海上高温油井的井筒温度剖面预测.pdfVIP

大 庆 石 油 学 院 学 报 第 34卷 第 3期 2010年 6月 JOURNA1OFDAQINGPETROIEUM INST1TUTE Vo1．34 No．3 Jun． 2O10 海上高温油井的井简温度剖面预测 唐海雄 ，张俊斌 ，王堂青 ，陈 伟。，段永刚。 (1．中海石油 (中国)有限公司 深圳分公 司，广东 深圳 518067； 2．西南石油大学 石油工程学院 ，四JII成都 610500) 摘 要：针对试采阶段的海上油井 ，采用解析方法建立井简稳态传热模 型，以井 筒分段形式分别模 型化地层段传热 和海水段传热机制，考虑环空 白然对流传热机制及井筒总传热系数随井深的变化关系 ，建立环空对流温差的估计方法及 压力剖面和温度剖面的迭代计算程序 ，以迭代方式计算不同井深的环空对流传热系数．结果表明：与实测井温剖面资料 的计算结果对比，利用修正对流传热系数预测井温剖面获得较好的一致性 ，成功预测 PY地区海上油井在不同产量条件 下的井温剖面． 关 键 词 ：传热 ；井筒温度场；预测；数学模型 ；海上油井 中图分类号 ：TE24 文献标识码 ：A 文章编号 ：1000一l891(2010)03—0099—05 0 引言 高温油藏在试采过程中随高温流体的产出导致井筒的温度剖面、压力剖面发生变化，井筒流体温度受 井筒与环境的热流量控制 ，井温剖面呈现非线性关系．海上油井的井筒温度还受海水段的影响，与地层段 的传热特性不同．过高井温影响采油工艺设计及举升设备的选型，如电潜泵抗温指标等；过低井温又将导 致井筒结蜡堵塞等，因此开展海上高温井生产过程的井温剖面预测研究十分必要． 井温剖面预测主要途径：一是基于能量 、动量和质量守恒的压力温度耦合数值模 型_l1 ；二是基于 Remay模型的解析或半解析方法 ，通过井温与压力迭代耦合求解．由于油套环空流体 的自然对流传 热影响显著 ]，导致井筒总传热系数的非线性变化 ，无法用经验化的补偿方法修正 ]．针对海上油井测试 阶段的流动过程，笔者采用解析方法建立井筒稳态传热模型 ，分段模型化地层段传热和海水段传热 ，通过 离散方式考虑井筒总传热系数随井深的变化关系 ，以半解析方式迭代计算井温 ，并根据实测资料修正对流 传热系数计算 ，为预测海上油井的井温剖面提供指导． ． }l：口 1 油井温度剖面预测模型 模型化海上油井测试的管柱结构见图 1．RameyH J 假设 地层均质并忽略垂 向上的导热 ，将i维扩散 问题简化为一维径 向 热流，HasanAR等 对恒定热流量条件求解 ，获得任意深度水 泥环与地层界面温度的近似解为 n T ，一 T b： TD， (1) 厶兀 』、 TD—ln[e +(1．5—0．3719en) ]， (2) 式中：K。为地层导热系数；Q为单位长度井简产 出的热流量 ；Te 为地层原始温度 ；T 为井壁的地层温度 ；T 为无因次温度分布 函数；tD为无因次热传导时间， 一Kf(Cr )， 为地层岩石 密度 ，C 为地层岩石 比热 ，t为生产时间，rwl为裸眼井半径． 图1 海上油井测试管柱结构 收稿 日期 ：2009—12—31；审稿人 ：张继成 ；编辑 ：任志平 基金项 目：国家科技重大专项 (2OO8ZX05O26—001) 作者简介 ：唐海雄 (1962一)，男．高级工程师，主要从事海洋石油钻完井技术方面的研究 ·96 · 第3期 唐海雄等：海上高温油井 的井筒温度剖面预测 对泥线 以上的海水段 ，隔水管与油管之间充满海水 ，假设 隔水管外的流体传热为导热形式 ，忽略 隔水管的热