第4章 多相流体温度分布计算.pptVIP

课程回顾 多相流计算中为什么要计算油藏流体的高压物性？ 井筒中某点(温度和压力分别为T 和p)油相和气相实际体积流量的计算步骤。 Qo×Bo 第四章 多相流体温度分布计算 在多相管流压力计算中，首先要计算油藏流体的高压物性，而流体的高压物性对压力和温度非常敏感，因而准确预测多相流体的温度是压力计算的基础。另外，油藏流体在地层中温度高，沿井筒向地面流动过程中，随着不断散热，其温度将不断降低，油温过低可能导致原油结蜡，因而多相流体温度的准确预测对怎样采取防蜡措施，是否增加井口加热设备等是很重要的。 热流体循环 电热杆采油工艺 伴热电缆采油工艺 稠油井筒降粘工艺 流动保障 Flow Assurance 设 t1 为井底油温，T为井口油温， t1s 为井底处地层温度， t2s 为井口处地层温度。 气体质量忽略不计 井筒中液体流动为准稳定流，体积和流型变化的影响忽略不计 流体对地层放热，其总传热系数K为常数 油流在油管中流动时因摩擦而产生的热量忽略不计 因天然气析出及膨胀吸热忽略不计 1、公式推导及分析 假设条件： 公式的推导 传热公式 油损失热量为 根据热量守恒 地层温度与深度的关系 C为原油 比热 K—J/(m2.s. ℃) K—kJ/(m2.h. ℃) K—kcal/(m2.h. ℃) C＝2.1kJ／kg.℃ C＝0.5kcal／kg.℃ 联立上述公式可得 求解方程得 此式即井筒 内任意深度 点油温计算 公式 分析 第一项： 它反映地温自然变化规律，意谓着油流静止时，原油本身的温度完全为环境地温所决定，因此可称“静态温度”。 第二项意味着因油流运动和地层温度对井筒油温的影响，从而产生“静态温度”的增量，即“动态温度”。如果总传热系数的值或套管直径较大，散热情况良好，井筒油温就低；如果油流量G或液体比热C较大，则井筒油温就高。 (1) 井底油温 t1s 井底油温也就是油层温度 一般认为 =0.03℃／m (3) 距井底高度 h 取某一点至油层中部的距离 (4) 原油质量流量 为油井的实际产量或设计产量 (2) 地温梯度 2 公式中各项参数取值 (5) 原油比热C 一般计算时取C＝2.1kJ／kg.℃ 当原油含水时 (6) 总传热系数K (7)油管外径D 其数据在完井后即可提供 (1) 气体质量流量 国内多数油田的气油比一般在10～80之间，气量可忽略不计，假设条件（1）可以成立。但对气油比大于100的井，可将气量折换成油量。 (2) 流动型态 井筒内的流型较复杂，不同流型的传热特性并不相同，但目前还缺乏反映具体流型传热规律的量化模型，考虑到只研究宏观整体，故可将流动视为准稳定流，同时忽略流型的影响。 3 假设条件的分析 (3) 总传热系数 井筒外部不同位置的岩层性质亦不同，井筒内的流体流型又有变化，所以严格地说，总传热系数值应该是一个变量，认为其变化与平均值之间的差值不大，取实测平均值即可[实测在21～25kJ／(m2·h·℃)左右]。因此，计算时可按常数考虑。 (4) 天然气析出和膨胀问题 当压力低于饱和压力时，有天然气析出。析出气体需要热量，已析出气体不断膨胀，又会吸收一部分热量，这两部分热量的计算比较复杂。 在井底压力大于饱和压力且气油比小于100时，气体析出膨胀而引起的温降一般在2℃左右。而且此温降又被油气在油管中由于摩擦所产生的热量补偿掉一部分。因此，在一般工程计算中，可忽略此温降。 焦耳-汤普逊效应 焦耳-汤普逊系数： 实测井温曲线与计算值比较 右图为某油井实测的温度值与计算值的比较。从图中看出，实测的井温值与计算的井温值重合较好，且与地温梯度曲线近乎平行两条曲线对比，最大误差为1.6℃。 4 实测值与计算值比较 Kl—kJ/(m.h. ℃) Kl—kcal/(m.h. ℃) K—kJ/(m2.h. ℃) K—kcal/(m2.h. ℃) G — kg/h Kl —kcal/(m.h. ℃) 实际应用中传热系数的处理