油田用注蒸汽锅炉干度自动检测技术应用与分析

[摘 要]油田注蒸汽锅炉是稠油热采的关键设备，注蒸汽锅炉产生的蒸汽的干度值的高低对降低油层稠油粘度，提高油井产量，降低能源消耗等起着关键作用。因此，油田生产过程中对蒸汽锅炉产生的蒸汽严格控制其干度，目前对锅炉蒸汽干度值的测量一直采用人工定时化验，化验的方法是通过化学滴定法化验锅炉进水和冷凝水的耗酸值，从而计算蒸汽干度。由于人工测量受多种因素的影响，其测试结果的不准确也不稳定不确定，导致锅炉蒸汽干度的管理非常粗放，并由此产生能源的浪费和注汽质量的不稳定。

[关键词]油田用注蒸汽锅炉 干度 应用与分析

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）08-0080-01

一、工作原理

油田用湿蒸汽发生器干度自动检测技术是通过测量锅炉进水和锅炉蒸汽中分离出来未汽化水的钠离子浓度，根据锅炉进出水钠离子总量不变，从而可计算出蒸汽的干度。具体方案是设计一台全集电路式高阻抗毫伏计（以下称电计）和钠功能电极的组合，当钠功能电极浸入被测溶液时，与甘汞电极产生一定电位，此电位决定于钠离子的活度并符合能斯特方程，此电位输入到电计时，即可计算出钠离子浓度。依据的计算公式X=（b-a）/b*100%，即可计算出锅炉蒸汽出口处的蒸汽干度（其中X是锅炉蒸汽出口处的蒸汽干度，a为锅炉进水的钠离子浓度，b为锅炉出口处未汽化的水的离子浓度）。数据处理的结果直接显现在液晶显示器LCD上。

二、试验测试方法及仪器

针对智能蒸汽干度测试仪的性能，我们采用现场采样，化验室测试和仪器测试对比试验。实验室及仪器每样测两组以上试数据。

我们采用的是油田用湿蒸汽发生器干度自动检测技术测试仪器，其主要技术指标如下：

测量范围：干度：0～100%；离子浓度：0.2ug/l～2300mg/l；

离子电位：-1000～+1000mV形音：温度：10～60℃

精 度：干度：0.01 %；离子浓度：0.1ug/l；离子电位：0.1mV；

温度：0.1℃

电 源：220V 50Hz

三、现场试验

考虑智能蒸汽干度测试仪测试的是水样中的钠离子浓度，现场实际中我们采取的是化学滴定测试的是氢氧根离子，实际生产过程中我们注汽锅炉因采用了亚硫酸钠化学除养，我们在测试试验是应在锅炉进水除养工艺后取水样，作为锅炉进口水样，锅炉出口取锅炉出口冷凝水。每台锅炉取锅炉进口、出口水样各一份，取样容器为清洗后的空纯净水水瓶，每样取300～500ml，密封后带回化验室进行测试。

化验测试严格执行超作规程。

仪器测试。先连接好仪器，接通仪器电源，输入测试样品编号。用测试水样清洗取样水杯，取锅炉进口（除养后）水样半杯，将仪器的测试传感器放入测试水样中，浸没1～2cm，静止1～2分钟，测试水样中钠离子浓度（mg/l），待仪器显示数据稳定后，存储数据。重复以上步骤测试锅炉出口冷凝水样中钠离子浓度（mg/l）仪器显示出口冷凝水样中钠离子浓度的同时计算并显示锅炉干度（%）。存储数据。重新进行下组测试。

四、试验结果分析

1、人工化学测试受人为因素影响，测试结果误差较大

人工化学方法测试受化学试剂的配制质量、操作工人的责任心、技术水平和熟练程度、操作工人的色彩分辨能力等因素影响。17个水样化验室人工化验测试干度平均偏差1.41%，站上和化验室人工测试平均偏差2.9%，特别是用联合站污水的锅炉，人工测试偏差更大，最大达到了12.79%。

2、仪器测试结果比较稳定，总体与人工测试对比误差较小

仪器测试的结果相对稳定，重复性误差小，测试17个水样42组数据干度平均偏差0.45%， 最大偏差为1.0%；14个清水样干度平均偏差为0.47%，3个污水样干度平均偏差0.425%；与化验室人工化验的14个清水样数据对比，差值都在两个点以下，能够满足蒸汽干度测试的要求。

五、存在问题

1、测试仪器采用220V交流电源，现场使用不太方便。

2、仪器测试也需人工取样，须进步完善。如实施在线监测。

六、结论

1、人工化学测试误差较大，操作复杂、运行成本高

人工化学的影响因素主要有化学试剂的配制质量、操作工人的责任心、操作工人的技术水平和熟练程度、操作工人的色彩分辨能力等。测试误差较大，特别是污水样误差更大。清水化验一个样品耗酸10～20ml，污水化验一个样品耗酸20～30ml。

2、仪器操作方便，测试结果比较稳定

仪器测试的结果相对稳定，重复性误差小，仪器操作方便。

3、测试仪器解决了人工化验锅炉使用污水干度化验问题

当锅炉使用污水，由于污水颜色较深，在化验干度时，化验人员很难辨清颜色变化，使干度化验结果难以确定。干度测试仪器不受水质颜色的影响，从而可以精确测试使用污水的蒸汽的干度。

总之，干度自动监测技术较人工化学化验具有明显优势，可以推广应用。