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.     

过热蒸汽吞吐水平井加热半径计算模型

基于水平段热物性参数计算模型,利用实际气体状态方程、Buckley-Leverett理论和复变函数理论得到注过热蒸汽水平段加热半径沿程分布模型.研究了加热半径沿程分布规律和不同因素对过热度、加热半径沿程分布的影响.研究表明:加热半径沿程分布呈“U”型;注汽速度增加,过热度沿程下降变缓,加热半径基本不变;周期注汽量越大,加热半径越大,过热度沿程不变;水平段越长,过热度沿程降低越慢,但指端过热度降低.模型对优选过热蒸汽注汽速度、周期注汽量和过热度具有重要意义.     

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。     

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。     

注蒸汽水平井井筒内参数计算新模型

注入蒸汽在水平井筒内流动时,蒸汽沿着水平段的质量流量越来越小,且加速度压降不等于零,导致蒸汽的物性参数发生变化,而蒸汽物性对井筒内蒸汽的沿程参数分布有较大影响.依据质量守恒和能量守恒,建立了注入蒸汽干度沿水平段的变化方程,利用动量守恒原理,推导了沿水平井筒的蒸汽干度分布和压力分布计算公式,构建了摩擦力做功、湿蒸汽混合物密度、水平段吸汽量和井筒与油层之间的热传递计算模型,模型同时考虑了变质量流与蒸汽PVT参数的变化对计算结果的影响,采用按压力增量迭代的计算方法对模型进行求解.实例的模型计算结果与油藏数值模拟结果对比表明,新模型具有较高的计算精度.     

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.     

非稳态注汽条件下井筒热损失计算

在蒸汽吞吐注汽阶段,井口注入参数往往会随时间变化,传统的井筒传热模型没有考虑到这一点,并且在算法上只按井筒深度分段,忽略了注汽时间也需分段.为了准确计算非稳态注汽条件下井筒热损失,首先,利用稳态逐次替换法将非稳态井口注入参数分时间段处理,因而水泥环外缘温度在较短时间内可以视作定值;其次,基于叠加原理对井筒传热模型进行修正,并提出了井筒总热损失表达式;最后,按时间和深度分段求解整个模型.结果表明:即使在相同深度段内,热损失速率也不是定值.因此,某深度段在注汽过程中的总热损失大小应该将各时间段内的热损失叠加.     

水平井与非均质盒式油藏耦合模型

运用Green函数和Newman积原理,建立盒式油藏水平井产量计算模型.模型考虑井筒内的沿程摩擦阻力和加速度压力损失,引入拟表皮系数表征储层非均质性造成的物性差异.实例计算结果表明,该模型与有限差分数值模拟模型计算结果吻合较好,证实了该方法的可靠性;储层非均质性和沿程压降对水平井产量剖面影响较大,渗透率高的区域,流入量较大;在早期,原油的流动为非稳态时,井筒压降对计算结果影响很大,当水平井较长时,井筒压降对产量影响不可忽略;由于井筒流量从趾端到跟端逐渐增加,井筒压降逐渐增大.     

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.     

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。