油田注汽锅炉蒸汽干度控制方法研究.docx

油田注汽锅炉蒸汽干度控制方法研究-1--4-油田注汽锅炉蒸汽干度控制方法研究注汽锅炉是用于在稠油开采过程当中向稠油层注入高压蒸汽的注蒸汽稠油热采的关键设备而蒸汽干度是检测油田注汽锅炉的重要指标直接影响稠油热采的效果。注汽锅炉的蒸汽干度控制影响因素中最主要的就是人为因素对油田注汽锅炉的运转产生不利影响同时直接影响了稠油热采的效果。因此对油田注汽锅炉蒸汽干度控制方法研究正向着自动化控制的方向迈进。本文简单介绍了油田注汽锅炉蒸汽干度控制的现状重点分析了注汽锅炉蒸汽干度控制的重要指标提出了干度控制的方法即模糊控制方法和预测控制方法。我国社会经济发展越来越快对石油资源的依赖程度也越来越高。我国大部分地区勘明的石油资源为高粘度重质石油也叫做稠油顾名思义稠油的粘度和密度都很高这就给石油开采技术提出了更高的要求。因此为了进一步提高油田稠油开采能力必须采用注汽锅炉往井下注入适当干度蒸气的方法这样能够使油层加热原油受热膨胀粘度就会降低大大提高了稠油的开采能力往井下注入的蒸汽必须是温饱和蒸汽不能是过热的蒸汽采用蒸汽干度来检测蒸汽状态。蒸汽干度指的是单位质量湿蒸汽中含有的饱和蒸汽的质量。只有提高蒸汽干度的控制才能更好的保证注汽锅炉的蒸汽质量。油田注汽锅炉蒸汽干度控制系统现状传统的油田注汽锅炉控制系统采用的是仪表监控和手动控制的方式控制效率低能源浪费严重稠油开采效率较低。国内外加快了对油田注汽锅炉控制方法的研究目前主要有：串级PID控制方法、模糊-PID双模控制方法、多变量预测控制方法等几种控制方法。串联PID控制方法是将蒸汽干度作为主被控变量水流量为副被控流量给水流量作为控制变量组成串级控制。采用PID最优控制算法调整给水流量主回路控制器自动控制蒸汽干度的控制方法。模糊-PID双模控制器是将模糊控制模块与PID控制模块相结合对系统进行调节和控制。多变量预测控制方法通过两输入-两输出的预测控制器对蒸汽干度进行控制。蒸汽干度概述油田注汽锅炉控制系统中最重要最关键的部分是蒸汽干度控制系统油田热采生产工艺要求蒸汽干度控制在75%-80%之间若蒸汽干度过低将无法满足注井的热量要求；若蒸汽干度太大将导致蒸汽中的杂质附着在锅炉壁上造成锅炉结垢锅炉的效率随之降低并且锅炉的安全运转受到不利影响。蒸汽干度指的是单位时间内在固定蒸汽压力和固定蒸汽温度下蒸汽占总量的百分数。蒸汽干度直接关系到注汽锅炉的运转参数且蒸汽干度的检测产生的噪音特别大结果的准确度低。传统的蒸汽干度检测方法有人工检测法和湿蒸汽双相流蒸汽干度检测法人工检测法通过人工进行蒸汽干度的检测工作这种方法主观因素大误差大工作强度大工作效率较低。蒸汽干度检测方法还有一种叫做湿蒸汽双相流蒸汽干度检测法这种方法在蒸汽锅炉的输出端加设孔板差压变送器检测蒸汽流经孔板时的湿度和蒸汽压力的差压信号。蒸汽干度的影响因素很多要实现对蒸汽干度的控制必须掌握影响蒸汽干度的主要因素。给水流量、天然气流量、蒸汽压力、锅炉热效率、饱和水焓、汽化潜热、给水焓和天然气低位发热量等都关系到注汽锅炉的蒸汽干度。锅炉热效率、饱和水焓、汽化潜热、给水焓和天然气低位发热量这几项因素的波动不会引起蒸汽干度的剧烈变化因此要实现蒸汽干度的控制需要关注给水流量、天然气流量和蒸汽压力的变化因为它们会使蒸汽干度出现时滞特性。而在蒸汽压力稳定时蒸汽干度只受给水流量和天然气流量的影响。基于模糊预测控制的蒸汽干度控制方法要实现对油田注汽锅炉的有效控制必须保证蒸汽压力和蒸汽干度的稳定一方面用蒸汽压力的参数调节给水流量另一方面用蒸汽干度的参数调节天然气流量两者共同构成蒸汽干度的控制系统实现油田注汽锅炉蒸汽干度自动化控制。3.1.蒸汽压力的控制油田注汽锅炉的重要参数之一就是蒸汽压力在往井下注入蒸汽时对蒸汽压力的要求不是特别的高可以允许的可波动范围较大另外调节给水流量实现对蒸汽压力的控制这一控制过程的时滞时间较小因此影响蒸汽压力的因素较少我们可以采用单回路的蒸汽压力模糊控制器控制给水流量就能够实现蒸汽压力控制我们将蒸汽压力误差及其变化率来调节给水流量模糊控制器的输入语言变量为蒸汽压力误差及变化率模糊控制器的输出语言变量采用变频器频率增量。3.2.模糊前馈-反馈控制由蒸汽干度的影响因素可知给水流量、天然气流量为主要影响因素因此我们将蒸汽干度作为主被控变量天然气流量为副被控变量形成串级控制回路在串级控制回路中我们采用模糊预测控制器来实现对串级回路的控制。蒸汽干度控制系统包括以下几个部分：非线性跟踪-微分器、前馈模糊控制器、模糊预测控制器、乘法计算器等组成采用模糊控制方法能够在注汽锅炉运转参数发生波动时稳定蒸汽压力我们将给水流量及其变化率作为前馈控制量与串级回路构成前馈-反馈控制系统。通过给水流量的控制量与回路控制量相乘来实现对给水流量的自动监控另外在模糊预测控制系统中