多元热流体注入井筒的热力计算_薛婷 檀朝东

合集下载

多元热流体注入井筒的热力计算

多元热流体注入井筒的热力计算
(1 China University ofPetroleum,Beo'ing 102249,China;2.CNOOC Oilfield Service Limited,Tianjin 300452,China)
Abstract:Aimed at the issues of the small platform space,high operating cost and difficult implementation of conventio!)at
关键词:多元热流体;流体流动;井筒换热;数值模拟;热力计算
中图分类号:TE244
文献标识码:A
Thermodynamic calculation on multiple fluid in thermal recovery wellbore
XUE Tin91,TAN Chaodon91,SUN Yongta02
discussed.The effect of different proportion of multiple thermal fluids on the temperature of the mixture flow was also discussed.
The results showed that in the injection process,the rise and fall ofpressure in wellbore depended on the gravity pressure drop a.nd
影响。 2.2井筒干度计算
由混合气体分压力定律可知,饱和蒸汽的分压 力与所占的摩尔百分数成正比[7]。由气液相平衡可 知,饱和蒸汽在气相中所占的分压力与液相饱和水 的饱和压力相等,由此可得气相中水蒸汽的摩尔百 分数为

海上油田多元热流体热采井筒参数模拟计算研究及应用

海上油田多元热流体热采井筒参数模拟计算研究及应用
第 1 3卷
第 1 4期
2 0 1 3年 5月







Vo 1 .1 3 No .1 4 Ma y 201 3
1 6 7 1 —1 8 1 5 ( 2 0 1 3 ) 1 4 ・ 4 0 1 0 - 0 5
S c i e n c e T e c h n o l o g y a n d E n g i n e e r i n g
机理 , 在 火箭 动 力 采 油 设 备 的高 压 燃 烧 室 内 , 注 人
工业柴 油 ( 原 油或 天然 气 ) 作燃 料 , 同时 注入 高压 空 气及 高压 水 , 燃 烧 产 生高 压 水蒸 汽 、 C O 及 N 气 等
及井 筒 流 动 、 传 热规律 更加 困难 , 其 主要体 现在 :
而 为多元 热流体 注 入 参数 优 化 、 辅 助 管 柱设 计 奠定
基 础
1 主要假设条件
( 1 ) 多元 热 流体组 分构 成稳 定 ;
合理 分 布的概 念 。翟建 华 研 究 了汽 、 液 两 相垂 直
管 流压 降 的计 算 问 题 。刘 文 章 提 出 了用 物 理 模 拟方 法 确 定 井 筒 总 传 热 系数 的方 法 。然 而 和 陆 地 常 规蒸 汽吞 吐相 比 , 海上 油 田热 采 注 入 的 多元 热 流
( 1 ) 高温高 压下 多元 热流体 物性 参 数计 算 ; ( 2 ) 多 相
混合 气体 ( 即 多元 热 流 体 ) , 并直接注入油层 , 利 用 多元 热 流体 携 带 热 量 及 气 体 溶 解 协 同 降 低 原 油 黏 度, 进 而提 高油 田产油 速度及 最终 采收 率 。

多元热流体在井筒中的流动与传热规律_李兆敏

多元热流体在井筒中的流动与传热规律_李兆敏
[7 ]
方程, 注多元热流体过程压力分布 fρ m v2 dp . = ρm g - dz 2d 其中 v= G . ρm A
为 ( 4)
2
井筒传热模型
井筒传热过程分为内管中心距水泥环外缘的稳 态传热和水泥环外缘至地层的非稳态导热 。 2. 1 内管中心距水泥环外缘的稳态传热 稳定传热计算式为 Ts - Th dQ = dz . R
2012 年 第 36 卷 第6 期 5005 ( 2012 ) 06007905 文章编号: 1673-
中国石油大学学报( 自然科学版) Journal of China University of Petroleum
Vol. 36 No. 6 Dec. 2012
多元热流体在井筒中的流动与传热规律
基金项目: 国家科技支撑计划课题( 2012bac24b03 ) ; 中国石油低碳关键技术重大专项( 2011E2403 ) 作者简介: 李兆敏( 1965 - ) , 男( 汉族) , 山东阳谷人, 教授, 博士, 博士生导师, 主要从事烟道气、 二氧化碳开发超稠油技术研究。
· 80·
中国石油大学学报( 自然科学版)
[8 ]
1
井筒物理模型
井筒结构如图 1 所示, 注多元热流体井筒管道 由内管、 外管 ( 隔热管 ) 、 套管和水泥环依次嵌套构 外管和套管之间注入环空介质。 以此井筒结构 成, 为基础, 建立多元热流体在井筒中温度场 、 压力场及 干度的计算模型。
, 即 ( 3)
[
]
图1 Fig. 1
井筒结构
Wellbore structure model
( 1 . School of Petroleum Engineering in China University of Petroleum,Qingdao 266580 ,China; 2 . PetroChina Xinjiang Oilfield Company,Karamay 834000 ,China) Abstrct : A heat transfer model between high temperature gas and water was established,and the wellbore temperature and thermal fluids single phase pressure models calculating the temperature field,pressure field and other parameters of multiflow and two phase flow were developed. The results show that the temperature and pressure of multithermal fluids reduce with the increase of the wellbore depth. And at a certain depth,the water vapor of multithermal fluids condenses into two phase flow state,and compared with the pure steam injection,the heat loss is small,dryness descends slowly and the bottomhole dryness is high. The influence of annulus media on the decrease of temperature and pressure is small. The higher inject temperature,the smaller pressure and greater flow rate lead to the faster temperature and pressure declining,and the smaller heat loss. At the same time,the dryness of multithermal fluids changes earlier or degree of superheat drops greatly with the diminution of injection temperature,the increase of the annulus media heat conductivity and injection flow,but the influence of pressure on dryness has a best point,and the bottomhole dryness is the highest. Key words: multithermal fluids; two phase flow; wellbore heat transfer; dryness

稠油油藏多元热流体注入系统模拟实验装置的研制

稠油油藏多元热流体注入系统模拟实验装置的研制
化 设计 方案 , 计 算机 经R S 2 3 2 一 R S 4 8 5 通 讯转换 器 、 R S 2 3 2 多 路通讯 扩展 卡与 各
图 1系统 框 图
测量 点 控制 点相 连 。 软件 选用 工业控 制 组态 软件 包 , 通 过组态 编程 可 以完 成 4结论 多元热 流体注入 系统模拟 实验装置 的研制 , 将为 多元热流体 注人工 艺的实 施, 提供 技 术支 持 。
度相 匹配 。 3 3 产 出系统
l _ }J : 厂 : ■ ]


一 I r 一 竺 圭 竺 — : — 1 j f 一 ! I r 兰 — — — — 苎 — — 苎 — — — 1・ }




一 一 一 一 。 。一 一
i e n c e a n d Te ch no l o gy R e v i e w

稠 油 油藏 多元 热 流 体 注 入 系统 模 拟实 验 装 置 的研 制
王善 堂
( 中 国石化 胜 利油 田分 公 司采 油工 艺研 究 院 山东 东营 2 5 7 0 0 0 ) [ 摘 要] 设计 建造 了一 套 多元 热流 体注 入系 统模 拟实 验装 置 , 以此来 研究 多元 热流 体提 高 采收率 机理 及化 学剂 辅助 提 高多元 热流 体开 发 效果 。 [ 关键词 ] 多元 热 流体 注入 系统 实验 装置 中 图分类 号 : T E 3 5 7 . 6 文 献标 识码 : A 文章编 号 : 1 0 0 9 ~ 9 1 4 X( 2 0 1 4 ) 0 i f 一0 0 2 5 — 0 1
3 4 辅助 部分
} 一

. 一 一 。 — , . . . . 一

利用WellFlo软件预测海上多元热流体热采井筒参数

利用WellFlo软件预测海上多元热流体热采井筒参数
躲… …


_
利 用 W ellFlo软 件 预 测 海 上 多元 热 流体 热 采 井 筒参 数
张 卫 行 孙 永 涛 孙 玉 豹 梅 伟 林 珊 珊 (中海 油田服务 股份 有限公司)
摘 要 : 井 筒参数 计 算对 于 海 上 多元 热 流体 热采 效 果 至 关 重要 。 利 用 WelIFlo软 件 ,建 立 了 稠 油 油 田单 井 的 实际 井 筒参数 计 算模 型 ,分析 了不 同 多元 热 流体 组 分 .外部 传 热环 境 ,管流 方 式对 井 筒 参数 的 影响 ,对 比 了计 算 值 与 实测 值 的 差 别 。 结 果表 明 : 多 元 热 流体 中 气体 组 分 增 加 ,特 另q是 N 组 分 ,使 井底 压 力 明 显 降低 , 井底 温度 则 变化 较 小; 外部传 热环 境 随季 节 变化 明 显 ,影 响井底 温度 约 O.5~5℃ ,对井 底压 力影 响甚微 ;管柱 传 热性 能 。管 流 方式对 井 筒参数 影 响较 大, 隔热油 管导 热 系数 最 低 ,井底 温度 高 ,生产 套管 比 油管 内径 大 ,井底压 力 高。we1IFlo 软 件 压 力预 测误 差 为 O.83%,温度 预 测误 差 为 3.09%,预 测 精度 较 高 ,说 明该 软件 适 用于 海上 多 元热 流体 热 采井 筒参数 计 算 ,能够 为注 热方案 设 计提 供理 论 支持 。
腔 扩 展 困难 ,并 不适 合 采用 常 规注 蒸 汽开 采 。采 用 1 WeIIF10软件 功 能特 点
多元 热 流体 热采 开 发能 取得 较 好效 果 ,这 是 由 于多
WellFlo软 件 是 一 款 成 熟 的 生 产 井/注 入 井 水 动

气井井筒积液机理及积液预测研究

气井井筒积液机理及积液预测研究

本栏目合办单位:中国石油大学(北京)北京雅丹科技开发有限公司49中国石油和化工2011·06□ 赵婧姝 向耀权 檀朝东(中国石油大学(北京),北京昌平,102249)气井井筒积液机理及积液预测研究摘 要:本文通过产水气井不同产水阶段井筒特性参数的研究,分析探讨气井积液机理。

在掌握积液规律的基础上,对出水量较大的生产气井,运用临界携液流量方法进行积液预测研究,为气井控水开发、提高气藏采收率提供技术依据。

关键词:积液预测 临界携液流量 多相流1 前言随着气田的持续开发,储量动用的提高,开发井网的完善,气井出水量和出水气井数呈不断增多的趋势,气井井筒积液和出水影响正常生产等问题逐步显现,气井出水使单相气体渗流转变为气水两相渗流,不仅造成气相渗透率降低,同时大量消耗地层能量,井筒内不能携带的积液降低生产压差,造成气井低产甚至停产。

井筒积液和出水已经成为制约气井产能的重要原因。

2 气井井筒积液机理研究气井积液是从井筒开始的,井筒条件的恶化是导致气井不能正常带液生产的直接条件,研究气井带水生产时井筒参数的变化,对于探寻气井的积液规律有着重要的意义[1]。

目前,国内外学者已经通过大量的理论和实验研究,建立起成熟的多相流压力计算方法。

本文将运用多相流方法,计算气井带水生产时井筒气水流态、持液率、压力等参数的变化,从机理上掌握气井的积液规律。

气井生产时,不同的井筒参数反映不同的气井状况,研究井筒参数的变化,可以对产水气井进行积液诊断,从而帮助分析气井的积液机理。

以西部涩北气田的产水气井为例,计算气井在不同水气比阶段气井井筒流态、持液率、气液速度、压力损失的变化,分析气井从正常生产到积液的变化情况。

涩北气田是典型的低产水气田,选择比较有代表性的气井进行分析,气井基础数据如下:井深1130m,地层压力12.3MPa,地温梯度3.0℃/100m,日产气在3×104m3/d左右。

分析气井在三个水气比阶段:低水气比阶段(0.03m3/104m3)、中等水气比阶段(0.3m3/104m3)、高等水气比阶段(3m3/104m3),气井出水由小变大时的井筒参数变化。

多元热流体注入井筒的热力计算

多元热流体注入井筒的热力计算

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, "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, 适- 3 氮气比例
增 大 , 底 温度 下 降 变 快 。 井
第3 4卷 第 5期
21 0 2年 9月

油 钻 采 工 艺
Ve. 4 1 3 N o. 5 S p. 2 1 e t 0 2
oI R I LD LLI G & P O D U CT I N N R o TEC H N o Lo GY
文 章编 号 :10 —7 9 ( 0 2) 5—0 6 —0 00 33 2 1 0 01 4
l w h o y a d h a a s e rn i l . e f w e t r sa d h a c a g u e f h x u ei l r r n l z d a d fo t e r n e t r n f rp i c p e Th o f au e n e t x h n e r l so em i t r n we l o ewe ea a y e , n t l e t b
T e eut so d h tntei et n rc s,h s n lo esr eloedp n e nte rvt rsuedo n h sl we a i jci o este i a d al f rsue nw l r e e d d a i pesr rpa d r sh t h n op re f p i b o o n et x h n ei l oed r gtei et nweeetbi e nte ai o h s l o t l hr l udf w a dh a e c a g wel r ui jci r sal h do ss f wop ae mu i l l n b n h n o s hb t

热采水平井注多元热流体水平段传质传热模型

热采水平井注多元热流体水平段传质传热模型
收稿日期
Mathematical modeling of mass and heat transfer process for multi-component thermal fluid injection 计算方法与裸眼 完井摩擦力计算方法有很大不同。 目前国内外还未见 关于裸眼完井水肀井注过热型多元热流体井筒传质传 热的相关报道。笔者通过引人过热型多元热流体各组 分状态参数实验数据,利用质量、动量和能量守恒方 程 ,建立了裸眼完井水肀井注过热型多元热流体井筒

102249)
基金项目: 国家科技重大专项专题“ 西非深水油田注采参数优化及单井产能预测研究” ( 2011ZX 05030 -005 -0 4 ) ; 中 国 海 洋 石 油总公司海洋石油高效开发国家重点实验室第三批开放基金课题“ 稠油热采流动规律主要影响因素分析” (2015 -YXKJ -0 01 ) 摘 要 以裸眼完井水平井注过热型多元热流体为研究对象, 通过引入过热型多元热流体各组分热物性参数实验数据, 利
SUN Fengrui, YAO Yuedong, LI Xiangfang, ZOU Ming, DING Guanyang, ZHANG Yi (College of Petroleum Engineering, China University of Petroleum, Beijing 102249, China) Abstract: Taking the multi-component therm al fluid (MCTF) injection process in the horizontal wellbore as the research object, by introducing the experimental data of thermophysical properties of MCTF, a model comprised of mass, momentum and energy equations was established. Based on the validated model, the effects of non-condensing gas content, injection rate and injection tem perature on the distribution of thermos-physical param eters were conducted. The results show that both the tem perature and superheat degree at a certain place of the wellbore decrease with the increase of the content of the non-condensing gas; superheat degree increases with the increase of injection rate; the superheat degree increases and the steam absorption along the way decreases with the increase of injection tem perature. The novel model presents some im portant guide lines for oilfield to analyze the heat transfer characteristics as well as optimization of steam injection parameters. Key words: heavy oil; horizontal well; open hole completion; multi-component therm al fluid; thermos-physical param eter
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
, , , 。
、 、
,
中的 流 动 规律 进 行 了 研 究 计 算 了 混 合 物 沿井 筒 的
温 度 压 力 和 干 度 分 布 分 析 了 不 同 井 口 注 人 参数 对 井 底 参 数 的影 响 为海 上 油 田 优 化 多 元热 流 体 注 人
,

,
,
为提高海上 稠
,
油 油 田采 收率 开 展 了 多 元 热 流体 热 采 吞 吐 工 艺 技
参 数提供 理论 依据
,

术 研 究 并在 渤 海南 堡 油 田 进行 了 现 场 试 验 取 得 了 明显 的增 产效 果 川 笔 者对 多 元 热 流 体 在注 人过 程

多 元热 流 体是 高温 高压 水 蒸 汽 和水 的 :1 混 合物 其 采 油 机 理 为 ( )蒸 汽 加 热 降豁 作用 改 善
m
e r ie a l s i m
u la t io n ; t h
e rm
o d y n
m a
ie
e a le u la t
io n
陆上 稠 油 油 田 开 发 主 要 采 用 蒸 汽 吞 吐 技 术 海
上 油 田 由于 平 台空 间小 环 境条 件 差 操作 成 本 高 等
因 素 限 制 了 常 规 热 采 方 式 的应 用
, ,
,
,


摘要
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
, ,




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
年 毕 业 于 东北 石 油 大 学 现 为 油 气 田 开 发 工 程 专 业 硕 士 研 究 生 主 要 从 事 稠 油 热 采 方 面 的 研 究 工 作
. e o m

E
a m i l
:
x

6
5
5 @
1
6
3
石 油 钻 采工 艺
2 年 9 月 (第 3 0 1 2 4 卷 )第 5 期
油 相 渗 透 率 作 用 流 体 与 岩 石 的热 膨 胀 作 用 蒸 汽 膨 Z 胀 的驱 动作 用 和 溶剂 抽 提作 用 ;(2 ) C O 改 善蒸 汽 吞
Z C O N 、

Z 、
基金 项

:
作 者简 介
:
国 家科 技 重 大 专项

大 型油 气 田 及 煤 层 气 开 发 一一海 上 稠 油 高效 开 发 新 技 术
,
” (
编号
: Zoo x oso24 z s )邵 分研 究 成 果
,

薛婷

, 1 9 8 8
年生
u e t n i g 6
。 2 0 0 1
2
,
多 元热 流 体 两 相 流 动 的数 学 模 型
井 筒 压 力场 计 算
1+ 、
.1 2


赞一
一 2 叭
。 k

1
9
5
・ “一 0 ‘
(4 )
井 筒 油 管 内注 人 的 多 元 热 流 体 为 气 液 两 相 流 两 相 流 体 在 井 筒 中流 动 时 其 压 力 降是 重 力 压

其中
、 、
,
,

刀 班
l
}

_
_
m

U

丁T n
且Z U

上 1 V


上、 2
上 l V
o n
七U Z
} { 力 尹 \I ’
力 l 一 ’ I s/
T 一 d T d 一 P叭 .3 2
井 筒 温度 场 计 算
Z d
__
、 尸 二一

OZ
(3 )
由热 力 学 能 量 守恒 定 律 并 忽 略 豁 性 摩 擦 产 生 的热 量 得 到 单 位 长 度 井 筒 内流 动 的能 量 守 恒 方 “ 程为 [ 〕
. s s e d
T
h
e
r
e
s u
l t
s
s
h
o
w
e
d
a h t
t
i
n h t
e
i n j
e
e
t
i
o
n
P
r
o
e
e
s
s
, h t
e
r
i
s e n a
d
a f
l
l
o
f
P
r
e
s
s u
r
e
i
n
w
e
l
l
b
o
r
e
d
e
P
e
n
d
e
d
o
n h t
e
g
r
a
v
i
y t
P
r
e
s s u
r
e
d
r
o
P
n a
d
e h t
r f
i
・ ‘
,
氏一阴
式中
, q
为井 3; 深 为 多 元 热 流 体 混合 物 的真 实 密 度 吨/ m g 为重 力加 速 度 为 井筒 与 水平 方 向 的夹 角 为混 合流 速 为 混 合 物 摩 阻 系数 ;
p a M P ; : , m ; p m , , 2 m s / ; 0 , 。 ; , m v m s / ;
, ,
n /
】;
k
为 井 筒 内混 为 油 管 内混
,

,
合 物 向地 层 的传热 系 数 合物 的温 度
,
T

为水 泥环外缘 地层 温度 ℃ ; 2 为混合物 的总能量 气 为 氮气 二 氧 化 m H 2 ; 碳 的 比 烩 瓜g 札 ’ o 为饱 和 水 饱 和 蒸 汽 的 比 o 札’ z
,

‘ T 、
x

了 _ x T m / { _ m
、 _ m _
T m

当 多 元 热 流 体 在 井 筒 中流 动 时 伴 随 着 动 量 和 3‘ 热量 的传 递 过 程 [ 〕 根 据 影 响 井 筒 流 动 和 换 热 因


~ H 20 /
2 气~ H 0
~ N:
,
~ CO: 少
; a P , m N Z 、

卷 第 期 年 月

! ∀





文 章编 号



多元 热 流 体 注 入 井筒 的 热 力 计 算
薛 婷
中国 石 油 大 学 北京
,

檀朝东

孙永涛
,
中 海油 田 服 务 股 份有 限 公 司 天 津
引 用 格 式 薛婷 檀 朝 东 孙 永 涛 多元 热 流 体 注 入 井 筒 的 热 力 计 算 「 」 石 油 钻 采 工 艺
式中
,
为 多 元 热 流 体 混 合 物 的压 力
器 一
“一


(
N Z h N Z T + 阴e o Z h e o Z T + ( ) ( ) Z 。‘ Z H Z。 x x T + 阴H 。 h (l 一 )阴 H h H ( )
, W Z ( / W m
・ ; K )
T )
‘ )
,
为单 位 长 度 的热 损失
m z o c
素分 析 通 过 以 下 假 设来 建立 油 井 的物 理 模 型 [ 〕( 1 ) 井 口 注 人 的蒸 汽 压 力 温 度 干 度保 持 不 变 ;(2 ) 油 管
,
、 、
5:
式中
, p
, (
劝 为气 相 中饱 和 水蒸 汽 压力

与 套 管 形 成 的环 形 空 间 充 满 低 压 空 气 井 底 使 用 封 隔器 ; (3 ) 从 油 井 到 水泥 环 外缘 间 的 热量 传递 过 程 为

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
t
t
o
t
a
l m a
o
u t n
o
f
n
r i t
o
g
e
n n a
d
e
a
r
1
〕 o n
d i o x id e
.
e K
y
w
o r d s : m
u lt i P l e
h t
e m r
a l f l u id ; f l u id
l o w f
相关文档
最新文档