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井筒流体温度分布计算方法

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井筒流体温度分布计算方法

在多相管流压力计算中，需要油藏流体的高压物性数据，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梯度计算的基础。另外，油藏流体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也是很重要的。

国内外对井筒流体温度分布进行了大量的工作。早在1937年，Schlumberger等人就提出了考虑井筒温度分布的意义。五十年代初期，Nowak和Bird通过井筒温度分布曲线解释注水和注汽剖面。Lasem等人于1957年首先提出了计算井筒温度分布的方法。Ramey.H.J 于1962年首先用理论模型描述了井筒中流体温度分布于井深和生产时间的关系。

Ramey.H.J从能量守恒的观点出发，建立了计算井筒温度分布的能量守恒方程

JdWdQJguduJggdZdHlcc (2-8)

Ramey.H.J利用该模型推导了向井中注入液体和气体时的温度分布公式。

当注入液体时：

AzlebaAtTbaAaZtZT])([),(0 (2-9)

当注入气体时：

AzlecaAbtTcaAbaZtZT7781)(7781),(0

(2-10)

式中：

UkrtUfrkWAc112)(

Eickmeier等人于1970年在Ramey.H.J研究的基础上建立了一套关于注液和产液期间液体和井筒周围地层间热交换的有限差分模型。计算过程中，将油管、套管、水泥环及地层的传热全都考虑在内。但作者仍然只是研究单相流体的温度分布，传热计算中把流体的物性等都看作是常数。后来，Satter对注蒸汽是相态的变化对温度分布的影响进行了研究。Beggs和Shiu对Ramey.H.J方程中的A提出了估算方法。

在有关井筒流体和地层温度分布的计算中，许多文章中都采用了Ramey.H.J的计算方法，但由于Ramey.H.J的方法是建立在井筒流体与地层温度差不变的基础上，井筒流体只局限于单相，并且其计算精度不高，因此其适用范围受到较大限制。

任瑛教授于1982年发表了有关常规采油井井筒流体温度分布的文章，他假设脱气及气体膨胀作功正好消耗于油气的举升，能量平衡方程式为：

wdqdldlGGgdlmltKgfl (2-11)

在井底时，0 ,0tl，解出井筒中流体温度：

001mlteKGGgqWmWlKlfgl

如果忽略举升时油气混合物的相变及析蜡对温度的影响：

001mlteKWmWlKll

张建等在1991年给出了空心杆热流体循环各种循环方式的温度分布计算的通用数学模型：

)(1ipirreeRMCKTTKZDTTKZDdZdT (2-12)

式中，ZD为方向导数，向下流动是-1，向上流动时1；K为当量传热系数；M为质量流量；Cp为流体比热；R为与传热、导流系数有关的热阻；

1991年，A.R.Hason和C.S.Kabir提出：生产井中井筒流体的温度受井筒向周围地层热传递速度的影响, 同时该速度又是深度和生产时间的函数。此外，当井筒中气体因压力降落而分离和膨胀时也会出现较大的温度变化，即发生所谓的“焦耳-汤姆逊效应”，该效应对产气较多的生产井的温度场会产生较大的影响。该方法包含了一种热扩散方程的新解法以及井筒与地层之间对流换热和传导换热的影响，并考虑了焦耳—汤姆逊效应的影响。

井筒流体的能量方程为：

dQJguduJggdZdHcc (2-13)

该式的解如下：

ebhfbhAhhTpmcAhheifTTegJCggeATTwellwellsinsin1 (2-14)

式中：  2etotoDtotoepmkUrTUrkWcA

井筒总传热系数： 1ln1cemcowbtoctokrrrhU

1992年Alves从质量守恒方程、运动方程和能量守恒方程出发建立了一套数学模型：

ppAdvgvdldvedldAdgdldpdlvddlvdsin)(21sin022 (2-15)

通过推导和计算的出井筒温度分布计算公式：

ALpALeALeiieieieAdldpCeAgeTTlgTT111sinsin (2-16)

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利用SAM模型计算井筒压降及热损失

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第十九期：利用SAM模型计算井筒压降及热损失

 1第十九期：利用SAM模型计算井筒压降及热损失

注蒸汽开发稠油油藏过程中，需要预测沿井深和随时间变化的蒸汽温度分

布、干度分布和压力分布、套管和地层温度分布，以及焖井、开井生产过程中温

度、压力的变化。CMG STARS软件中的SAM（Semi Analytical Model）半解析

模型运用传热学、热力学及流体力学等学科知识综合考虑了蒸汽流动过程中压

力、温度、干度和热损与压降的相互影响，对注蒸汽开发稠油油藏有一定的指导

作用。具体有以下几个方面的应用：

1) 已知井口求井底：已知井口注汽参数（温度、干度及压力）和注汽管柱参数，

求取井底注汽参数；

2) 已知井底求井口：设定井底要达到的注气参数要求，反求井口的注汽参数指

标；

3) 井筒隔热参数计算：已知井口注汽参数和井底的注汽参数指标，计算井筒隔

热参数指标，例如隔热油管的热传导率等；

4) 采油井井口（泵深处）流体温度：对于采油井，SAM模型可以计算井口（自

喷）或泵深处（下泵人工举升）的流体温度，从而为计算出产出流体（油）

的粘度，选择合适的举升方式；

5) SAM模型计算的是从井口到第一个射孔上方（或反之）的温度、干度及压

力变化，即该模型是完全管流计算，不能计算射孔段。而对于射孔段的温度、

干度及压力变化可以用*GRAV-FRIC-HLOS方法（适用源汇模型的直井或水

平井）或DW离散井模型/FW灵活井模型（适用于水平井）。SAM模型可以

与DW模型或FW模型一起使用。关于*GRAV-FRIC-HLOS方法、DW模型

以及FW模型的使用方法，会在后续的课程中继续讲解。

6) SAM模型计算时有油藏模拟器同步求解，会增加模拟时间，建议用于小模

型的机理研究，而不要用于全油藏规模的热采模拟。全油藏模拟在计算出典

型井的压降及热损失的情况后，直接给出井底注入参数。

STARS软件是使用关键字*PHWELLBORE及*HEATLOSS开启压降及热

高温高压气井关井期间井底压力计算方法

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尹邦堂;李相方;李骞;范坤;胡爱荣

【摘 要】In the conventional method of bottomhole pressure prediction it

is assumed that the wellhead pressure is affected by the wellbore storage

at the beginning of pressure buildup and by the afterflow in the late stage

because of the temperature drop. And it is also assumed that there is no

fluid flow in the wellbore after shut-in. However, according to testing

results of some high pressure and high temperature wells in Kela-2 Gas

Field,there was a pressure drop in the wellhead pressure build-up curve

which is different from the conventional pressure build-up curve. The

changing characteristics of wellbore temperature, the wellbore afterflow

and the fluid parameters during the pressure build-up test then were

analyzed. It is believed that the wellhead pressure or bottomhole pressure

水平井井筒流态分析方法

水平井井筒流态分析方法

水平井井筒流态分析方法

水平井井筒流态分析方法是石油工程中用于判断井筒内流体运动状态的方法。它基于流体力学原理和井筒流动方程，通过分析井筒内的流体速度和压力分布来评估井筒内流体的流态特性，为油井设计和生产提供依据。本文将从流态分析的概念、方法流程和实际应用三个方面介绍水平井井筒流态分析方法。

一、流态分析的概念

井筒内的流体运动状态可以分为静态流态和动态流态两种。静态流态是指井筒内的流体速度较小，流体流动基本上是层流状态，它在生产中往往是理想的流态状态。动态流态是指井筒内的流体速度较大，流体流动呈现出混杂、紊乱和非层流的特点，这种流态会对油井的生产效率和井筒的安全性产生负面影响。流态的分析就是通过对井筒内流体速度和压力分布进行分析，判断井筒内流体的流态状态。

二、方法流程

1. 收集井筒数据

流态分析的第一步是收集井筒数据，包括井深、井筒直径、井筒壁面状况、井底流速等信息。这些数据是进行流态分析的依据。

2. 建立流态模型

根据收集到的井筒数据，建立流态模型。流态模型可以采用数学或物理模型，通常采用二维或三维模型。在建立模型时需要考虑井筒的几何形状、井筒壁面摩擦和液体在井筒中的流动特性等因素。

3. 求解流态方程

根据流体力学原理，建立井筒流动的基本方程，包括连续性方程、动量方程和能量方程。根据边界条件和初始条件，通过求解这些方程得到流态模型中的流体速度和压力分布。

4. 分析流态状态

根据得到的流体速度和压力分布，判断井筒内的流体流动状态。可以根据速度分布进行层流与紊流的分析，根据压力分布进行压降和液体分布的分析，进而判断井筒内的流态状态。

三、实际应用 水平井井筒流态分析方法在油井设计和生产中有着重要的应用。通过流态分析可以优化井筒结构和生产参数，提高油井的生产效率。流态分析也可以帮助评估井筒内流体的流动特性，提前判断井筒存在的问题，为井筒的安全性评估和油井的管理提供依据。

海上油田多元热流体热采井筒参数模拟计算研究及应用

海上油田多元热流体热采井筒参数模拟计算研究及应用

第１３卷第１４期２０１３年５月　１６７１—１８１５（２０１３）１４・４０１０－０５　科学技术与工程　Ｓｃｉｅｎｃｅ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ａｎｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｖｏ１．１３　Ｎｏ．１４　Ｍａｙ　２０１３　⑥２０１３　Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈ．Ｅｎｇｒｇ．　

海上油田多元热流体热采井筒参数模拟　

计算研究及应用　

杨海林孙玉豹　孙永涛马增华林涛　

（中海油田服务股份有限公司油田生产事业部，天津３００４５０）　

摘要　多元热流体热采为新一代热力采油技术。为弄清多元热流体在井筒流动及传热规律，指导热采工艺方案设计，运用　多相流体力学及传热学原理，建立了井筒沿程温度、压力及干度综合计算模型，并在此基础上编制海上多元热流体热采井筒　参数计算程序。研究成果有助于多元热流体热采注入参数优化、环空隔热设计，可为多元热流体热采工艺方案设计提供理论　

依据。　关键词海上油田　多元热流体　井筒参数　热损失　中图法分类号ＴＥ５５７．４４；　文献标志码Ａ　

多元热流体热采是一种稠油热力采油新技术，　该项技术原理为：利用航天火箭发动机的燃烧喷射　

机理，在火箭动力采油设备的高压燃烧室内，注人　工业柴油（原油或天然气）作燃料，同时注入高压空　气及高压水，燃烧产生高压水蒸汽、ＣＯ　及Ｎ　气等　混合气体（即多元热流体），并直接注入油层，利用　多元热流体携带热量及气体溶解协同降低原油黏　度，进而提高油田产油速度及最终采收率。　

关于蒸汽热采井筒热力参数，国内学者做了大　量的研究工作，王弥康¨　就国内外的井筒热传递的　

定量计算进行了研究。沈惠坊　将地面管线与井　筒进行了综合考虑，探讨了计算蒸汽压力降、干度　降及热量损失的计算模型。陈艳华　ｊ、王志国　等　

人采用热力学、传热学及流体力学等学科知识，建　立了计算井筒热损的综合数学模型，并提出了热损　合理分布的概念。翟建华　研究了汽、液两相垂直　管流压降的计算问题。刘文章　提出了用物理模　拟方法确定井筒总传热系数的方法。然而和陆地　常规蒸汽吞吐相比，海上油田热采注入的多元热流