井筒注汽过程传热分析及热损计算方法研究

稠油开采注汽过程中,蒸汽沿井筒流动,其传热包括了导热、对流及辐射三种形式。运用传热学、热力学及流体力学等学科知识,对井筒传热过程进行了分析,在此基础上建立了井筒传热综合分析模型,并确定了求解方法、编制了计算软件。这一研究成果对优化井筒结构、降低井筒热损研究,奠定了基础     

注汽过程井筒传热及热损失计算方法研究

运用传热学、热力学及流体力学等学科知识，对井筒传热过程进行了分析，在此基础上建立了井筒传热综合分析模型，确定了求解方法，编制了计算软件，并进行了实际计算。这一研究成果对优化井筒结构、降低井筒热损失研究，具有指导意义。     

采用地层热阻新模型进行注汽井井筒热力分析

针对注汽井筒的传热特点,建立了注汽井传热过程中地层热阻的恒壁温计算模型,并与恒热源模型进行了对比,结果表明,前者更能反映注汽过程的散热特性。结合注汽井井筒散热理论模型,计算了蒸汽沿井筒的温度、压力、干度和热损失沿程分布,并进行了参数敏感性分析,与现场测试结果的对比说明,考虑地层热阻的综合传热模型可以较好地对注汽井井筒进行热力分析。     

气举环空注热天然气井筒温度预测新模型

气举环空注热天然气井筒传热过程复杂,在前人研究的基础上,全面考虑气举环空注热天然气井筒实际传热过程,建立新的井筒传热模型,修正了前人温度预测模型。通过现场试验实测数据拟合得到井筒传热新模型中环空传热等效半径,确定新温度预测模型必要参数,然后通过多个现场试验实例对新温度预测模型进行验证,从预测的准确性和热天然气影响深度两方面证明新温度预测模型较可靠。     

采用地层热阻新模型进行注汽井井简热力分析

针对注汽井筒的传热特点,建立了注汽井传热过程中地层热阻的恒壁温计算模型,并与恒热源模型进行了对比,结果表明,前者更能反映注汽过程的散热特性.结合注汽井井筒散热理论模型,计算了蒸汽沿井筒的温度、压力、干度和热损失沿程分布,并进行了参数敏感性分析,与现场测试结果的对比说明,考虑地层热阻的综合传热模型可以较好地对注汽井井筒进行热力分析.     

油井气液两相流的温度与压力耦合研究

运用热力学、传热学以及两相流理论,对油井稳定连续生产时的传热过程进行了理论分析,建立了数学模型,并运用数学方法对该模型进行了求解,该模型综合考虑了井筒的径向传热,不同环空传热介质及地层的热物理性质沿井深的变化,环空中流体的对流换热,辐射以及传热,焦耳-汤姆逊系数以及液相的体积膨胀系数。采用该井筒温度分布计算模型为依据,借鉴均质模型的井筒压力求解方法计算井底流压。     

压裂过程中瞬态井简-地层耦合温度场半解析模型

压裂过程中,井筒温度的变化会影响压裂液到达井底时的流变性以及在地层中的滤失性,准确预测井筒及地层温度分布可以指导施工方案的设计.关于压裂过程井筒温度场的研究主要集中在数值模型方面,目前还没有合适的解析模型.文中在Hasan采气井筒瞬态传热解析模型的基础上建立了压裂过程井筒瞬态传热方程,通过Laplace变换进行求解,消除了Hasan采用稳态假设求解温度梯度所引起的高排量时的误差,使之能够准确地模拟压裂过程的瞬态井筒温度.通过与Hasan模型和数值模型的对比,验证了该方程的准确性.结果显示,在相同精度下Hasan模型计算效率远高于数值模型.之后,通过将井筒瞬态解析解与地层二维瞬态传热数值解结合,建立了压裂过程瞬态井筒-地层耦合温度场半解析模型,并应用该模型分析了排量及注入温度对压裂井筒-地层温度场的影响.     

压裂过程中瞬态井筒-地层耦合温度场半解析模型

压裂过程中,井筒温度的变化会影响压裂液到达井底时的流变性以及在地层中的滤失性,准确预测井筒及地层温度分布可以指导施工方案的设计。关于压裂过程井筒温度场的研究主要集中在数值模型方面,目前还没有合适的解析模型。文中在Hasan采气井筒瞬态传热解析模型的基础上建立了压裂过程井筒瞬态传热方程,通过Laplace变换进行求解,消除了Hasan采用稳态假设求解温度梯度所引起的高排量时的误差,使之能够准确地模拟压裂过程的瞬态井筒温度。通过与Hasan模型和数值模型的对比,验证了该方程的准确性。结果显示,在相同精度下Hasan模型计算效率远高于数值模型。之后,通过将井筒瞬态解析解与地层二维瞬态传热数值解结合,建立了压裂过程瞬态井筒-地层耦合温度场半解析模型,并应用该模型分析了排量及注入温度对压裂井筒-地层温度场的影响。     

基于实际气体状态方程的多元热流体井筒传热模型

实际气体状态方程是分析实际气体混合过程的重要方程,瞬态导热函数是分析多元热流体井筒传热的关键函数。针对目前多元热流体井筒传热模型将多元热流体中多元组分实际气体混合物简化为理想气体混合物进行运算的问题,基于实际气体状态方程、混合法则与新型瞬态导热函数建立了多元热流体井筒传热模型。利用该模型,对多元热流体井筒内各热力学参数变化进行分析,并把分析结果与理想气体模型的结果进行对比。研究结果表明,在注入相同参数的多元热流体情况下,理想气体模型各热力学参数计算结果与实际气体模型结果存在一定差别,证明了实际气体状态方程对多元热流体井筒传热过程存在一定影响,将多元热流体中多元组分实际气体混合物简化为理想气体混合物会给计算结果带来误差,降低计算结果的准确度。实际气体传热模型为进一步准确分析井筒内多元热流体流动与传热规律提供坚实的理论基础。     

基于注入与产出过程中的井筒温度场分析

针对油气藏体积压裂和生产过程中的油/套管异常变形现象。根据油气藏井身结构及储层特点,考虑流体温度、压力与流体物性参数的耦合,结合井筒流体传热特性和井筒对地层传热特点,建立井筒几何模型,划分网格,运用质量、动量、能量守恒原理及热力学第一定律,建立方程并给出边界条件。得到了注入与产出时井筒温度场分布,揭示了注入流体与产出流体速度对井筒温度场的影响,搞清了在不同地层温度梯度下的井筒温度场分布,从而指导低渗透油气藏体积压裂管柱设计与压裂生产参数优化,提高液体注入与油气生产过程中井筒和环空压力场与温度场分析的科学性,避免环空压力异常对管柱及井筒造成破坏,保证压裂和生产的安全性与稳定性。     

考虑注汽井筒压力变化的热损失计算

在注蒸汽热采过程中,井筒中压力的变化必然导致井筒温度和饱和蒸汽物性参数的变化。文章在考虑注汽井筒中压力变化的基础上,建立了井筒综合传热数学模型,对井筒传热过程进行了计算。计算结果表明,为了提高 蒸汽干度利用率和减小井筒热损失,应提高注汽速率,减小井口蒸汽压力,加大井口蒸汽干度。这一成果对于指导油井现场注蒸汽热采,综合评价系统注汽效率具有一定的指导意义。     

CO2井筒相变流动温度压力计算模型研究

CO2在井筒流动过程中的气液相变对井筒温度、压力分布的计算有较大影响。CO2流体在气液相变段的流动属于两相流动,目前常用的计算方法均未考虑该气液混合段的两相流计算。文章从传热学及两相流理论出发,建立了井筒流体相变过程中温度、压力分布的耦合计算新模型;考虑沸腾传热和凝结传热的影响,对流体相变过程中井筒总传热系数进行了修正。该模型主要创新在于可以对CO2流体相变过程中气液混合段的温度、压力进行求解,并能对该混合段气液组分含量变化的动态过程进行计算。运用此模型对吉林油田H75-29-7井压力、温度、质量含气率进行了计算,计算结果与实测结果对比显示本模型计算精度较高。     

井口油水混合物温度计算及影响因素

在考虑大地温度场沿深度方向线性变化的基础上,建立了采油井筒径向稳态传热、轴向非稳态传热的物理模型及数学模型,并进行了简化,给出油水混合物沿井筒轴向的温度变化规律。结合大庆油田,对不同参数下的井筒出口油水混合物温度进行了计算,分析了井深、油管尺寸及油井产液量对出口油水混合物温度的影响,并对油管是否旋转对计算结果的影响进行了对比分析。     

垂直井筒内超临界蒸汽流动过程中的传热特性计算与分析

为了系统研究超临界蒸汽在井筒中的流动规律并准确计算其流动过程中的传热特性与热损失量,在对超临界蒸汽的物理化学性质进行数学描述的基础上,综合考虑超临界蒸汽的物理化学性质及其流动过程中的传热规律,基于质量守恒、动量守恒与能量守恒原理,建立了垂直井筒内超临界蒸汽流动过程中的热损失计算数学模型并进行了相应的敏感性分析.研究结果...     

注汽井油套管环空氮气隔热井筒传热物理模型设计

为了搞清稠油注汽热采井油套管环空氮气隔热技术的影响因素和操作条件，实现注汽热采井油套管环空氮气隔热井筒传热技术的室内物理模拟，依据井筒传热原理，遵循相似准则，按技术指标比例建模，在室内建立了同心油管氮气隔热井筒传热、光油管氮气隔热井筒传热物理模型各一套。通过利用数值模拟技术对井筒径向传热温场进行了验证．验证结果证明了所建模型的科学性和实用性。     

模拟深水井筒中流速对传热影响的实验研究

为研究深水低温环境下油气开发过程中井筒内的传热规律,提高深水低温环境井筒内温度的计算精度,以深水油气流动模拟实验系统中的低温冷却传热实验装置为平台,进行了模拟深水低温环境下的冷却传热实验和气液两相流传热实验。根据对流传热准则方程,数据回归得到深水低温情况下的模拟井筒内对流传热关系式。实验结果表明,在模拟深水低温环境下,流体管内对流传热系数主要受流速的影响,且层流时流速对传热的影响更明显;气液两相流时,不同流型管内对流传热系数不同的根本原因是各流型流动结构不同,液体流速是影响传热的主要因素。     

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。     

注空气开采海上稠油井简传热模型研究

为计算海上稠油井筒中的热量损失,在基本假设条件下,运用质量传递和热量传递原理对井筒传热过程进行分析,计算井筒总传热系数,并建立了数学模型.把整个井筒划分为等距的微元,在横向上根据能量守恒定律得出计算公式;在纵向上通过积分的方法计算出各个区域的热量损失.实例计算结果显示,根据井底需要的温度可为井口注气参数提供依据.为进一步从技术、经济等角度分析注空气采油井井筒传热奠定了基础.     

液态CO_2驱油井筒注入的工程传热计算

CO2驱油提高油田采收率（EOR）是三次采油的重要手段之一。注入液态CO2温度随着地层深度的变化而变化,国内还没有对液态CO2注入过程的温度进行过定量的数值计算。通过建立井筒传热模型,进行传热过程分析,并利用便捷的数学处理方法,进行数值计算,研究了液态CO2在井筒中的温度变化规律。     

气举井井筒温度场分布研究

以开式热流体反循环温度场分布模型和Beggs-Brill井筒多相管流计算方法为基础,在已知地层参数和井筒参数的条件下,考虑井筒内的传热方式为垂直井筒中的稳态热传导和对流换热,地层中的传热方式为非稳态热传导,井筒中的流动方式为气液两相混合流动,根据能量守恒定律及传热学原理,推导出了气举井生产流体和注入气体沿井筒的温度场分布计算模型。根据模型编写了计算机程序,实现了注气压力、注气量等重要参数的计算,并能够对产油量、注气压力、注气量等参数进行敏感性分析。