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_2

文档序号:9663196阅读:来源:国知局
间的热对流热阻Rs、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Rl。和热流体与内 管之间的热对流热阻Ru;
[0047] 利用热阻信息确定单位长度的井筒单元径向热损失Q;
[0048] 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Rs、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;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井底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分布。
[0049] 优选地,所述数据参数包括:井口注入热水的排量和溫度;水泥导热系数;井眼半 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。
[0050] 优选地,所述井筒单元径向热损失Q的表达式为:
[0052] 其中,L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,井筒单元径 向总热阻分两种情况,第一种在正注情况下,R=R1+R2+R3+R4+R5+R6+R7+R8+R9;另一种在反注 情况下,R二Ri+Rz+Rs+Ra+Rs+Rs+Rt+Rs+IVWioWiI。
[0053] 优选地,在正注情况下,所述内管与空屯、杆环空的溫度表达式为:
[0054] CmTsh-怕+Q')/1000 =CmT'Sh
[00巧]其中,T' ,h表示内管与空屯、杆环空热水变化后的溫度;C表示水的比热容;m表示热水的质量流量;Lh为内管与空屯、杆环空热水溫度;Q'表示表示内管热水吸热量,
'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;
[0056] 所述内管的溫度的表达式为:
[0057] CmTs-Q/1000=CmlV
[0058] 其中,L'表示内管热水变化后的溫度;C表示水的比热容;m表示热水的质量流 量;T历内管热水溫度;
'T。表示底层溫度,R为井筒单元径向总热阻,R=R 1+R2+R3+R4+R5+R6+R7+R8+R9+R10+R11;
[0059] 所述油管内壁溫度的表达式为:
[0060] T" =TS-巧7+尺8+尺9)Q/dl
[0061] 其中,L为内管热水溫度;T。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;
[0062] 所述油管外壁溫度的表达式为:
[006引Tto=TS-巧6+尺7+尺8+尺9)Q/dl
[0064] 其中,Tt。表示油管外壁溫度;T历内管热水溫度;
Te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;
[0065] 所述外油管入口处初始的原油溫度的表达式为:
[0067] 所述井筒原油溫度场的表达式为:
[0069] 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+R2+R3+R4+R5+R6+R7+R8+R9;C2表示原油的比热容,〔2= 4. 2Xf"+2. 2X(1-fJ; 1?表示原油的质量流速,
q表示产液量;丫。表示原油密度。
[0070] 对应地,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,包 括:
[0071] 第一参数确定单元,用于确定数据参数;
[0072] 第二参数确定单元,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Rn水泥环热阻Rz、套管壁热阻Rs、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Rs、油管内外壁之间的热传导热阻咕、原油与油管内壁之间的热对 流热阻私、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尺9、 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;
[0073] 井筒单元径向热损失确定单元,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;
[0074] 正注单元,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Re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井底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。
[00巧]上述技术方案具有如下有益效果:
[0076] 本技术方案计算方法具有良好的计算稳定性和较高的计算精度,通过该算法和解 释工具,可W很好的对双层空屯、抽油杆热水循环加热降粘工艺的井口渗入热水的排量和溫 度进行预测,已达到井筒原油降粘的目的。
【附图说明】
[0077] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可W 根据运些附图获得其他的附图。
[0078] 图1为正注、反注示意图;
[0079] 图2a为本发明提出的一种热水循环加热降粘工艺的井筒溫度场获取方法流程图 之一;
[0080] 图化为本发明提出的一种热水循环加热降粘工艺的井筒溫度场获取方法流程图 之二;
[0081] 图3a为本发明提出的一种热水循环加热降粘工艺的井筒溫度场获取装置框图之 *
[0082] 图3b为本发明提出的一种热水循环加热降粘工艺的井筒溫度场获取装置框图之 -* *
[0083] 图4为本装置实施例的呈现效果图之一;
[0084] 图5为本装置实施例的呈现效果图之二;
[0085] 图6为本装置实施例的呈现效果图之=;
[0086] 图7为本装置实施例的呈现效果图之四;
[0087] 图8为本装置实施例的呈现效果图之五;
[0088] 图9为本装置实施例的呈现效果图之六。
【具体实施方式】
[0089] 下面将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 本发明中的实施例,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,都属于本发明保护的范围。
[0090] 本技术方案的工作原理为:针对双层空屯、抽油杆热水循环加热降粘工艺的两种不 同注入方式的原油,用热力学、流体力学等基本原理建立描述了双层空屯、抽油杆热水循环 井筒溫度场分布的数学模型,并用数值方法进行求解,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。
[0091] 示例忡方法
[0092] 基于上述工作原理,本发明提出一种热水循环加热降粘工艺的井筒溫度场获取方 法。如图2a所示。方法包括:
[0093] 步骤201):确定数据参数;
[0094] 在步骤201中,所述数据参数包括:井口注入热水的排量和溫度;水泥导热系数; 井眼半径;内管内外径;空屯、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;套管外径讲筒液体含水率;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。
[009引步骤20。:利用所述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Rs、油管内外 壁之间的热传导热阻咕、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R9、内管内外壁之间的热对流热阻而。和 热流体与内管之间的热对流热阻Rii;
[0096] 在步骤202中,利用步骤201获得的数据参数确定Ri~R。,设置基本假设条件为:
[0097] (1)井口产出液的压力、溫度保持不变;
[0098] (2)油管与套管形成的环形空间充满低压空气;
[009引 做W内管中线为对称轴,空屯、抽油杆、外油管、套管和地层岩石各向同性;
[0100] (4)模型系统中的热物性参数与溫度无关,即认为是恒物性的;
[0101] (5)原始地层溫度呈线性分布。
[0102] 对于地层热阻Ri来说,
[0103] 在该式中,
Ke为地层导热系数,单位为W/(m-K) ;a为 地层平均散热系数,单位为m7d;t为油井生产时间,Th表示井筒半径,单位
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