重力热管井筒伴热技术在稠油热采中的应用研究

在分析重力热管改善抽油井井筒热损失原理的基础上,进行了重力热管井筒伴热室内物理模拟试验和矿场试验。室内复配出的工质A液,与水基工质相比,具有液体密度小、蒸气密度高的优点,适合进行重力热管传热。室内模拟重力热管井筒温度分布结果表明,重力热管冷凝段与蒸发段的温度之比大于0.7,能够有效改善井筒流体温度分布。矿场试验结果表明,在蒸汽吞吐过程中采用重力热管井筒伴热技术,能够有效减小井筒流体温度下降的幅度,延长油井的生产时间,增加蒸汽吞吐周期的产量。      

接力热管稠油井筒伴热的理论研究

结合采油井井筒结构,建立了接力热管抽油杆井筒中稠油温度分布的计算模型,分析了接力热管改善井筒热损失的原理,讨论了不同井底稠油温度及不同稠油产量情况下的接力热管井筒伴热效果。结果表明：随着稠油产量增加,井底稠油温度升高,井筒热损失增大,但井口稠油温度随着升高;且稠油产量越小,井底稠油温度越高,热管伴热的效果越明显。在不消耗额外能量的前提下,依靠井底稠油的自身能量,通过接力热管的高效传热,可降低井筒的热损失,提高井筒上部稠油的温度,从而改善稠油的流动性。     

江桥油田重力热管节能采油技术适应性研究

文章通过对重力热管井筒伴热方式在我国稠油油田上的应用实例调研,阐明重力热管在井筒中的工作原理及其对井筒流体热损失的影响,并结合大庆外围江桥稠油油田开采现状,对比分析重力热管井筒伴热方式与热流体、电热管伴热方式各自的优缺点,着眼于节能降耗的大趋势,开展江桥油田实施重力热管节能技术的可行性论证,为大庆外围稠油开发提供了一条新的技术思路。     

热管改善油井井筒流体温度分布的理论研究

为了寻求经济节能的改善热敏感性原油井筒流动特性的工艺技术,基于两相闭式热虹吸管工作原理,提出了利用热管改善井筒流体温度分布剖面的方法.结合井筒传热模型及耦合热管传热理论建立了热管井井筒温度分布计算理论模型,利用该模型分析论证了热管改善井筒流体温度分布的原理及技术可行性.现场试验及理论研究结果表明:在不消耗额外能量的前提下,利用热管可以实现利用深部流体自身部分能量提高井筒上部流体的温度,进而改善井筒温度分布剖面.     

井筒重力热管传热技术在蒸汽吞吐井中的应用

为寻求经济节能、操作简单、维持稠油在井筒中正常举升的工艺,基于重力热管高效导热原理,提出了井筒热管传热技术。该技术是以热管传热机理为基础,耦合井筒传热原理而形成的复杂传热技术。它不需改变稠油热采油井现有的机抽系统,只是将空心抽油杆进行特殊工艺处理,再进行添加工质、抽空、密封连接制成超长重力热管,最后将重力热管连接在整个井筒机抽系统内,具有井结构简单、无需维护、自行运转等特性。在辽河油田杜84-55-85吞吐井上试验获得成功。结果表明,在无需外加能量前提下,热管依靠井筒深部流体热能,通过高效传热作用,平衡井筒流体温场,提高井筒上部流体温度,延缓了井筒流体温度下降速度,延长了吞吐井的生产时间。该项技术的研究和应用对稠油的节能低耗开采、增加产量具有重要意义。     

多元热流体注入井筒的热力计算

针对海上油田平台空间小、操作成本高、常规热采实施难度大等问题,进行了多元热流体吞吐技术的研究。以井筒两相流动和传热理论为基础,建立了多元热流体注入井筒过程中流动和换热的数学模型。利用该模型研究了多元热流体在井筒中的流动和换热规律,分析了注入压力、温度对井筒压力、温度、干度的影响和不同比例组成多元热流体对井筒温度的影响。结果表明:在注入过程中,井筒压力取决于重力压降与摩阻压降的大小,井筒温度的升降取决于饱和蒸汽分压的升降;在其他条件不变的情况下,适当降低井口注入压力有利于提高井底温度和井口出口干度;注入的氮气和二氧化碳总量不变,氮气比例增大,井底温度下降变快。     

重力热管减少稠油井筒流体热损失

考虑重力热管内汽液界面上剪切应力对液膜厚度和界面换热系数的影响,对井筒重力热管吸热段和放热段的平均换热系数进行了计算,进而对井筒重力热管流体热损失的计算方法进行了修正.同时通过室内物理模拟实验,对井筒重力热管流体热损失进行了实验测定,并着重分析汽液界面上剪切应力对流体热损失的影响规律.理论计算和室内实验表明,井筒重力热...     

热流体循环在超深井中的应用

针对塔河稠油油藏超深的特点,对传统的热流体?环工艺加以改进,将加热点从井底向上移,使热流体部分加热原油。建立了该方法分析井筒温度分布的数学模型,并进行求解。通过分析影响井筒温度参数的敏感性,优化出热流体?环的运行参数。该方法能够有效解决热流体?环工艺在超深稠油井中所遇到的困难,有效利用了能量,并达到较好的加热效果。     

重力热管式抽油杆柱加热井筒技术现场试验

目前蒸汽吞吐井采用的电加热及热流体循环工艺,存在能耗大、运行成本高及井下作业复杂等问题。依据热管原理,将机抽井中的空心抽油杆经过加工处理,改制成具有高效传热功能的重力热管,并形成了利用抽油杆柱吸收地热加热井筒新技术。介绍了油井现场制造重力热管式抽油杆柱的操作工艺,依据辽河油区3口试验井资料,分析了该技术的适用条件及影响因素。结果表明:对于油层深度低于1 300 m、油层流体温度为100～120℃、油层条件下原油黏度小于10 000 mPa.s、周期注汽量不低于2 000 m3及产液量不低于15 m3/d(最好在20 m3/d以上)的蒸汽吞吐井,应用该技术可取得加热井筒的好效果。     

深水气井天然气水合物预防方法比较研究

通常采用的水合物预防方法有注入抑制剂、井下节流、采用重力热管或注入热流体等。为分析其应用于深水气井井筒时的适用性和高效性等,开展了深水气井井筒天然气水合物预防方法的比较研究,比较分析了注抑制剂、采用重力热管和井下节流等方法抑制水合物生成的机理。抑制剂直接阻碍水合物的成核和生长,重力热管法与井下节流法则是通过调节井筒温度和压力分布,使其不具备水合物生成条件。利用改进的双流体模型计算井筒内温度和压力分布,以南海东部某深水气井设计资料为基础,比较分析了此3种方法对天然气水合物生成区域的影响规律。分析结果表明:注入抑制剂后,在低浓度范围内,随浓度增加初始生成位置呈小幅上升趋势;在高浓度范围内,随浓度增加初始生成位置大幅度上升;在热流体注入口附近,井筒流体温度出现突变,并随注入量增加与注入温度升高而升高;高产量下,井下节流使水合物生成区域增大;低产量下,节流后水合物生成区域减小。研究结果可为深水气井井筒流动安全保障设计提供参考。     

Temperature distribution of fluids in a two-section two-phase closed thermosyphon wellbore

Compared with a conventional single section two-phase closed thermosyphon （TPCT） wellbore, a two-section TPCT wellbore has better heat transfer performance, which may improve the temperature distribution of fluid in wellbores, increase the temperature of fluid in wellheads and even more effectively reduce the failure rate of conventional TPCT wellbores. Heat transfer performance of two-section TPCT wellbores is affected by working medium, combination mode and oil flow rate. Different working media are introduced into the upper and lower TPCTs, which may achieve a better match between the working medium and the temperature field in the wellbores. Interdependence exists between the combination mode and the flow rate of the oil, which affects the heat transfer performance of a two-section TPCT wellbore. The experimental results show that a two-section TPCT wellbore, with equal upper and lower TPCTs respectively filled with Freon and methanol, has the best heat transfer performance when the oil flow rate is 200 L/h.     

Research on Two-Phase Closed Thermosyphon to Improve Fluid Temperature Distribution in Wellbores

Abstract

A two-phase closed thermosyphon (TPCT) is introduced to improve fluid temperature distribution in wellbores by utilizing its characteristics of efficient heat transfer. Laboratory experiments show that TPCT in wellbores can heat the upper fluid in wellbores by absorbing the surplus energy of the lower fluid in the wellbore, and no extra energy is consumed. The roles of TPCT are affected by several factors. The type of working media needs to match with the inlet temperature of simulation oil. A filling ratio of 15% is optimal for different TPCT wellbores in experiments. With higher vacuum degree in the TPCT cavity, TPCT has a better role. With higher simulation oil flow rate, the role of TPCT is worse.     

稠油水平井油层段电加热工艺技术研究

针对稠油水平井,以提高井筒原油温度,改善原油流动性为目标,结合目前常用的电加热工艺技术,研发出一种稠油水平井油层段电加热工艺,并对工艺中的关键工具进行设计及绝缘试验。根据能量守恒定律,建立了油层段电加热工艺井筒温度场,并对典型井工艺实施进行设计评价。H05井计算实例表明,油层段流体温度由64 ℃加热到105 ℃,井口温度由55.5 ℃提高到84.9 ℃,泵入口温度由60.8 ℃提高到91.3 ℃,泵入口原油黏度由777.3 mPa · s降低到127.8 mPa · s,井筒摩阻由186.2 kPa降低到62.6 kPa。油层段电加热工艺可以明显提高泵入口原油温度,降低原油黏度及井筒摩阻,改善井筒原油流动性。     

用连续管循环导热介质的井筒加热法

提出了一种以井筒加热为目的的稠油开采工艺。用连续管和空心抽油杆组成的导热介质的循环回路对油管中的流体进行加热,降低流体流动阻力。对两种不同的导热介质在普通连续管及隔热管在油管中和空气中的传热情况进行了研究,认为:使用隔热管可对油管中的流体进行有效的加热;在导热介质的入口温度要求不是太高的情况下,水也可作为导热介质,而且可能获得比使用高温导热油作为导热介质更佳的效果。用连续管循环导热介质的井筒加热工艺的设计应在保证油管中流体温度处处高于该井稠油的拐点温度的前提下,选择尽量短的隔热管以减小地面循环泵的负荷。     

稠油热采闭式热流体循环井筒温度场分析

针对"两高"油田原油流动性差的特点以及闭式热流体循环降粘工艺的复杂性,建立了3种闭式热流体循环井筒传热模型及其边界条件,并采用Matlab编写了相应的模型求解程序。通过对现场具体井眼进行模拟计算,对比分析了3种闭式热流体循环效果,给出了最优热流体循环方案。计算了循环流量、循环介质和管柱材料物性参数等对井筒加热效果的影响。计算结果表明,两侧加热方案最好,随着循环流量的增加井筒温度不断升高,导热油作为循环热载体较好,导热性能差的管柱材料能够提高循环加热段产液流动的平均温度。     

闭式热流体循环井筒温度分布规律研究

为了合理配备闭式热流体循环降黏设备、设定循环参数,利用传热学相关理论,建立了闭式热流体循环井加热段和非加热段的井筒温度场模型,结合模型的定解条件,对井筒压力和温度进行耦合求得数值解。利用建立的模型对采用闭式热流体循环降黏4口井产出液和上返液的井口温度进行了预测,并探讨了生产参数和循环参数对井筒加热效果的影响,结果表明:预测的产出液和上返液的井口温度与实测结果相比平均相对误差分别为3.08%和1.38%,符合工程要求;产出液量每增加1 t/d,产出液温度降低0.134 5 ℃;含水率每升高10%,产出液温度降低0.161 ℃;随注入循环量的增大和注入温度的升高,产出液温度升高,但注入温度对产出液温度影响较大。利用闭式热流体循环井筒温度场模型分析井筒温度场,可以为闭式热流体循环降黏设计提供依据。