蒸汽吞吐采油数学模型建立及实现

论文摘要

在我国重油油田,热采已经成为了开采的主要手段,但目前大部分都处于蒸汽吞吐这一初级阶段。在蒸汽注入到油管过程中,若想保证注入到井底的蒸汽干度较高,就必须最大限度的减少由井筒向地层的热损失。另外,为了防止管外水泥环超高温变质及套管不致因热应力损坏,要保证输入的热量在极限安全温度范围内。热量主要来源于蒸汽和热水,注入蒸汽加热油层是一个包含了动力学、物理、和化学和的综合过程。经过一段时间的焖井,在开井采出稠油时,要利用电缆加热来弥补井筒的热损失。为了提高生产效益,节约开采成本,要正确设定电缆加热的温度、范围和时间。本文首先对注入过程中的井筒温度及压强进行了分析：通过井筒径向结构与温度分布示意图了解井筒热传导机理；利用相关公式计算井筒总传导系数并得出计算程序；计算注入过程中井筒温度及压强(包括套管温度,井筒热损失速度,热损失率,井底蒸汽干度等)；简述了注入过程中井筒温度压强的迭代算法。然后对蒸汽加热地下油层时的温度及压强进行分析：了解油层加热原理以及蒸汽加热油层的动态变化过程；计算蒸汽加热油层时的热损失、热效率、温度分布、原油驱替速度。接着对稠油开采过程中的温度及压强进行分析：在采出过程中对地层进行动态分析(包括出水期,出油期,焖井结束时加热区的平均温度,各生产阶段加热区的平均温度和油水饱和度等等)；根据采出过程中井筒温度及压强模型,描述井筒径向传热,产液径向传热,产液压力；列举计算实例,进行误差分析。最后通过相关软件对蒸汽吞吐过程的压力和温度进行动态分析,包括绘制井深与压力、温度、蒸汽干度、热损的关系；蒸汽带和热水带的推进速度、面积与时间的关系等等。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 创新点摘要
• 前言
• 1 问题的提出
• 2 研究背景及意义
• 3 蒸汽吞吐井注采压力与温度分析发展状况
• 第一章 注汽时井筒温度及压强分析
• 1.1 井筒中的热传导
• 1.2 井筒的总传导系数
• 1.2.1 计算方法
• 1.2.2 计算程序
• 1.3 计算注入过程中井筒的温度及压强
• 1.3.1 计算套管温度
• 1.3.2 计算井筒热损失速度
• 1.3.3 计算热损失率
• 1.3.4 计算井底蒸汽干度
• 1.3.5 计算井底压力
• 1.3.6 水泥环的温度
• 1.4 井筒温度压强在注入过程中的迭代算法
• 1.5 小结
• 第二章 蒸汽加热地下油层时的温度及压强分析
• 2.1 加热带的变化
• 2.2 蒸汽加热油层时的热效率与热损失
• 2.3 油层中温度分布于原油驱替速度
• 2.4 小结
• 第三章 稠油开采过程中温度及压强分析
• 3.1 采出过程中地层的动态
• 3.1.1 出水期
• 3.1.2 出油期
• 3.1.3 焖井结束时加热区的平均温度
• 3.1.4 各生产阶段加热区的平均温度
• 3.1.5 各生产阶段热区的油水饱和度
• 3.2 油水混合物的物性
• 3.3 采出过程中井筒动态
• 3.4 采出过程中井筒温度及压强模型
• 3.4.1 描述井筒径向传热机理
• 3.4.2 描述产液径向传热
• 3.4.3 计算产液压力
• 3.5 小结
• 第四章 计算基本参数
• 4.1 油流变性实验研究
• 4.1.1 基本原理
• 4.2 水和水蒸汽的热物理性质
• 4.3 环空介质的物理性质和计算公式
• 4.4 小结
• 第五章 蒸汽吞吐井注采压力与温度分析软件应用
• 5.1 软件简介
• 5.2 软件界面
• 5.3 结论说明
• 5.3.1 井筒注入蒸汽时压力与温度分析
• 5.3.2 蒸汽加热油层过程分析
• 总结
• 参考文献
• 发表文章目录
• 致谢
• 论文摘要