火烧油层分层电点火注气井井筒温度分布确定方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及火烧油层领域，尤其设及一种火烧油层分层电点火注气井井筒溫度分 布确定方法及装置。
【背景技术】
[0002] 目前国内火烧油层部分区块为多层火烧，分层点火分层注气，由于分层注入的管 柱空间有限，无法用移动式电点火器实施分层点火，有人提出一种分层点火方法，基于图1 所示的结构实现，如图1所示，套管内有两层油管，其中内管为普通油管，外管分为3段（AB 段为隔热管，隔热管是套管结构，BC段为筛管，CD段为普通油管）。点火器下深一般不超过 隔热管下深。空气分别从内管、外管注入（如图中箭头方向所示），内管注入的空气经过点 火器加热后从内管的底部进入下部油层，外管注入的空气经过热传导的作用加热后从筛管 进入上部油层。通过该点火方法可实现上下两段油层的分层注气点火。
[0003] 计算井筒溫度分布是实现上述分层点火方法的关键，但是，目前尚未提出针对上 述分层点火结构和方法的注气井井筒溫度分布的确定方法。
【发明内容】
[0004] 本发明提供了一种火烧油层分层电点火注气井井筒溫度分布确定方法及装置，W 至少解决目前尚未有分层点火工艺下井筒溫度场确定方法的问题。
[0005] 根据本发明的一个方面，提供了一种火烧油层分层电点火注气井井筒溫度分布确 定方法，包括：步骤1，将电点火器的点火枪顶部到内管底部运段井筒在轴向上划分为多个 井筒单元，每个井筒单元的长度为dl，令1 = 0,k= 1，其中，！表示当前计算的长度，k表 示迭代次数；步骤2,计算注入到所述内管的空气经过所述电点火器加热后的溫度L;步骤 3,分别计算地层的热阻Ri、水泥环的热阻R2、套管内外壁之间的热阻R3、油套环空中的空气 与套管之间的热阻R4、隔热管的外管内外壁之间的热阻起、隔热层的热阻Re、隔热管的内管 内外壁之间的热阻咕、筛管内外壁之间的热阻Rs、油管内外壁之间的热阻Rg、内管与外管环 空中的空气热阻Ri。、内管内外壁之间的热阻RiiW及内管内空气的热对流热阻Ri2;其中，所 述注气井井筒沿径向从内至外依次包括：内管、外管、套管和水泥环，所述外管沿井口到井 底方向依次包括：隔热管、筛管和油管，所述注气井井筒外部为地层；步骤4,根据Ri至R12 计算井筒在径向上的总热阻；步骤5,根据所述溫度L、所述总热阻和地层溫度，计算井筒在 径向上的热损失；步骤6,根据所述溫度L、所述热损失和所述电点火器的功率，计算内管的 空气溫度；步骤7,根据所述溫度L、所述热损失及Ri。至R12,计算内管与外管环空的空气溫 度；步骤8,令1 = 1+dl，k=k+l，根据地层溫度的变化，重复执行上述步骤3至步骤7,进 行迭代计算，直到1 >以则迭代结束，得到所述内管的溫度分布曲线和所述外管的溫度分 布曲线，其中，L表不井口到内管底部的长度。
[0006] 根据本发明的另一个方面，提供了一种火烧油层分层电点火注气井井筒溫度分布 确定装置，包括：划分单元，用于将电点火器的点火枪顶部到内管底部运段井筒在轴向上划 分为多个井筒单元，每个井筒单元的长度为dl，令I= 0，k= 1，其中，I表示当前计算的长 度，k表示迭代次数；第一计算单元，用于计算注入到所述内管的空气经过所述电点火器加 热后的溫度L;第二计算单元，用于分别计算地层的热阻R1、水泥环的热阻R2、套管内外壁 之间的热阻R3、油套环空中的空气与套管之间的热阻R4、隔热管的外管内外壁之间的热阻 起、隔热层的热阻Re、隔热管的内管内外壁之间的热阻咕、筛管内外壁之间的热阻Rs、油管内 外壁之间的热阻R9、内管与外管环空中的空气热阻Ri。、内管内外壁之间的热阻RiiW及内 管内空气的热对流热阻Ri2;其中，所述注气井井筒沿径向从内至外依次包括：内管、外管、 套管和水泥环，所述外管沿井口到井底方向依次包括：隔热管、筛管和油管，所述注气井井 筒外部为地层；第S计算单元，用于根据Ri至R12计算井筒在径向上的总热阻；第四计算单 元，用于根据所述溫度L、所述总热阻和地层溫度，计算井筒在径向上的热损失；第五计算 单元，用于根据所述溫度L、所述热损失和所述电点火器的功率，计算内管的空气溫度；第 六计算单元，用于根据所述溫度L、所述热损失及Ri。至R12,计算内管与外管环空的空气溫 度；迭代计算单元，用于令1 = 1+dl，k=k+1，根据地层溫度的变化，利用第二计算单元至 第六计算单元进行迭代计算，直到1 >以则迭代结束，得到所述内管的溫度分布曲线和所 述外管的溫度分布曲线，其中，L表不井口到内管底部的长度。
[0007]通过本发明的火烧油层分层电点火注气井井筒溫度分布确定方法及装置，综合考 虑井身和油管柱结构、井筒径向传热及地层热物理性质等多种因素沿井深的变化，将井筒 分成若干段，求出相应段的物性参数，部分物性参数是溫度的函数，采用迭代法求解，计算 得到内管溫度分布和外管溫度分布。能精确计算分层点火工艺情况下，任意流动状况、任意 时刻沿注气井井筒的溫度分布。同时，计算过程简单方便，具有较高的精度，迭代次数低，计 算效率高，具有非常好的稳定性和收敛性。根据井筒的溫度分布，能够有效预测到达上下油 层的空气溫度，W调整注气量及点火器功率，进而保证分层点火方法的顺利实施。
【附图说明】
[0008]此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发 明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的限定。在附图中：
[0009] 图1是本发明实施例的火烧油层分层电点火的结构示意图；
[0010] 图2是本发明实施例的火烧油层分层电点火注气井井筒溫度分布确定方法的流 程图；
[0011] 图3是本发明实施例的火烧油层分层电点火注气井井筒溫度分布的确定装置的 结构框图；
[0012] 图4是本发明实施例的内管的溫度分布曲线图；
[0013] 图5是本发明实施例的外管的溫度分布曲线图。
【具体实施方式】
[0014] 下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整 地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本 发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施 例，都属于本发明的保护范围。
[0015] 本发明实施例提供了一种火烧油层分层电点火注气井井筒溫度分布确定方法，图 2是本发明实施例的火烧油层分层电点火注气井井筒溫度分布确定方法的流程图，如图2 所示，该方法包括如下的步骤S201至步骤S208。
[0016] 步骤S201，将电点火器的点火枪顶部到内管底部运段井筒在轴向上划分为多个井 筒单元，每个井筒单元的长度为dl，令1 = 0,k= 1，其中，！表示当前计算的长度，k表示 迭代次数。
[0017] 步骤S202,计算注入到内管的空气经过电点火器加热后的溫度L。
[0018] 步骤S203,分别计算地层的热阻Ri、水泥环的热阻R2、套管内外壁之间的热阻尺3、 油套环空中的空气与套管之间的热阻R4、隔热管的外管内外壁之间的热阻起、隔热层（即隔 热管的内管与外管之间）的热阻Re、隔热管的内管内外壁之间的热阻咕、筛管内外壁之间 的热阻咕、油管内外壁之间的热阻咕、内管与外管环空中的空气热阻Ri。、内管内外壁之间的 热阻RiiW及内管内空气的热对流热阻R12;其中，注气井井筒沿径向从内至外依次包括：内 管、外管、套管和水泥环，外管沿井口到井底方向依次包括：隔热管、筛管和油管，注气井井 筒外部为地层。
[0019] 步骤S204,根据Ri至R12计算井筒在径向上的总热阻。
[0020] 步骤S205,根据溫度L、总热阻和地层溫度，计算井筒在径向上的热损失。
[0021] 步骤S206,根据溫度L、热损失和电点火器的功率，计算内管的空气溫度。
[0022] 步骤S207,根据溫度L、热损失及Ri。至R12,计算内管与外管环空的空气溫度。
[0023] 步骤S208,令1 = 1+dl，k=k+1，根据地层溫度的变化，重复执行上述步骤S203 至步骤S207,进行迭代计算，直到1 >以则迭代结束，得到内管的溫度分布曲线和外管的溫 度分布曲线，其中，L表不井口到内管底部的长度。
[0024] 通过上述方法，综合考虑井身和油管柱结构、井筒径向传热及地层热物理性质等 多种因素沿井深的变化，将井筒分成若干段，求出相应段的物性参数（热阻、传热系数），部 分物性参数是溫度的函数，采用迭代法求解，计算得到内管溫度分布和外管溫度分布。该方 法能精确计算分层点火工艺情况下，任意流动状况、任意时刻沿注气井井筒的溫度分布。同 时，该方法简单方便，具有较高的精度，迭代次数低，计算效率高，具有非常好的稳定性和收 敛性。根据井筒的溫度分布，能够有效预测到达上下油层的空气溫度，W调整注气量及点火 器功率，进而保证分层点火方法的顺利实施。
[0025] 本发明实施例中的主要假设条件为：
[0026] (1)流体流动状态为稳定单向流动，流体为气体单相流；
[0027] (2)井筒内传热为稳定传热；
[0028] (3)地层传热为不稳定传热，且服从Ramey的无因次时间函数；
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