特超稠油井井筒温度场计算与分析

论文摘要

油井的开采过程中,井筒内流体的温度变化直接影响着原油的开采,而且对超稠油开采的影响尤为突出。本文在分析国内外注蒸汽过程中温度场计算方法的基础上,利用井筒多相垂直管流理论和能量守恒原理,建立了特超稠油井注蒸汽时井筒中蒸汽的温度、压力和干度分布的计算模型,综合考虑压力、温度和干度之间的相关关系,采用四阶龙格库塔方法进行求解。针对特超稠油井电加热杆生产时井筒各层介质的结构和物性的不均匀性,建立了井筒中各层温度分布的数学模型。在模型的计算中,充分考虑了特超稠油的物性(粘度,密度,导热系数等)对未知量温度变化敏感的特性,采用全隐式方法求解。同时,运用面向对象的VB编程语言编写了计算软件进行了计算与分析,研究结果表明电加热杆生产时,不同加热功率、产油速度、含水率和地层温度对井筒中特超稠油流体温度分布有影响。通过计算结果与实测的蒸汽参数对比,所建模型与现场实测结果吻合较好。本文还利用编写的计算软件,对影响井筒内和井筒附近地层温度的诸多因素进行了较系统的敏感性分析。研究为特超稠油井井筒温度场计算与分析提供了理论和方法,对该类油井的注采工艺参数设计提供指导。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 前言
• 1.1 研究目的及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 注蒸汽井温度场的计算方法
• 1.2.2 电加热井井筒温度场的研究现状
• 1.2.3 人工举升工艺参数的优化计算的研究现状
• 1.3 研究的主要内容和技术路线
• 第2章 注蒸汽井筒温度场的计算方法研究
• 2.1 物理模型的建立
• 2.2 计算模型的建立
• 2.2.1 注蒸汽井筒压力的计算模型
• 2.2.2 注蒸汽井筒温度计算模型
• 2.2.3 注蒸汽井筒干度计算模型
• 2.3 龙格-库塔方法耦合求解模型
• 2.4 小结
• 第3章 电加热井筒温度场的计算方法研究
• 3.1 物理模型的建立
• 3.2 数学模型的推导
• 3.2.1 抽油杆的温度分布模型
• 3.2.2 油管内流体的温度模型
• 3.2.3 油管的温度模型
• 3.2.4 井眼系统温度模型
• 3.2.5 初始条件和边界条件
• 3.3 数学模型的求解
• 3.3.1 控制体的选择
• 3.3.2 控制容积面上导热系数的计算
• 3.3.3 差分方程的建立
• 3.4 对流换热系数及流体物性计算
• 3.4.1 对流换热系数计算
• 3.4.2 特超稠油的物性计算
• 3.4.3 油水两相混合物的物性处理
• 3.5 小结
• 第4章 计算与分析
• 4.1 软件设计
• 4.1.1 软件编制环境
• 4.1.2 软件界面
• 4.1.3 程序流程
• 4.1.4 软件的计算模块
• 4.2 实例计算与分析
• 4.2.1 注蒸汽井筒温度场计算实例
• 4.2.2 电加热杆加热计算实例及结果分析
• 4.3 敏感因素分析
• 4.3.1 注蒸汽井温度场敏感因素分析
• 4.3.2 电加热井温度场敏感因素分析
• 4.4 小结
• 第5章 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的学术成果
• 致谢
• 作者简介