海上主副油管注过热蒸汽热损失等效算法探讨

减小井筒热损失是稠油油藏高效开发的基础.通过引入过热蒸汽状态数据,利用质量守恒、动量守恒和能量守恒方程,结合考虑海水扰流的井筒外热损失计算模型,建立了完整的海上平行双管注过热蒸汽井筒热物性参数分布模型.对目标井注汽参数进行优化,研究表明:随着海上平台日注汽量的增加,井筒中同一深度处过热度先增加后减小,目标井最优日注汽量为120t/d;随着注汽温度增加,井筒中相同深度处过热度增加,但井筒热损失增加,井筒热效率下降.     

稠油热采井井筒内蒸汽参数计算

注蒸汽热采是目前开采稠油的主要方法。注汽过程中,蒸汽沿井筒方向的压力、温度、干度以及热损失之间相互影响,通过给出的井筒综合传热数学模型,能够较准确的模拟井筒内蒸汽参数的变化。模型中考虑了蒸汽物性参数随压力和温度的变化,其中,井筒汽液两相垂直管流压力降计算采用经典的Beggs-Brill方法;计算井筒总传热系数时考虑了接箍热损失的影响,并对井筒总传热系数进行了修正。通过油田实例的计算对比,验证了模型的可靠性。     

注蒸汽井筒动态预测改进模型

正确地描述湿蒸汽两相管流特性,对于深井压降和热损失等参数的准确预测非常重要。本链型结合Mukherjee和Brill(1985)的倾斜管下降两相流关系式,考虑了流向和井斜角,对于日益发展的水平井注蒸汽动态预测具有实际意义。所采用的四阶龙格-库塔法数值解法对计算的起点位置的选取是任意的,可由井口注入参数计算井底条件,也可按预计的井底参数预测相应的井口注入条件,这样便于在注汽方案设计工作中考虑井筒与注汽层的协调。采用公布的现场试验数据对模型进行了评价并与其它模型作了比较,计算结果较其它模型更接近实测数据。     

水平井井筒和气藏耦合的非稳态模型

应用Green函数和Neumann积原理,建立了盒式气藏水平井非稳态产能计算的无限导流模型和有限导流模型,并提出了求解此模型的方法.模型考虑了井筒压降、加速度和径向流入的影响,并可以应用于各向异性气藏.通过与Eclipse结果比较,验证了本模型的合理性.实例计算表明:早期非稳态流动阶段井筒压降对计算结果影响较大;井筒内的压力损失将会使水平井的产量降低和井筒内的压力分布不均匀;受井筒压降的影响,非稳态时的井筒流量分布比拟稳态时更不均衡.     

重力热管伴热改善稠油井井筒传热损失的研究

根据重力热管作用原理,结合井筒传热过程,建立了稠油生产井中采用热管伴热方式时井筒热损失的计算模型,利用该模型分析了重力热管改善井筒热损失的原理.在此基础上,讨论了主要工艺参数对热管井井筒热损失的影响,结果表明:随着井底温度升高、产液量增加、热管下入深度加深,井筒热损失增大,其中,产液量对热损失的影响尤为显著.现场试验及理论研究表明:在不消耗额外能量的前提下,重力热管能够利用深部流体自身的能量提高井筒上部流体的温度,降低传热过程中的热损失,进而改善井筒温度分布剖面.该方法可以减小产出液在井下管道上升过程中的流动阻力,从而降低抽油机的负荷,实现低能耗对井筒流体加热的目的.     

蒸汽吞吐水平井加热半径计算新模型

基于水平段热物性参数计算模型,利用非活塞式水驱油理论和保角变换理论将油藏内渗流与水平段管流进行耦合,建立了蒸汽吞吐水平井加热半径模型。研究了热物性参数、加热半径沿水平段的分布规律和不同影响因素对蒸汽干度、加热半径分布的影响。研究表明:加热半径沿水平段分布呈"U"型;注汽速度增加,热损失降低,加热半径基本不变;周期注汽量增加,热损失不变,加热半径增加;水平段长度增加,蒸汽干度沿程降低变缓,但指端蒸汽干度降低。该模型对阐明注蒸汽油藏内渗流规律,优化注汽参数具有重要意义。     

蒸汽吞吐过程中注汽时间对油/地层热影响半径的影响

针对蒸汽吞吐过程中因注汽时间不当而造成蒸汽资源浪费或油层加热不充分的问题,建立了井筒-地层-油层的二维、非稳态的油层的数学模型,分析了油层以及地层的温度场变化情况,在此基础之上探讨了注汽时间对油/地层热影响半径的影响。研究结果表明,油层热影响半径随着注汽时间的增加而增大,且在注汽至第5d时达到最大值,此后热影响半径基本维持不变;从注汽第3d开始,油层中的热量明显向地层传递,注汽6d后,油层与地层的温度分布基本相同;蒸汽吞吐过程中的注汽时间宜控制在4～5d。     

试采过程的气井非线性井筒温度剖面预测

井筒温度剖面预测是试采工艺和系统测试的基础. 针对气井测试的短期过程,根据井筒传热机理建立井筒非稳态传热模型,利用稳态传热的温度梯度,考虑焦耳-汤普森效应与动能的组合项影响,通过解析方式得到瞬时井温分布表达式,预测不同工作制度和时间下的井筒温度剖面;根据井筒瞬变温度与时间的指数式变化规律,提出利用不同时间的温度稳定率,通过稳态温度折算为瞬变温度的简便方法.     

南堡油田注多元热流体吞吐水平井加热效果评价

以南堡35-2油田稠油油藏为研究对象,针对多元热流体吞吐水平井加热半径沿程分布计算问题,通过两相渗流理论,利用保角变换方法,建立了加热半径沿程分布计算模型.研究了水平段井筒温度、加热半径沿程分布规律和不同注汽参数对加热效果的影响.研究表明,井筒温度和加热半径沿程分布呈"U"型;利用渗流力学方法计算的加热半径较油藏工程方法计算结果更符合实际.B31H井注汽参数优化表明,加热半径随非凝结气含量增加先增加后降低;随注汽速度增加基本不变;随周期注汽量增加先迅速增加后增加缓慢.该模型对准确评价注汽后加热效果及后期预测产能具有重要意义.     

稠油油藏水平井热采吸汽能力模型

目前在利用水平井进行稠油注蒸汽热采时,都认为蒸汽在注入过程中是均匀扩散到地层中的,简单的利用Max-Langenheim公式计算加热区面积.通过对地层的吸汽能力进行研究,得出了稠油油藏水平井热采的吸汽能力模型,该模型不仅考虑了热传递的影响,还考虑了蒸汽内能和摩擦损失能量的影响,并利用该模型开发了一套稠油油藏水平井热采分析软件(HHTS).用所开发的软件对辽河油田冷42块油藏进行了计算,为稠油热采和水平井热采参数设计提供了理论参考依据.实际研究表明,蒸汽在注入过程中并不是均匀扩散到地层中,而是呈现某种数学分布,注汽速度与油藏参数、地层的吸汽能力和蒸汽的物性参数有关,即蒸汽的注入压力和注入流量并不是相互独立的变量,两者之间存在着一种数学关系.     

面120区稠油热采增产试验效果分析

八面河油田面120区储层渗透率较低,油层原油粘度较大,出现了热采效果差,地层能量下降快的现象。针对这种情况可采用氮气+蒸汽吞吐技术。实践表明,该项技术的应用提高了井筒隔热效果,降低了热损失,同时又补充了能量,调整了吸汽剖面。需要强调的是在热采过程中,对油层的保护可采用伴蒸汽注入,但这种方法容易造成地层伤害。因此,在采用伴蒸汽方式时,注入防膨效果最佳。     

考虑重力超覆的稠油热采试井分析模型研究

针对蒸汽驱中的重力超覆现象，提出采用楔状复合油藏模型来模拟倾斜蒸汽前缘。建立考虑热损失的数学模型，通过拉普拉斯变换，得到两区复合油藏井底压力在拉氏空间的解。经过Stehfest反演得到在实空间的解，并作出样板曲线，研究内外区流度比、倾斜角度、热损失对样板曲线形状的影响。     

稠油注蒸汽井三参数测试数据的解释计算模型

针对计算井筒总传热系数的常规算法的缺点,提出了两种改进算法,解决了常规算法在迭代过程中出现异常温度值和迭代结果依赖于初值选取这两个问题。从理论上证明了改进算法具有与初值无关的迭代收敛性。给出了根据井筒热损失计算结果计算井筒任意深度蒸汽干度的解析公式,建立了三参数高温测试的解释计算模型。     

埋地蒸汽管线热损失影响因素分析

针对高温蒸汽在埋地蒸汽管线中输送会造成热量损失最终导致能源浪费的问题,分析了影响热损失的几个因素,建立了蒸汽管线的物理模型和数学模型,模拟了不同蒸汽温度、不同埋地深度、不同绝热层厚度下的温度场分布,并对不同条件下管线及周边土壤的温度分布规律进行了计算分析。研究结果表明,埋地蒸汽管线的热损失随蒸汽温度、埋地深度、绝热层厚度的变化而变化,其中绝热层厚度对埋地管线的热损失影响最大,绝热层厚度从40mm增加到80mm时,单位长度管线热损失下降110.591kW/m,且对热损失的影响逐渐变小。     

稠油热采注汽系统效率评价研究

注蒸汽开采作为稠油油藏开发最有效技术手段之一,在开发稠油及提高产量等方面起到了重要作用。绘制注汽锅炉工况图,对锅炉本体进行了热测试并分析了影响其效能的因素。建立了输汽管线热损失分析模型并进行了温度和热损失测试。对注汽系统各节点进行效能分析并采取相应的节能措施,注汽系统效率得到了明显提高。     

干热岩生产井温度场的热力计算

为了研究干热岩生产井产液的保温增效问题,根据北京市某生产井井身结构特点,建立了井筒传热计算模型,利用计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)软件对该生产井探测数据进行了核实,并在此基础上提出了对干热岩生产井产液温度场影响因素的分析.结果表明:生产井三开段底部产水源的产液温度最高,热储量大,可使井口出口温度由333.1 K提高到342.3 K;同等工程参数下,泵管下入深度增加到400 m时,可使产液井口出口温度提高到337.6 K,且下入深度越大,产液出口温度越高;产液产速越大,生产时间越少,减少了产液热能损失,产液出口温度变大;相同泵管深度条件下,保温材料泵管产液出口温度比常规材料泵管高出2 K,可提高生产效益.     

反循环压井井筒温度场计算与分析

反循环压井过程中,井筒温度场受环境及压井液物理性质等外部参数影响十分明显。从反循环压井工艺特点出发,以传热学基本理论为基础,通过理论推导,得到反循环压井过程井筒温度场计算模型。对影响反循环压井过程中井筒温度的因素进行分析,结果表明,在压井过程中,泥浆排量、泥浆比热、地温梯度、井深以及压井循环时间和泥浆入口温度对循环过程中井下温度分布的影响较大;调整泥浆排量和泥浆入口温度可以作为调节井筒温度的有效途径。     

蒸汽热网热力损失与管损特性实验研究

采用焓降法和表面热流法，分别对实际运行的蒸汽热网特性进行现场测试，分析得到热网散热损失特性和组成特征. 结果表明，运行工况和蒸汽状态对焓降法在评估供热管道散热损失中的准确性具有重要的影响. 所测热网的实际散热热流密度达到135.66 W/m²，其中管道保温散热为67.67 W/m²，约占49.88%；蒸汽流动阻力损失占14.98%，支架、弯头、疏水器等局部散热占35.14%. 基于实际管损与热网冷凝散热损失的关系，定义热网冷凝损失系数. 建立基于热网散热损失的管损模型，结合实际测量数据，得到该热网的冷凝损失系数为0.16.