發(fā)布時(shí)間：2020-09-15 10:37

　　 為了優(yōu)化海上稠油油藏"非凝結(jié)氣與過熱蒸汽"(簡稱為"混合汽/氣")混注過程中的注汽參數(shù),根據(jù)質(zhì)量、能量和動(dòng)量守恒方程,建立了井筒內(nèi)非等溫流動(dòng)數(shù)學(xué)模型,結(jié)合海水中傳熱模型、地層內(nèi)瞬態(tài)導(dǎo)熱模型,建立了完整的海上稠油油藏注混合汽/氣井筒傳熱模型,利用有限差分法和迭代法計(jì)算得到井筒內(nèi)的壓力和溫度分布。研究結(jié)果表明:海水流動(dòng)能明顯增加井筒熱損失,降低混合汽/氣的溫度;隨著非凝結(jié)氣含量增加,混合汽/氣的溫度和過熱度均下降;隨著注汽壓力增加,過熱度不斷下降。海上稠油油藏注混合汽/氣井筒傳熱模型為優(yōu)選注汽參數(shù)和分析海水對(duì)井筒熱損失的影響提供了理論依據(jù)。
【部分圖文】：

述模型奠定了井筒傳熱研究的理論基礎(chǔ)，但這些模型的研究對(duì)象都為飽和蒸汽，飽和蒸汽的壓力和溫度為一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，因此不適用于注混合汽／氣井筒傳熱分析。為此，筆者根據(jù)質(zhì)量、動(dòng)量和能量守恒方程，結(jié)合海水中傳熱模型和地層中瞬態(tài)導(dǎo)熱模型，建立了完整的海上混合汽／氣井筒傳熱模型，對(duì)于高效利用海上非凝結(jié)氣、優(yōu)化混合汽／氣注入?yún)?shù)和分析井筒傳熱規(guī)律具有一定指導(dǎo)意義，并可進(jìn)一步分析彎曲井筒和油管／套管接觸等復(fù)雜情況下的井筒傳熱規(guī)律。１數(shù)學(xué)模型的建立１．１基本假設(shè)海上混合汽／氣混注井筒結(jié)構(gòu)如圖１所示［１５－１６］。為了建立數(shù)學(xué)模型，進(jìn)行了以下基本假設(shè)：１）海上平臺(tái)注汽參數(shù)不隨時(shí)間變化；２）混合汽／氣向隔水管外壁的傳熱為穩(wěn)態(tài)傳熱；３）混合汽／氣向水泥環(huán)外壁的傳熱為穩(wěn)態(tài)傳熱；４）海水熱物性參數(shù)不隨深度變化。圖１海上注汽井井筒結(jié)構(gòu)示意Ｆｉｇ．１Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｏｆｆｓｈｏｒｅｗｅｌｌｂｏｒｅｆｏｒｓｔｅａｍｉｎｊｅｃｔｉｏｎ１．２非等溫流動(dòng)數(shù)學(xué)模型在筆者建立的陸地同心雙管注多元熱流體條件下內(nèi)油管質(zhì)量守恒方程的基礎(chǔ)上［８，１３］，海上單管混合汽／氣注入過程中油管內(nèi)質(zhì)量守恒方程可表示為：鐓ｗｍｕｌ鐓ｚ＝πｒ２ｉ鐓ρｍｕｌｖ（ｍｕｌ）鐓ｚ＝０（１）式中：ｗｍｕｌ為井筒中混合汽／氣的質(zhì)量流速，ｋｇ／ｓ；ｒｉ為內(nèi)油管內(nèi)半徑，ｍ；ρｍｕｌ為內(nèi)油管中混合汽／氣的密度［５，１３］，ｋｇ／ｍ３；ｖｍｕｌ為內(nèi)油管中混合汽／氣的流速，ｍ／ｓ；ｚ為井筒深度，ｍ。東曉虎等人［２６］建立了混合汽／氣水平

，外油管外半徑５７．２ｍｍ，套管內(nèi)半徑８０．７ｍｍ，套管外半徑８８．９ｍｍ，隔水管外半徑９９．７ｍｍ，海水段井筒長度１６０．００ｍ，保溫材料導(dǎo)熱系數(shù)０．２Ｗ／（ｍ·Ｋ），保溫層厚度６０．０ｍｍ，油管黑度０．８，油管導(dǎo)熱系數(shù)５７．０Ｗ／（ｍ·Ｋ），隔熱管導(dǎo)熱系數(shù)０．０７Ｗ／（ｍ·Ｋ），海水深度１５０．００ｍ，海水黏度２．０ｍＰａ·ｓ，海水導(dǎo)熱系數(shù)０．６Ｗ／（ｍ·Ｋ），海水溫度２８０Ｋ。熱物性參數(shù)分布計(jì)算結(jié)果如圖２所示，圖２（ａ）、圖２（ｂ）分別為壓力和溫度實(shí)測值與預(yù)測值的對(duì)比結(jié)果，預(yù)測值與實(shí)測值的最大相對(duì)誤差小于６．０％，驗(yàn)證了模型的準(zhǔn)確性。圖２模型計(jì)算壓力和溫度與實(shí)測值對(duì)比Ｆｉｇ．２Ｍｅａｓｕｒｅｄａｎｄｃａｌｃｕｌａｔｅｄｐｒｅｓｓｕｒｅａｎｄｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ·９４·

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