[发明专利]一种高温高压蒸汽干度在线监测系统及方法

说明书

本发明属于蒸汽干度检测技术领域，本发明公开了一种高温高压蒸汽干度在线监测系统及方法；水从进水口进入，经进水口高温高压测量电极检测进水口温度后注入蒸汽发生器，在蒸汽发生器中绝大多数水转换成蒸汽，蒸汽与剩余水进入气液分离器进行气液分离，分离后的蒸汽经蒸汽通路从出水口溢出；分离后的水一部分经炉水通路从出水口排出，一部分经冷凝管冷却流入出水口高温高压测量电极检测出水口温度后通过节流阀与加热管由出水口排出，节流阀可控制出口管路通水量。电导率测量仪与进水口和出水口高温高压测量电极连接，分别测量进水口电导率和出水口电导率。本发明提出的一种耐450℃高温和在35MPa高压环境下在线测量的干度检测方法。

技术领域

本发明属于蒸汽干度检测技术领域，尤其涉及一种高温高压蒸汽干度在线监测系统及方法。

背景技术

目前，最接近的现有技术：高温蒸汽驱替是油气田开发过程中重要的开发手段，也是油气田开发试验重点研究的对象之一；但不同蒸汽干度的蒸汽在开发过程中效果差异很大。目前实验室最常用的高温蒸汽发生器是基于热晗理论的蒸汽干度控制。但热晗理论控制是向前控制方法，不具有反馈控制的作用，无法做到对蒸汽干度的反馈调节。实验室蒸汽开发研究不同于现场蒸汽开采。实验室蒸汽产生量很小，一般不会超过3Kg/h，对于大量取样分析的做法不同现实。同时蒸汽干度检测不允许改变蒸汽干度，不允许添加其他物质；所以在高温蒸汽驱替实验中缺乏高温蒸汽干度检测的有效手段，更谈不上对高温高压蒸汽干度的实时控制。当前蒸汽驱替实验通常是在高温高压条件下进行，通常要求温度在250℃以上，压力在20MPa以上。对传统蒸汽干度检测设备和手段提出更高的要求。

目前学术科研上使用过的蒸汽干度测量方法主要有热交换法、电容测量法以及电导率法。热交换法是一种离线测量蒸汽干度方法，要求对高温蒸汽进行取样将样品进行冷凝通过样品量和冷凝功率计算干度，在高温高压环境中取样危险性较大；同时分析过程长。该方法不能满足在线分析的要求。电容法是根据不同干度的蒸汽电导率不同进行测量的。但是蒸汽电导率与电容的关系没有合理的公式可以参考，该关系又受电容电极的尺寸和分布影响。在高温高压条件下电容电极容易出现老化严重影响实验重复性。所以该方法很难准确测量出小流量蒸汽的真实干度，重复性差。电导率测量方案是2010年后最新提出的测量方案，该方法通过蒸汽产生前后注入水和出口蒸汽残余水中矿化物离子的电导率变化计算出口蒸汽的干度。目前蒸汽发生器使用的水源都含有一定浓度的矿化物离子，可以满足该方案使用的条件。该方法只需要少量残余水流进测量容器便可以计算出蒸汽干度。但当前出现过的电阻率测量干度装置都是对出口样品取样后进行离线分析；对于小流量蒸汽取出出口残余水后会影响蒸汽的干度值。还没有出现满足实验室要求的在高温高压条件下基于电导率测量的蒸汽干度在线检测装置。同时市场上绝大多数的电阻率测量电极都在温度不超过200℃，压力不超过10MPa以下使用。很难满足蒸汽驱替实验的需要。

综上所述，现有技术存在的问题是：

(1)热交换法危险性较大，分析过程长效率低，不能在线分析。

(2)电容法蒸汽电导率受电极的尺寸和分布影响，难准确测量出小流量蒸汽的真实干度，重复性差。

(3)电导率测量对于小流量蒸汽取出出口残余水后会影响蒸汽的干度值。

(4)市场上的电阻率测量电极都在温度不超过200℃，压力不超过10Mpa以下使用，很难满足蒸汽驱替实验的需要。

解决上述技术问题的难度：

通过蒸汽干度检测单元对输出蒸汽的干度进行测量，主要是由于被测量部分需要在线检测，同时被测介质实际的量相当少，其次被测介质属于接近超临界状态，温度压力相当高，已经远远超过现有的设备极限要求。

解决上述技术问题的意义：