一种热水循环加热降粘工艺的井筒温度场获取方法及装置的制造方法_4

文档序号:9663196阅读:来源:国知局
Q、油管内外壁之间的热传导热阻Re、原油与油管内壁之 间的热对流热阻咕、空屯、杆内外壁之间的热对流热阻咕、热流体与空屯、杆内壁之间的热对 流热阻Re确定油管内壁溫度、油管外壁溫度;
[0184] 所述油管内壁溫度的表达式为:
[018 引 Tti=Ts-(R7+Rs+R9)Q/dl
[0186] 其中,L为内管热水溫度;Tti表示油管内壁溫度场; T。表示底层溫 度,R为井筒单元径向总热阻,R=R1+R2+R3+R4+R5+R6+R7+R8+R9;
[0187] 所述油管外壁溫度的表达式为:
[01 8引 Tto=TS-巧6+尺7+尺8+尺9)Q/dl
[0189] 其中,Tt。表示油管外壁溫度场;为内管热水溫度; 'T。表示底层溫 度,R为井筒单元径向总热阻,R=R1+R2+R3+R4+R5+R6+R7+R8+R9;
[0190] 与内管井筒单元下端的溫度场相类似,通过循环迭代法,利用油管内壁溫度值确 定油管内壁溫度场,利用油管外壁溫度值确定油管外壁溫度场;
[0191] 并利用油管内壁溫度场、油管外壁溫度场确定外油管入口处初始的原油溫度;所 述外油管入口处初始的原油溫度的表达式为:
[0193] 利用外油管入口处初始的原油溫度确定井筒原油溫度场,同时,获得原油比热容 和原油的质量流速。
[0194] 所述井筒原油溫度场的表达式为:
[0196] 其中,T。'表示井筒原油溫度场;
T。表示底层溫度,R为井 筒单元径向总热阻,R = Ri+Rz+Rs+RA+Rs+Re+Rz+Rs+RgiC康示原油的比热容,C 2= 4. 2Xf;+2. 2X (l-fj吨表示原油的质量流速,q表示产液量;丫。表示原油密 度。
[0197] 该方法是针对稠油、特稠油W及超稠油的开采,粘度主要受溫度影响大的特点,提 出了一种计算空屯、杆内下乳连续油管,通过渗热水降低原油粘度的方法,在此工艺基础上 形成了一套计算井筒溫度场分布的方法,并形成了 一套解释工具。通过对渗热水后井筒溫 度场的分步计算分析,W了解和掌握渗热水过程中内管、内管与空屯、杆环形空间、井筒的溫 度分布和变化趋势,W指导生产实践选择合理的井口渗入热水的排量和溫度; 阳19引 示例忡巧备
[0199] 基于上述工作原理,本发明还提出一种热水循环加热降粘工艺的井筒溫度场获取 装置。如图3a所示,包括:
[0200] 第一参数确定单元301,用于确定数据参数;
[0201] 第二参数确定单元302,用于利用所述第一参数确定单元确定的数据参数获取地 层热阻Ri、水泥环热阻R2、套管壁热阻R3、液体与套管内壁之间的热对流液体热阻R4、空气与 套管内壁之间的热对流热阻Rg、油管内外壁之间的热传导热阻Re、原油与油管内壁之间的 热对流热阻咕、空屯、杆内外壁之间的热对流热阻咕、热流体与空屯、杆内壁之间的热对流热 阻咕、内管内外壁之间的热对流热阻Ri。和热流体与内管之间的热对流热阻R11;
[0202] 井筒单元径向热损失确定单元303,用于利用热阻信息确定单位长度的井筒单元 径向热损失Q ;
[0203] 反注单元304,用于从井口开始,在反注情况下,利用所述井筒单元径向热损失Q 计算内管井筒单元下端的溫度值,利用内管井筒单元下端的溫度值确定整个内管的溫度 场;利用热流体与空屯、杆内壁之间的热对流热阻咕、内管内外壁之间的热对流热阻Ri。、热 流体与内管之间的热对流热阻Rii和井筒单元径向热损失Q获得内管外壁的溫度、空屯、杆内 壁的溫度;利用所述内管外壁的溫度确定内管外壁的溫度场,利用所述空屯、杆内壁的溫度 确定空屯、杆内壁的溫度场;利用内管外壁的溫度、空屯、杆内壁的溫度获得内管与空屯、杆环 空的溫度;利用内管与空屯、杆环空的溫度确定内管与空屯、杆环空的溫度场;利用井筒单元 径向热损失Q、油管内外壁之间的热传导热阻R6、原油与油管内壁之间的热对流热阻咕、空 屯、杆内外壁之间的热对流热阻咕、热流体与空屯、杆内壁之间的热对流热阻Rg、内管内外壁 之间的热对流热阻Ri。和热流体与内管之间的热对流热阻R 11确定油管内壁溫度、油管外壁 溫度;利用油管内壁溫度值确定油管内壁溫度场,利用油管外壁溫度值确定油管外壁溫度 场;利用油管内壁溫度、油管外壁溫度确定外油管入口处初始的原油溫度;利用外油管入 口处初始的原油溫度确定井筒原油溫度场;同时,获得原油比热容和原油的质量流速.
[0204] 对应地,基于上述工作原理,本发明还提出另一种热水循环加热降粘工艺的井筒 溫度场获取装置。如图3b所示,本装置的第一参数确定单元301、第二参数确定单元302、 井筒单元径向热损失确定单元303同图3a的功能一样,唯一不同的是最后一个单元,图3b 的最后一个单元为:
[0205] 正注单元304',用于从井口开始,在正注情况下,利用所述井筒单元径向热损失Q 计算内管与空屯、杆环空井筒单元下端的溫度值,利用内管与空屯、杆环空井筒单元下端的溫 度值确定整个内管与空屯、杆环空的溫度场;从整个内管与空屯、杆环空的溫度场中获得内管 的井底溫度;利用内管的井底溫度确定内管单元径向热损失;利用内管单元径向热损失和 内管的井底溫度确定内管的溫度;利用内管的溫度确定内管的溫度场;利用井筒单元径向 热损失Q、油管内外壁之间的热传导热阻Re、原油与油管内壁之间的热对流热阻咕、空屯、杆 内外壁之间的热对流热阻咕、热流体与空屯、杆内壁之间的热对流热阻Rg确定油管内壁溫 度、油管外壁溫度;利用油管内壁溫度确定油管内壁溫度场,利用油管外壁溫度确定油管外 壁溫度场;利用油管内壁溫度、油管外壁溫度确定外油管入口处初始的原油溫度,利用外油 管入口处初始的原油溫度确定井筒原油溫度场。
[0206] 基于上述虚拟装置,下面结合一实施例介绍该装置的工作过程。
[0207] 为实现上述虚拟装置的功能,整个工作系统包括数据采集模块和终端计算机系 统。其中,
[020引1、数据采集模块
[0209] 现场有一个数据采集的装置,通过该装置将井口注入热水的排量和溫度;水泥导 热系数讲眼半径;内管内外径谊屯、杆内外径;深度;油管内外径;油管导热系数;套管导 热系数;套管内径;套管外径;井筒液体含水率;原油导热系数;水的导热系数;原油相对 密度;地层导热系数;地表溫度;地溫梯度等基础数据采集得到,然后通过光纤传输系统, 传输到终端计算机系统中。
[0210] 2、终端计算机系统
[0211] 终端计算机系统通过数据接收装置将数据录入计算机系统,计算机系统装有"计 算软件",将接收到的基础数据自动导入到计算软件中,然后进行自动计算。如图4~图9 所示。
[0212] 双层空屯、抽油杆热水循环加热降粘工艺技术的关键之一是确定井口的热水渗入 排量和溫度。运两参数指标主要受原油粘度随溫度变化的影响。因此,要确定合理的井口 渗入排量和溫度,就必须研究原油的在井筒中溫度场、压力场的分布。通过查询大量文献、 资料,目前尚无类似的计算方法,因此无法准确预测出双层空屯、抽油杆热水循环加热降粘 工艺的关键参数,本专利意在填补上述空白,提供一种可供计算机程序实现的精确算法。
[0213] W上所述的【具体实施方式】,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步 详细说明,所应理解的是,W上所述仅为本发明的【具体实施方式】而已,并不用于限定本发明 的保护范围,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含 在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种热水循环加热降粘工艺的井筒温度场获取方法,其特征在于,包括: 确定数据参数; 利用所述数据参数获取地层热阻R1、水泥环热阻R2、套管壁热阻R3、液体与套管内壁之 间的热对流液体热阻R4、空气与套管内壁之间的热对流热阻R5、油管内外壁之间的热传导 热阻R 6、原油与油管内壁之间的热对流热阻R7、空心杆内外壁之间的热对流热阻R8、热流体 与空心杆内壁之间的热对流热阻R 9、内管内外壁之间的热对流热阻R1。和热流体与内管之 间的热对流热阻R11; 利用热阻信息确定单位长度的井筒单元径向热损失Q ; 从井口开始,在反注情况下,利用所述井筒单元径向热损失Q计算内管井筒单元下端 的温度值,利用内管井筒单元下端的温度值确定整个内管的温度场;利用热流体与空心杆 内壁之间的热对流热阻R9、内管内外壁之间的热对流热阻R 1。、热流体与内管之间的热对流 热阻R11和井筒单元径向热损失Q获得内管外壁的温度、空心杆内壁的温度;利用所述内 管外壁的温度确定内管外壁的温度场,利用所述空心杆内壁的温度确定空心杆内壁的温度 场;利用内管外壁的温度、空心杆内壁的温度获得内管与空心杆环空的温度;利用内管与 空心杆环空的温度确定内管与空心杆环空的温度场;利用井筒单元径向热损失Q、油管内 外壁之间的热传导热阻R 6、原油与油管内壁之间的热对流热阻R7、空心杆内外壁之间的热 对流热阻R8、热流体与空心杆内壁之间的热对流热阻R 9、内管内外壁之间的热对流热阻Rw 和热流体与内管之间的热对流热阻R11确定油管内壁温度、油管外壁温度;利用油管内壁温 度值确定油管内壁温度场,利用油管外壁温度值确定油管外壁温度场;利用油管内壁温度、 油管外壁温度确定外油管井底入口处初始的原油温度;利用外油管入口处初始的原油温度 以及原油比热容和原油的质量流速确定外油管内原油的温度场分布。2. 如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述数据参数包括:井口注入热水的排量和 温度冰泥导热系数;井眼半径;内管内外径;空心杆内外径;深度;油管内外径;油管导热 系数;套管导热系数;套管内径;套管外径;井筒液体含水率;原油导热系数;水的导热系 数;原油相对密度;地层导热系数;地表温度;地温梯度。3. 如权利要求2所述的方法,其特征在于,所述井筒单元径向热损失Q的表达式为:其中,Ts为内管热水温度,1\表示底层温度,R为井筒单元径向总热阻,井筒单元径向总 热阻分两种情况,第一种在正注情况下,R = 1^+?+?+?+?+?+!^+?+?;另一种在反注情况 下,R = 1?+?+?+?+?+?+!??+?+?+!^+]?^4. 如权利要求2或3所述的方法,其特
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