【摘要】：高溫高壓井儲(chǔ)層溫度較高,生產(chǎn)中流體攜帶高溫能量與井筒和地層發(fā)生熱量交換,引起井身環(huán)空附壓,影響井筒的安全性;注入CO_2過程中注入?yún)?shù)影響井筒溫度和環(huán)空壓力,穩(wěn)定后井筒溫度與壓力分布不同;節(jié)流器可以有效的防止天然氣水合物的生成,提高氣井生產(chǎn)效率。因此,本文主要研究高溫高壓氣井注采工況以及井下節(jié)流過程的溫度壓力的分布,為設(shè)計(jì)井身結(jié)構(gòu)提供數(shù)據(jù)參考,主要研究內(nèi)容如下:考慮流體物性參數(shù)與井筒溫度、壓力之間的關(guān)系和溫度壓力耦合效應(yīng),建立高溫高壓氣井井筒溫度預(yù)測模型,得到井筒溫度分布圖,考察產(chǎn)量、生產(chǎn)時(shí)間和地溫梯度對(duì)井筒溫度的影響;根據(jù)典型的井身結(jié)構(gòu),建立井筒溫度壓力耦合計(jì)算模型,得到多環(huán)空壓力分布圖,考察產(chǎn)量、生產(chǎn)時(shí)間和地溫梯度對(duì)環(huán)空壓力的影響;通過分析CO_2流體物性參數(shù)隨溫度壓力的變化規(guī)律,建立注CO_2井筒溫度預(yù)測模型,編制MATLAB程序,定量考察了不同注入?yún)?shù)對(duì)井筒溫度、壓力的影響;基于節(jié)流工藝機(jī)理,建立溫降和壓降數(shù)學(xué)模型,仿真分析了節(jié)流井的溫度與壓力變化規(guī)律。研究表明:生產(chǎn)時(shí)間對(duì)井筒溫度壓力的影響主要集中在初期,生產(chǎn)時(shí)間超過40天后溫度和壓力增加量不到5%;產(chǎn)量在0~50′10~4 m~3/天時(shí)井筒溫度和壓力增加量較大,之后繼續(xù)增加產(chǎn)量,溫度和壓力增加量小于3%;地溫梯度對(duì)溫度壓力的影響呈線性關(guān)系。注入CO_2的壓力、時(shí)間、溫度、速度會(huì)對(duì)井筒溫度和壓力產(chǎn)生影響。井下節(jié)流過程中,節(jié)流器內(nèi)的溫度和壓力迅速降低;節(jié)流后溫度壓力有著明顯的下降。
【學(xué)位授予單位】：西安石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TE377
【圖文】：

體流體在油管內(nèi)的流動(dòng)狀態(tài)為穩(wěn)態(tài)流動(dòng)。2.1.2 基本方程如圖2-1所示，以井底為原點(diǎn)建立坐標(biāo)系，沿z 軸取井身長度為 h ，高度為 z的井筒微元體。其中井筒與水平面的夾角為 ，oC。圖 2-1 井筒微元示意圖（1）.能量守恒當(dāng)氣體流體流過所取井筒微元段時(shí)，所取微元段井筒的兩端所在的水平面，即l z 平面與l 平面。對(duì)于質(zhì)量為m的流體，在兩水平面所包含的能量類別：勢能、內(nèi)能、動(dòng)能以及氣體流體在一定的壓力溫度的壓縮或膨脹所儲(chǔ)存的能量。由能量守恒對(duì)l z 平面與l平

熱量由氣體流體經(jīng)過油管—環(huán)空—套管—水泥環(huán)最終到達(dá)地層，將油管至地層的熱量傳遞過程分為兩部分，即油管內(nèi)流體至井筒水泥環(huán)的傳熱為第Ⅰ部分，水泥環(huán)至地層的傳熱為第Ⅱ部分，如圖2-2所示。熱量傳遞房方向圖 2-2 井筒徑向傳熱示意圖

溫高壓井井深普遍在5000米以上，有的甚至達(dá)到了8000多米；隨著氣井深度的增加地層的復(fù)雜程度難以想象，為了保證氣井能夠長期有效的安全生產(chǎn)，井身結(jié)構(gòu)多采用多層套管與水泥環(huán)相互嵌套的結(jié)構(gòu)。如圖2-3為某地典型的高溫高壓氣井井身結(jié)構(gòu)示意圖，環(huán)空1為油層套管與油管形成的空間；環(huán)空2由油層套管與技術(shù)套管形成的空間；環(huán)空3是由技術(shù)套管與表層套管形成的空間；各個(gè)環(huán)空中充滿著液體，本文統(tǒng)一將環(huán)空中的液體稱作環(huán)空液。圖 2-3 典型的高溫高壓氣井結(jié)構(gòu)示意圖由上文的假設(shè)在井筒內(nèi)部傳熱為穩(wěn)態(tài)傳熱，故可知油管內(nèi)熱流體到井筒水泥環(huán)的傳熱過程為穩(wěn)態(tài)傳熱，水泥環(huán)至地層之間的傳熱過程為非穩(wěn)態(tài)傳熱。由傳熱基本公式，根據(jù)式（2-6）與（2-8）可得： D yo to l e esoe yo to Df t r U T TTr U f t （2-24）由圖2-3可知井筒套管與水泥環(huán)相互嵌套，此處以單層套管與單層水泥環(huán)處所取微元段為計(jì)算模型，以井深n點(diǎn)，半徑為nr處為計(jì)算模型

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本文編號(hào)：2783465