稠油热采井井筒温度模型研究及应用.pdfVIP

第 14卷 第22期 2014年8月 科 学 技 术 与 工 程 Vo1．14 No．22 Aug．2014 1671— 1815(2014)22—0189—05 ScienceTechnologyandEngineering ⑥ 2014 Sci．Tech．Engrg． 稠油热采井井筒温度模型研究及应用 刘广天 单学军 (中国地质大学(北京)能源学院 ，北京 100083；中国石化集团国际石油勘探开发有限公司 ，jE京 100029) 摘 要 在稠油开采过程中，准确地预测井筒温度是选择合适的呆油工艺，防止稠油结蜡增黏的基础。采用对流一扩散模型计 算油管与抽油杆之 ．-／J的环空内的流体传热，建立了稠油井井筒加热温度场的二维非稳态数学模型；并使用控制容积法实现模 型的数值求解，模拟结果和现场实测井筒温度吻合度较好。通过模型计算，分析了电加热生产和热流体循环加热过程中影响 井筒温度的诸多因素。结果表明加热流体的入 口温度和流量对井筒温度场影响最明显、热流体的掺入深度存在最优范围、空 心杆循环热流体的加热方法优于套管掺液，对提高稠油油井采油效率具有指导意义。 关键词 稠油 热采 井筒温度 模型 应用 ’ 中图法分类号 TE319； 文献标志码 A 稠油黏度对温度变化非常敏感 ，为保证原油具 (5)考虑地层中仅有热传导 (垂向和水平)，不 有较好流动性 ，常规使用电热杆管内电加热、伴热电 考虑岩石中的对流换热和热源的存在。 缆管外电加热、空心杆泵上循环热流体加热、空心杆 1．2 基本方程 泵下循环热流体加热和套管掺液循环热流体加热等 井筒和地层的传热使用柱坐标下的二维固体热 电加热或热流体循环加热方式开采。准确地预测井 传导方程…，其形式如下： 筒温度场的分布，将为选用合理的井筒加热工艺，确 立 = 定合理的下泵深度和加热深度等采油参数提供有效 r Or (警)+()+S(1) 的指导。 式(1)中 为抽油杆、流体和油管的温度，K；p为流 国内外对井筒温度场研究多考虑井筒径向一维 体密度，kg／m ；、kz为径向和轴向的导热系数，W／ 传热，很少考虑轴向传热。另外，目前研究均假设油 (m ·K)；c为定压 比热，J／(kg ·K)；S为热源项， 管内流体不存在纵向导热，但在产量较低、油套环空 W／m ；为时问，S；r，为径向和轴向坐标，m。 流速较小时，该假设是不恰当的。本文建立了二维 流体传热的数学模型 中，为了计算准确，没 非稳态的温度场数学模型求解不同采油工艺过程中 有采用常规的对流传热方程，而是采用对流．扩散模 井筒流体和地层的换热，研究产液过程中井筒温度 型_2计算油管与抽油杆之间的环空内的流体传热， 场的对流与扩散共同作用的问题。并对不同加热方 充分考虑了油井产量很低时热传导对井筒温度的 式下，影响井筒温度的因素进行综合分析。 影响。 1 数学模型的建立 2．trrh( 一 )+27rrihi( 一 )+ (r一r)S= 1．1 基本假设 百(一 c+quolcl警一霄(2一)去(k) (1)以抽油杆为中心线，考虑抽油杆、井筒和地 (2) 层岩石的轴向和径向上的换热。 式(2)中 ， ，为抽油杆、流体和油管的温度，K； (2)原始地层