一种井筒内温度分布半解析确定方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种井筒内温度分布半解析确定方法及装置，所述方法包括：将井筒分成N段，每段井筒内外之间的传热系数为常数；同时，基于能量平衡原理得到每段井筒内外之间的能量守恒表达式，基于传热学得到每段油管内外之间的传热系数与井筒内温度的线性关系；根据每段井筒内外之间的能量守恒表达式、传热系数与温度的线性关系，利用井底已知条件由下往上依次逐段获取井筒内温度分布。
【专利说明】一种井筒内温度分布半解析确定方法及装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及油气藏开采领域，特别涉及一种利用地层静态数据和油气井动态数据确定井筒内温度分布半解析方法及装置。
【背景技术】
[0002]原油中的溶解气受温度的影响，在采油过程中，如果井筒内温度过低，气体会从原油中分离出来，一方面井筒中形成两相流，严重影响井的采油效率，另一方面由于气体的分离，原油的粘度增加，增大了井筒中流体流动的阻力。因此井筒温度场的分布对研究井筒流体的流动状态和采油工程有着至关重要的作用。
[0003]1、现有技术一的技术方案
[0004]该方法综合考虑油层条件、地温梯度、油井产量、井筒管柱结构和掺入液量等因素
的影响，基于能量平衡方程得到井筒内及环空内温度分布表达式:
【权利要求】
1.一种井筒内温度分布半解析确定方法，其特征在于，所述方法包括: 将井筒分成N段，每段井筒内外之间的传热系数为常数；同时，基于能量平衡原理得到每段井筒内外之间的能量守恒表达式，基于传热学得到每段油管内外之间的传热系数与井筒内温度的线性关系； 根据每段井筒内外之间的能量守恒表达式、传热系数与温度的线性关系，利用井底已知条件由下往上依次逐段获取井筒内温度分布。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述线性关系的表达式为: k = at+b 式中，k为油管内外之间的传热系数，t为井筒内温度，a、b为已知常数。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述每段井筒内外之间的能量守恒表达式为:
WiClti = ki (t1-tei)dhi 式中，i为井筒段的序号，i = 1，2，…，N，第i段井筒的区间为(hmhi) %为第i井筒段产出液的水当量，W/°C山为第i井筒段内流体温度，V屯为第i井筒段内外之间的传热系数；W/(m* °C), t6i为地层温度，°C，根据地面温度t6S和地温梯度m并利用t6i =tes+mhi计算得到。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述获取井筒内温度分布的步骤包括: 利用井筒内外之间能量守恒表达式获取关于h的每段井筒内温度分布的通解表达式；其中，所述通解表达式中含有 常数系数式Ci ； 利用第N段井筒的已知边界条件为:hN = H，tN = tes+mH，根据所述传热系数与温度的线性关系获取第N段井筒的传热系数kN ;其中，整个井筒长度为H ； 利用所述第N段井筒的传热系数和所述每段井筒内温度分布的通解获取第N段井筒常数系数式Cn ； 根据每段井筒内温度分布的通解表达式，利用第N段井筒的已知边界条件为:hi = H，tN=tes+mH以及第N段井筒常数系数式Cn获取第N段井筒内温度分布解析式;其中，所述第N段井筒内温度分布式为:
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第i段井筒内温度\的通解表达式:
6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第N段井筒常数系数式Cn表达式为:
7.一种井筒内温度分布半解析确定装置，其特征在于，所述装置包括: 井筒预处理单元，用于将井筒分成N段，每段井筒内外之间的传热系数为常数；同时，基于能量平衡原理得到每段井筒内外之间的能量守恒表达式，基于传热学得到每段油管内外之间的传热系数与井筒内温度的线性关系； 井筒内温度分布获取单元，用于根据每段井筒内外之间的能量守恒表达式、传热系数与温度的线性关系，利用井底已知条件由下往上依次逐段获取井筒内温度分布。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述井筒预处理单元中采用的线性关系的表达式为:
k = at+b 式中，k为油管内外之间的传热系数，t为井筒内温度，a、b为已知常数。
9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述井筒预处理单元中采用的每段井筒内外之间的能量守恒表达式为:
WiClti = ^ (t1-tei)dhi 式中，i为井筒段的序号，i = 1，2，…，N，第i段井筒的区间为(hmhi) %为第i井筒段产出液的水当量，W/°C山为第i井筒段内流体温度，V屯为第i井筒段内外之间的传热系数；W/(m* °C), t6i为地层温度，°C，根据地面温度t6S和地温梯度m并利用t6i =tes+mhi计算得到。
10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述井筒内温度分布获取单元包括: 每段井筒内温度通解表达式获取模块，用于利用井筒内外之间能量守恒表达式获取关于h的每段井筒内温度分布的通解表达式；其中，所述通解表达式中含有常数系数式Ci ； 第N段井筒的传热系数获取模块，用于利用第N段井筒的已知边界条件为屯=H，tN=tes+mH，根据所述传热系数与温度的线性关系获取第N段井筒的传热系数kN ;其中，整个井筒长度为H ； 第N段井筒常数系数式获取模块，用于利用所述第N段井筒的传热系数和所述每段井筒内温度分布的通解获取第N段井筒常数系数式Cn ； 第N段井筒内温度分布式获取模块，用于根据每段井筒内温度分布的通解表达式，利用第N段井筒的已知边界条件为屯=H，tN = tes+mH以及第N段井筒常数系数式Cn获取第N段井筒内温度分布解析式tNh ;其中，所述第N段井筒内温度分布式为:
11.如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述每段井筒内温度通解表达式获取模块得到的每段井筒内温度分布的通解表达式为:
12.如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述第N段井筒常数系数式获取模块获取的第N段井筒常数系数式Cn表达式为:
【文档编号】E21B47/07GK103590818SQ201310495190
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年10月21日 优先权日:2013年10月21日
【发明者】傅礼兵, 赵伦, 张玉丰, 范子菲, 陈礼, 许必锋 申请人:中国石油天然气股份有限公司