Способ оценки качества пара, генерируемого в установке для добычи углеводородов, и способ квалификации генератора пара
Изобретение относится к способу оценки качества пара (26), который могут генерировать в установке для добычи углеводородов из пласта с вязкой нефтью, для закачки в этот пласт с вязкой нефтью. Способ включает в себя этапы, на которых: расширяют пар (26), при этом пар расширяют от определенных начальной температуры (Т1, Т0) и/или начального давления (Р1, Р0) до определенного конечного давления (Р2), измеряют конечную температуру (Т2) расширенного пара. Когда пар расширился до состояния сухого пара, вычисляют качество генерируемого пара, заключенное в диапазоне от 0,9 до 1, в зависимости от: определенных начальной температуры (Т1, Т0) и/или начального давления (Р1, Р0), определенного конечного давления (Р2) и измеренной конечной температуры (Т2) расширенного пара. Технический результат – повышение точности получаемых данных. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 5 ил.
Настоящее изобретение относится к способу оценки качества пара и, в частности, пара, который генерируется или может генерироваться в установке для добычи углеводородов.
При добыче углеводородов стало обычной практикой использование пара для целей получения достаточных объемов добычи и извлечения из углеводородных пластов, для чего требуются меры по термоинтенсификации добычи. Существуют различные варианты выполнения генераторов пара, связанных с установками для добычи углеводородов, для обеспечения возможности закачки генерируемого пара в подземные углеводородные пласты. Закачиваемый пар является предпочтительно насыщенным, однако, в зависимости от эксплуатационных условий добычи, качество этого пара может меняться: от насыщенного с переменной фракцией воды в жидком виде до сухого, то есть без воды в жидком виде. Как показано в патенте US 5031466, предпочтительно, чтобы качество закачиваемого в скважину пара было адаптировано к условиям формации, через которую проходит скважина установки для добычи углеводородов.
Так, в патенте US 5031466 раскрыт способ измерения параметров качества пара в зависимости от величины колебаний перепада давления потока пара между некоторой точкой выше по потоку от диафрагмы, уменьшающей проходное сечение для потока, и некоторой точкой ниже по потоку от этой диафрагмы. При реализации этого способа измерения параметров качества пара в зависимости от величины колебаний перепада давления используют явление, которое соотносит увеличение колебаний со снижением качества пара. Однако этот способ не позволяет получить приблизительное измерение качества пара во всем диапазоне степени насыщения пара.
Таким образом, существует необходимость в разработке более точного способа оценки качества генерируемого пара, подлежащего закачке в углеводородный пласт.
Были предложены и другие способы оценки качества пара, используемого в установках для добычи углеводородов, такие как описанные в патентах US 5663491, US 4658208 и US 5115770. В этих патентах раскрыта оценка качества пара, осуществляемая, соответственно,
- посредством измерения перепада давления после закачки некоторого количества воды в паровую магистраль;
- посредством измерения электрических свойств потока пара;
- посредством измерения скорости звука в потоке пара.
Однако указанные методы не дают приемлемого решения поставленной выше задачи.
Для удовлетворения указанной необходимости в изобретении предложен способ оценки качества пара, который могут генерировать в установке для добычи углеводородов из пласта с вязкой нефтью, для закачки в этот пласт с вязкой нефтью, причем способ включает в себя следующие этапы:
- расширяют пар, при этом пар расширяют от определенных начальной температуры и/или начального давления до определенного конечного давления;
- измеряют конечную температуру расширенного пара;
- когда пар расширен до состояния сухого пара, вычисляют качество генерируемого пара, заключенное в диапазоне от 0,9 до 1, в зависимости от:
- определенных начальной температуры и/или начального давления;
- определенного конечного давления; и
- измеренной конечной температуры расширенного пара.
В соответствии с одним из альтернативных решений, способ включает в себя, перед расширением от начального давления, этапы, на которых:
- расширяют пар от давления генерируемого пара до начального давления;
- определяют перепад давления при расширении пара до начального давления;
- приблизительно вычисляют качество пара в диапазоне от 0 до 1 в зависимости от определенного перепада давления;
причем вычисление качества генерируемого пара в зависимости от конечной температуры пара, расширенного до состояния сухого пара, представляет собой более точную оценку.
В соответствии с другим альтернативным вариантом осуществления, предварительно определяют давление пара перед расширением или расширениями в зависимости от настроек регулирующего клапана, обеспечивающего расширение до определенного конечного давления.
В соответствии с еще одним альтернативным вариантом осуществления, начальную температуру и/или начальное давление пара определяют посредством измерения перед расширением или расширениями.
В соответствии со следующим альтернативным вариантом осуществления, определенная начальная температура генерируемого пара больше или равна 250°C.
В соответствии со следующим альтернативным вариантом осуществления, определенное начальное давление генерируемого пара составляет 30-50 бар и предпочтительно равно 40 бар.
В соответствии со следующим альтернативным вариантом осуществления, конечное давление расширенного пара предварительно определяют равным 1 бар.
В соответствии со следующим альтернативным вариантом осуществления, конечное давление расширенного пара определяют посредством измерения.
Наконец, в соответствии с еще одним альтернативным вариантом осуществления, когда пар претерпел расширение до состояния сухого пара, вычисление качества пара включает в себя этапы, на которых:
- определяют энтальпию расширенного пара по энтальпийной диаграмме с помощью измеренной температуры и определенного конечного давления расширенного пара;
- определяют вычисляемое качество пара по энтальпийной диаграмме с помощью определенных начальной температуры и/или начального давления при допущении изоэнтальпийного расширения.
Предметом изобретения является также способ квалификации генератора пара, причем генератор содержит трубопровод для циркуляции воды, выполненный из электро- и теплопроводящего материала и окруженный индуктирующим проводом, при этом способ включает в себя следующие этапы:
- подают в трубопровод генератора подлежащую испарению воду с определенными расходом, температурой и давлением;
- осуществляют индукционный нагрев трубопровода посредством подачи электропитания на индуктирующий провод генератора с определенными напряжением, силой тока и частотой;
оценивают качество пара, генерируемого генератором, с использованием описанного выше способа оценки;
- определяют соотношение между, с одной стороны, оцененным качеством генерируемого пара и, с другой стороны, определенными расходом, температурой, давлением, напряжением, силой тока и частотой.
Дополнительные признаки и преимущества изобретения будут понятны из чтения нижеследующего детального описания отдельных вариантов осуществления изобретения, которые приводятся исключительно в виде примеров со ссылками на чертежи, на которых:
- фиг. 1 показывает генератор пара, подлежащий квалификации в соответствии со способом согласно изобретению;
- фиг. 2 показывает вид в разрезе модуля оценки качества пара;
- фиг. 3 показывает схематическое изображение модуля по фиг. 2;
- фиг. 4 показывает энтальпийную диаграмму, используемую в предпочтительном варианте способа согласно изобретению;
- фиг. 5 показывает часть диаграммы по фиг. 4, показанную в увеличенном масштабе.
Предложен способ оценки качества пара. Этот способ предназначен, в частности, для оценки качества пара, который может использоваться при добыче жидких углеводородов при стандартных условиях температуры и давления (для таких жидких углеводородов использую также термин «нефть»). Может применяться закачка пара в нефтяной пласт с целью разжижения нефти, и в частности, вязкой, тяжелой и нетяжелой нефти. Благодаря этому разжижению, то есть уменьшению вязкости нефти, облегчается ее извлечение из пласта. Иными словами, закачка пара в пласт обеспечивает теплоприток, благодаря которому уменьшается вязкость добываемой нефти. Такое разжижение оказывается особенно полезным при работе с тяжелой нефтью, которая содержится в песках, например, в битуминозных (в частности, типа песков Канады или Венесуэлы). В настоящее время применяют самые разные технологии закачки пара: циклическую паростимуляцию (от английского выражения Cyclic Steam Stimulation, сокращенно CSS), вытеснение паром (англ. steam drive) или парогравитационный дренаж (англ. Steam Assisted Gravity Drainage, сокращенно SAGD).
Эффективность закачки пара зависит, в частности, от качества закачиваемого пара. Качество пара соответствует массовой доле воды в газообразном состоянии в паре. Для данного количества пара его качество равно массе воды в газообразном состоянии на общую массу воды. Таким образом, качество пара меняется от 1, для сухого пара, то есть лишенного воды в жидком виде, до 0, для полностью жидкой воды. Качество пара может также выражаться в процентах, от 100% до 0%. Качество закачиваемого пара зависит, в частности, от условий его генерации.
В рассматриваемой области добычи углеводородов генерируемый и используемый пар характеризуется высокими значениями температуры и давления. Так, например, генерируемый пар, качество которого подлежит оценке, имеет давление в пределах от 1 до 200 бар, что соответствует температурам в диапазоне от 100 до 365°C. Более конкретно, давление может находиться в диапазоне от 30 до 50 бар, что соответствует температурам от 235 до 265°C. Так, в частности, температура генерируемого пара, качество которого подлежит оценке, может превышать или быть равной 250°C. Ниже по тексту описания, употребляя выражение «генерируемый пар», мы будем иметь в виду пар, который может генерироваться в установке для добычи углеводородов, в частности, добычи из пласта с вязкой нефтью. При этом такой пар может иметь указанные выше диапазоны температуры и давления при использовании для закачки в пласт с вязкой нефтью.
Указанные диапазоны давления и температуры пара могут быть получены с помощью генератора типа показанного на фиг. 1. Здесь представлен генератор 20, содержащий трубопровод 22 для циркуляции воды, выполненный из электро- и теплопроводящего материала. В переднюю часть трубопровода подается подлежащая испарению вода 24, например, жидкая вода или вода с какой-либо добавкой типа ингибитора коррозии. С этой целью генератор 20 имеет индуктирующий провод 28, в данном случае в форме соленоида, который намотан на трубопровод 22 для наведения в этом электро- и теплопроводящем трубопроводе 22 токов Фуко. При этом происходит нагрев трубопровода 22 с испарением воды 24, превращающейся на выходе генератора 20 в пар 26.
Компактная конструкция генератора 20 позволят поместить этот генератор 20 в пространстве скважины для добычи углеводородов, что является предпочтительным по сравнению традиционным решением, в котором пара генерируется на поверхности с применением на специальной установки. Во-первых, при размещение генератора 20 в скважине уменьшается занимаемая им площадь, что особенно выгодно на небольших платформах в открытом море. Во-вторых, при установке генератора 20 в скважине уменьшаются также тепловые потери между генерацией пара и его закачкой в пласт. Эти тепловые потери могут приводить к нагреву прилегающих к скважине грунтов и снижению качества пара, вследствие чего ограничивается глубина использования этого пара. Так, например, в случае прохождения через вечномерзлый грунт эти тепловые потери могут вызывать его таяние, ухудшая тем самым устойчивость скважины и наземного оборудования.
Предложенный способ оценки качества пара конкретно предназначен для квалификации рассмотренного выше генератора 20. Эта квалификация состоит в определении соотношения между, с одной стороны, качеством генерируемого пара 26 и условиями подачи подлежащей испарению воды 24 и условиями подачи электропитания на индуктирующий провод 28. В качестве условий подачи воды выступают, например, определенные расход, температура и давление воды 24. Под условиями подачи электропитания имеются в виду, как правило, определенные напряжение, сила тока и частота. Указанное соотношение устанавливают с помощью предложенного способа оценки качества генерируемого пара 26. Таким образом, предложен также способ квалификации генератора 20. Помимо соотношения между качеством генерируемого пара 26 и условиями питания генератора 20, предложенный способ квалификации позволяет также найти соотношение давления и температуры генерируемого пара 26 на выходе в зависимости от условий питания генератора 20. Однако такое соотношение менее полезно для специалиста в данной области техники, чем соотношение с качеством пара 26, поскольку температура и давление легко получаются путем измерений на выходе генератора.
Предложенный способ может быть реализован в оценочном модуле 30, который показан на фиг. 2. Более схематичный вид этого оценочного модуля 30 представлен на фиг. 3. Показанный здесь оценочный модуль 30 имеет две ступени оценки: первая ступень оценки в диапазоне качества пара от 0 до 1 и вторая ступени оценки в диапазоне качества пара от 0,9 до 1 или, предпочтительнее, от 0,95 до 1. Первая ступень оценки обеспечивает расширение пара в точке 36 выше по потоку от второй ступени оценки, которая обеспечивает расширение пара в точке 34.
На первой ступени оценки выполняется расширение, в данном случае с помощью перфорированной пластины 36, от давления Р0 на выходе генератора, до давления Р1 ниже по потоку от расширения. Расширение, осуществляемое в точке 36, позволяет произвести оценку качества пара в пределах от 0 до 1 посредством определения перепада давления ΔР, то есть изменения давления от значения Р0 на выходе парогенератора до значения Р1. Этот перепад давления ΔР может быть измерен непосредственно, с помощью дифференциального датчика давления 44. Альтернативно или дополнительно можно предусмотреть (см. фиг. 2), чтобы перепад давления ΔР можно было получать опосредованно, с помощью датчика давления 42, находящегося перед перфорированной пластиной 36 и измеряющего Р0, и с помощью датчика давления 46, помещенного за перфорированной пластиной 36. Вычисление качества в диапазоне от 0 до 1 осуществляют в зависимости от определенного перепада давлений. Это вычисление можно выполнять, например, посредством соотношения между колебаниями перепада давления и качества пара типа, описанного в документе US 5031466.
Однако такое вычисление является приблизительным по всему диапазону качества пара, а именно от 0 до 1. Предложенный же способ предполагает точное вычисление качества пара в пределах значений 0,9 до 1 или, еще лучше, от 0,95 до 1. Требуемая точность оценки качества составляет, например, порядка сотой доли, тогда как при приблизительной оценке на первой ступени достигается точность оценки качества порядка десятой доли. Для обеспечения точной оценки качества пара в пределах значений 0,9 до 1 или от 0,95 до 1 в соответствии с предложенным способом расширяют пар до состояния сухого пара от некоторых определенных начальной температуры и/или некоторого начального давления в сторону некоторого определенного конечного давления.
Как видно на фиг. 2, расширение для целей точной оценки производится в точке 34 второй ступени оценки модуля 30. Это расширение пара 26 осуществляется от начального давления, в данном случае Р1, или от начальной температуры, в данном случае Т1, в зоне за местом приблизительной оценки. В соответствии с одним из не иллюстрируемых здесь альтернативных вариантов осуществления, модуль оценки содержит единственную ступень оценки качества пара, при этом осуществляется лишь одно расширение от начального давления Р0 и начальной температуры Т0 на выходе парогенератора. Ниже в данном документе термин «начальный», употребляемый применительно к температуре и давлению, соответствует температуре и давлению выше по потоку от расширения для целей точной оценки. Говоря другими словами, если речь идет о варианте осуществления с двумя ступенями оценки типа проиллюстрированного на фиг. 2, то начальными давлением и температурой являются, соответственно, давление Р1 и температура 1, в то время как при использовании не представленного на чертежах варианта осуществления с единственной ступенью оценки начальными давлением и температурой будут, соответственно, давление Р0 и температура Т0 на выходе парогенератора.
Могут быть определены и начальное давление Р0 или Р1, и начальная температура Т0 или Т1. В модуле по фиг. 2 и 3 начальное давление Р1 может быть определено посредством измерений с помощью датчика давления 46 ниже по потоку от точки 36 и выше по потоку от точки 34. В дополнение к этому, как показано на фиг. 3, или при использовании не иллюстрируемого здесь альтернативного варианта, начальное давление Р1 может быть определено в результате использования регулирующего клапана 32, установленного на заданное давление, например, 40 бар. При этом начальное давление Р1 определяется посредством предварительного определения, в данном случае с помощью регулирующего давления регулирующего клапана 32, причем предварительное определение осуществляется, например, опытным путем. Для облегчения регулирования регулирующий клапан 32 может быть связан с расположенным выше по потоку датчиком давления 42, измеряющим давление Р1 пара 26 на выходе генератора 20. В соответствии с одним из вариантов осуществления, который здесь не показан, в отсутствие первой ступени оценки с перфорированной пластиной 36 начальное давление может быть определено посредством предварительного определения как ожидаемое давление на выходе генератора, равное, например, 40 бар. Аналогичным образом, как в случае со ступенью приблизительной оценки, так и без нее, начальная температура, соответственно Т1 или Т0, тоже может быть определена посредством предварительного определения при допущении, например, что температура пара 26 на выходе генератора 20 предварительно определена равной 250°C. Начальная температура Т1 или Т0 может быть также определена опосредованно путем измерения начального давления Р1 или Р0, когда на выходе генератора пар насыщен, учитывая, что имеет место взаимно однозначное соотношение между температурой и насыщением воды. Начальная температура Т1 может также определяться перед расширением с помощью не показанного здесь датчика температуры, устанавливаемого выше по потоку от точки 34 и ниже по потоку от точки 36. В соответствии с иллюстрируемым вариантом осуществления, в соответствии с которым осуществляется первое расширение для целей приблизительной оценки, определение начальной температуры Т1 может быть облегчено благодаря измерению температуры Т0 с помощью датчика 40, помещенного за перфорированной пластиной 36.
В результате расширения, осуществляемого в точке 34 с помощью регулирующего клапана 32, получают расширенный пар 38 с определенным конечным давлением Р2. Как показано, конечное давление Р2 определяют с помощью датчика давления 56. В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления, используемым в порядке дополнения или решения, альтернативного использованию датчика давления 56, возможно предварительное определение конечного давления Р2. Так, конечное давление Р2 может быть предварительно определено, например, посредством расширения пара 26 в окружающий воздух в наземной части установки для добычи углеводородов. При этом следует иметь в виду, что в наземной части установки для добычи углеводородов, например на уровне моря, имеют место условия температуры и атмосферного давления, требующие величины конечного давления Р2 порядка 1 бар для расширенного пара 38. Таким образом, расширение, достигаемое в точке 36 для целей приблизительной оценки, следует считать «легким» по сравнению с тем расширением, которое производится для точной оценки в точке 34 от начального давления 30-50 бар до конечного давления порядка 1 бар. По сути дела, легким расширением можно считать расширение с перепадом давления менее 1 Па.
В соответствии с предложенным способом, температуру Т2 расширенного пара измеряют, например, с помощью датчика 50 температуры, показанного на фиг. 2 и 3. В соответствии с одним из предпочтительных вариантов осуществления, для достижения большей точности в качестве датчика 50 температуры используют термопару.
Предложенный способ позволяет также производить вычисление качества генерируемого пара 26 в пределах значений от 0,9 до 1, а предпочтительнее от 0,95 до 1, в зависимости от:
- по меньшей мере, одной из следующих величин: определенной начальной температуры Т1 или Т0 и определенного начального давления Р1 или Р0;
- определенного конечного давления Р2 и
- измеренной температуры Т2 расширенного пара, которую называют также конечной температурой.
На фиг. 4 приведена энтальпийная диаграмма, используемое в рамках одного из предпочтительных вариантов вычисления качества пара с помощью начального давления Р1 или Р0. В данном случае эта энтальпийная диаграмма соответствует диаграмме, на которой по оси абсцисс отложена энтальпия Н, а по оси ординат - давление Р пара 26 и 38, проходящего через модуль 30. Кроме того, на этой диаграмме показаны изотермы (в виде сплошных линий) и кривые равного качества (показаны пунктиром). Слева от кривой равного качества 0% вода является жидкой, а справа от кривой равного качества 100% вода присутствует в форме сухого пара. Между указанными двумя кривыми равного качества 0% и 100% вода находится в состоянии влажного пара.
В этих условиях оценка качества генерируемого пара может заключаться в нанесении на диаграмму исходного состояния генерируемого пара. Определенное начальное давление Р1 или Р0, равное здесь 40 бар, или 4⋅10-6 Па, оставляет одну степень свободы для размещения исходного состояния на диаграмме, вдоль горизонтальной прямой. Однако, как видно из диаграммы «давление-энтальпия», определение начальной температуры Т1 или Т0 не дает возможности точного размещения исходного состояния генерируемого пара на указанной горизонтальной прямой, при этом имеют место два исходных состояния, 66 и 84, с сильно различающимся качеством, соответственно 90% и 100%, каждое из которых характеризуется одним и тем же давлением и начальной температурой Т1 или Т0, очень близкой к 520°К. Иначе говоря, определение качества пара с помощью только лишь начальных давлений и температур оказывается крайне неточным, в частности, в том случае, когда исходное качество генерируемого пара не равно 1. Таким образом, предпочтительный вариант реализации предложенного способа с использованием диаграммы направлен на обеспечение возможности размещения двух исходных состояний, 66 и 84, с выведением их из конечных состояний, соответственно, 70 и 88. Для обеспечения точной оценки качества пара в пределах значений от 0,9 до 1, предпочтительнее от 0,95 до 1, надо, чтобы расширение, производимое в точке 34, позволяло перевести пар с подлежащим определению качеством в состояние с качеством сухого пара, в котором соотношение между температурой и давлением уже не будет ограничиваться изменением состояния испарения.
В соответствии с этим предпочтительным способом выполнения оценки качества, результат измерения конечной температуры 12 и определенное значение конечного давления Р2 позволяют определить энтальпию расширенного пара 38 на диаграмме фиг. 4. Говоря другими словами, при определенном конечном давлении, в данном случае Р2=1 бар или 105 Па, и двух измеренных конечных температурах на диаграмму могут быть нанесены оба конечных состояния расширенного сухого пара - 70 и 88.
Если предположить, что расширение пара, осуществляемое в точке 34 на фиг. 2 и 3, является изоэнтальпийным, то энтальпия конечного состояния 70 или 88 расширенного пара 38 равна энтальпии исходного состояния 66 или 84. При этом расширение пара соответствует преобразованию по вертикальной траектории на диаграмме, то есть траектории по одной из вертикальных стрелок 68 или 86 на этой диаграмме. Ниже по тексту описания расширения обозначаются с помощью уловного знака для стрелок, отображающих траектории расширений на изоэнтальпийной диаграмме.
В этом допущении изоэнтальпийного расширения 68 или 86, осуществляемого регулятором 32, точное позиционирование на диаграмме конечного состояния сухого пара с температурой Т2 (70 или 88) позволяет точно разместить соответствующее исходное состояние 66 или 84 перед расширением с помощью одного лишь определенного начального давления Р1 или Р0. Точное же позиционирование на энтальпийной диаграмме исходного состояния 66 или 84 позволяет, наконец, произвести улучшенную или более точную оценку качества генерируемого пара. Такая улучшенная оценка возможна в диапазоне значений качества генерируемого пара от 0,9 до 1 в случае расширения от начального давления 40 бар до конечного давления 1 бар или в более узком диапазоне значений качества генерируемого пара, например, от 0,95 до 1, в случае с меньшим начальным давлением Р1 или Р0.
Иначе говоря, на основании энтальпии расширенного пара, и следовательно, его температуры предложенный способ обеспечивает возможность вычисления качества пара по энтальпийной диаграмме с помощью определенного начального давления при допущении изоэнтальпийного расширения.
На фиг. 5 в увеличенном масштабе показана часть диаграммы по фиг. 4 с разными конечными состояниями 64, 70, 76, 82, 88 и 94 расширенного пара. Как указано выше, позиционирование этих конечных состояний становится возможным благодаря конечному определенному давлению Р2, которое в данном случае равно 105 Па и конечной температуре Т2, в данном случае находящейся в пределах между изотермой 480°K для самых «горячих» конечных состояний 82, 88 и 94 и изотермой 360°K для самых «холодных» конечных состояний 64, 70 и 76. Каждое из этих конечных состояний биективно (взаимно однозначно) соответствует некоторому исходному состоянию, соответственно, 60, 66, 72, 78, 84, 90. Позиционирование на диаграмме этих исходных состояний выводится из конечных состояний с изоэнтальпийным расширением, соответственно, 62, 68, 74, 80, 86, 92 и определенным начальным давлением от давления 50 бар, или 5⋅106 Па, для исходных состояний 72 и 90 до давления 30 бар, или 3⋅106 Па, между которыми располагаются давления для исходных состояний 66 и 84, о которых уже говорилось при рассмотрении фиг. 4. На фиг. 5 показана точность определения по энтальпийной диаграмме качества генерируемого пара с помощью одного лишь определенного начального давления в сравнении с определением по энтальпийной диаграмме с помощью одной лишь начальной температуры Т1 или одного лишь давления Р1, которые связаны друг с другом взаимно однозначным соотношением для значений качества пара в пределах от 0 до 1.
В конечном итоге, в предпочтительном варианте осуществления, в котором
- начальное давление Р1 предварительно определяется регулирующим клапаном 32,
- конечное давление Р2 предварительно определяется равным атмосферному давлению, например 1 бар,
предложенный способ позволяет с помощью одного лишь измерения, а именно измерения температуры Т2 расширенного пара 38 с использованием датчика 50 температуры, выполнить точную оценку качества пара в пределах значений от 0,9 до 1.
В качестве альтернативы использованию энтальпийной диаграммы, с помощью данного способа можно производить вычисление качества генерируемого пара с помощью уравнения. В соответствии с этим вариантом осуществления, в рамках предложенного способа может быть использовано следующее уравнение:
где X - качество генерируемого пара;
Т2 - измеренная температура расширенного пара;
α и β - постоянные, получаемые путем калибровки системы.
Разумеется, настоящее изобретение не ограничивается описанными и показанными на чертежах примерами и вариантами его осуществления, а подразумевает возможность внесения самых разнообразных модификаций, доступных специалистам в данной области.
Так, в частности, в соответствии с альтернативой предложенному способу с несколько меньшей точностью, начальное состояние пара и соответствующее качество могут определяться по энтальпийной диаграмме с использованием только конечного состояния и начальной температуры. В соответствии с этим вариантом осуществления, предпочтительно вместо диаграммы, показанной на фиг. 4, использовать диаграмму, на которой по оси ординат отложена температура.
1. Способ оценки качества пара (26), который могут генерировать в установке для добычи углеводородов из пласта с вязкой нефтью, для закачки в этот пласт с вязкой нефтью, причем способ включает в себя этапы, на которых:
- расширяют пар (26), при этом пар расширяют от определенных начальной температуры (Т1, Т0) и/или начального давления (Р1, Р0) до определенного конечного давления (Р2);
- измеряют конечную температуру (Т2) расширенного пара;
- когда пар расширился до состояния сухого пара, вычисляют качество генерируемого пара, заключенное в диапазоне от 0,9 до 1 в зависимости от:
- определенных начальной температуры (Т1, Т0) и/или начального давления (Р1, Р0);
- определенного конечного давления (Р2); и
- измеренной конечной температуры (Т2) расширенного пара,
причем указанное вычисление качества пара включает в себя следующие этапы:
- определяют энтальпию расширенного пара по энтальпийной диаграмме с помощью измеренной температуры (Т2) и определенного конечного давления (Р2) расширенного пара;
- определяют вычисляемое качество пара по энтальпийной диаграмме с помощью определенной начальной температуры (Т1, Т0) и/или определенного начального давления (Р1, Р0) при допущении изоэнтальпийного расширения.
2. Способ оценки по п. 1, включающий в себя, перед указанным расширением от начального давления (Р1), следующие этапы:
- расширяют пар (26) от давления (Р0) генерируемого пара до начального давления (Р1);
- определяют перепад давления (ΔР) при расширении пара до начального давления;
- приблизительно вычисляют качество пара в диапазоне от 0 до 1 в зависимости от определенного перепада давления;
причем вычисление качества генерируемого пара (26) в зависимости от конечной температуры (Т2) пара, расширенного до состояния сухого пара, представляет собой более точную оценку.
3. Способ оценки по п. 1 или 2, в котором предварительно определяют давление пара перед расширением или расширениями в зависимости от настроек регулирующего клапана (32), обеспечивающего указанное расширение до определенного конечного давления (Р2).
4. Способ оценки по п. 1 или 2, в котором начальную температуру (Т1, Т0) и/или начальное давление (Р1, Р0) пара определяют посредством измерения перед расширением или расширениями.
5. Способ оценки по п. 1 или 2, в котором определенная начальная температура (Т1, Т0) генерируемого пара больше или равна 250°C.
6. Способ оценки по п. 1 или 2, в котором определенное начальное давление (Р1, Р0) генерируемого пара составляет от 30 до 50 бар и предпочтительно равно 40 бар.
7. Способ оценки по п. 1 или 2, в котором конечное давление (Р2) расширенного пара предварительно определяют равным 1 бар.
8. Способ оценки по п. 1 или 2, в котором конечное давление (Р2) расширенного пара определяют посредством измерения.
9. Способ квалификации генератора (20) пара, при этом генератор (20) содержит трубопровод (22) для циркуляции воды, выполненный из электро- и теплопроводящего материала и окруженный индуктирующим проводом (28), причем способ включает в себя этапы, на которых:
- подают в трубопровод (22) генератора (20) подлежащую испарению воду (24) с определенными расходом, температурой и давлением;
- осуществляют индукционный нагрев указанного трубопровода (22) посредством подачи электропитания на указанный индуктирующий провод (28) генератора (20) с определенными напряжением, силой тока и частотой;
- оценивают качество пара (26), генерируемого генератором (20), с использованием способа оценки по любому из пп. 1-8;
- определяют соотношение между, с одной стороны, оцененным качеством генерируемого пара (26) и, с другой стороны, определенными расходом, температурой, давлением, напряжением, силой тока и частотой.
