream pressure, the stream differential pressure and the water flux, those variables can be measured directly. When contrasted with conventional model, it can be seen this model has advantages both in precision and time. Finally, dryness survey plan which proposed based on this article, the design has set up a set of dryness survey simulation system. In addition, carries on the optimization design to dryness survey's simulation system, and carries on the whole to this system the analysis appraisal, real-time demonstration dryness fraction as well as relative error. This system reduced to the surveying worker's work load greatly, enabled dryness survey to have the intellectualization. Not only will bring the very good social efficiency also to bring the rich economic efficiency. KEYWORDS:Stream Dryness, Stream-injection Boiler, Saturated Wet Steam, Steam
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系统进行整体的分析评价，实时的显示蒸汽干度以及相对误差。该 系统大大降低了干度测量工作者的工作量，使干度测量具有智能 化。不但具有很好的社会效益同时也会带来丰厚的经济效益。 关键词：干度,注汽锅炉,饱和湿蒸汽,水蒸气
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T HE S TUDY OF M EASURE M ETHOD OF D RYNESS FOR O ILFIELD S TEAM TEAMINJECTION BOILER ABSTRACT
类 别
□学历硕士 □同等学力 □工程硕士
硕 士 学 位 论 文
论文题目
油田注汽锅炉蒸汽干度测量方法研究
学科专业 作者姓名 指导教师
化工过程机械 刘 阳 陈保东 教授
2009 年 6 月
学 校 代码： 学 密
10148
号： 01200603080712 级： □无 □加密
学
院
机械工程学院 2006.9 2008.3 ~ ： 日期：
导师签名：
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油田注汽锅炉蒸汽干度测量方法研究 摘要
注蒸汽稠油热采是指稠油开采时向稠油层注入适当干度的高 压蒸汽进行原油采集。注汽锅炉是油田注蒸汽热采的关键设备，是 油田热采工艺过程中能耗最大的设备之一。 蒸汽干度作为油田注汽锅炉安全运行中的一个重要参数，也是 影响稠油热采效果的一个重要指标。而现阶段蒸汽干度控制基本上 处于常规控制阶段，因此油田注汽锅炉蒸汽干度控制受人为因素影 响较大，不仅油田注汽锅炉的安全运行受到威胁而且影响稠油热采 的效果。为此，对油田注汽锅炉的蒸汽干度进行自动控制的研究势 在必行。本文重点研究了通过测量相关参数，利用水、蒸汽混合测 量建立蒸汽干度测试系统的过程，并对干度仿真结果进行分析。解 决了原先手动控状态，稳定性差，实现了自动调节控制，控制结果 稳定可靠、结构简单、便于操作、保证了安全生产、提高经济效益 明显。并且随着先进控制理论和计算机技术的不断发展，提高注汽 锅炉蒸汽干度控制系统的控制效率己成为一种趋势。 首先，本文分析了干度测量的研究现状和发展历程，针对国内 外常用的干度测量方法存在的相关问题，提出了一种基于水和蒸汽 混合的方法来测量蒸汽干度。 其次，在对汽驱工艺以及水和蒸汽相关知识研究的基础上，提 出了水和蒸汽干度测量系统的设计方案。通过分析在实际的测量过 程中影响干度的相关参数，得出注汽锅炉出口蒸汽干度与蒸汽压 力、差压及给水流量等可以直接测量的有关参数。随后以相关的量 为输入，干度为输出建立模型。通过对该数学物理模型仿真结果的 分析，以及与传统的机理模型和人工化验方法的对比，可以看出此 模型在检测精度及测量时间方面都有很好的效果。 最后，基于本文提出的干度测量方案，设计组建了一套干度测 量仿真系统。此外，对干度测量的仿真系统进行优化设计，并对该