热采井筒瞬态温度场的数值模拟分析

油井裂缝热场数值模拟及其温度场分析一、简介随着石油行业的发展，油井开采的难度和风险也越来越大。

其中，油井裂缝热场是当前研究的热点之一。

通过数值模拟的方法，可以深入地分析热场的分布规律和变化趋势。

本文将介绍油井裂缝热场数值模拟的方法，并对其温度场进行分析。

二、数值模拟方法在进行油井裂缝热场的数值模拟之前，需要进行模型的建立。

在建立模型时，需要考虑裂缝的几何形状、渗透性、裂缝壁面的温度和压力等因素。

基于这些因素，采用有限元方法建立油井裂缝模型。

在模型中，需要考虑裂缝热传导、热对流和热辐射等三种热传输方式。

通过盖塔诺方程、密度、比热和导热系数等物理参数，进一步求解温度场的分布情况。

三、温度场分析油井裂缝热场分析的重要目的是对温度场进行分析。

其中，核心问题在于温度场的分析和表征。

首先，温度场的变化与时间密切相关。

在油井开采的过程中，温度场的变化会随着时间推移而产生不同的趋势。

因此，在进行温度场的分析时，需要考虑时间因素对温度场的影响。

其次，温度场的分布具有随机性。

在模型的建立中，裂缝的几何形状和渗透性等因素均具有一定的随机性。

这也就导致了裂缝热场的分布是呈现随机分布的趋势。

因此，在进行温度场分析时，需要考虑随机性因素的影响。

最后，温度场的变化对于油井的开采具有重要的指导意义。

油井开采时，温度场的变化将会直接影响到油井的开采效率和生产成本。

因此，对温度场的变化趋势进行分析，并且根据分析结果对油井进行调整，可以有效提高油井开采的效率。

四、结论油井裂缝热场数值模拟及其温度场分析是当前热点问题之一。

通过数值模拟的方法，可以分析热场的分布规律和变化趋势。

在进行温度场的分析时，需要考虑时间因素、随机因素以及开采效率等多种因素。

最终可以根据分析结果对油井进行调整，提高油井的开采效率和生产成本。

能源装置温度场的数值模拟及优化设计随着能源需求的增加和环境保护的呼声日益高涨，能源装置的设计变得越来越重要。

其中，温度场的数值模拟和优化设计是能源装置设计中的重要环节。

本篇文章将介绍能源装置温度场的数值模拟方法，并探讨其优化设计的相关技术。

一、能源装置温度场的数值模拟能源装置的温度场数值模拟是通过数值计算方法模拟和分析能源装置中的温度分布情况，从而评估和优化装置的性能。

常用的数值模拟方法包括有限元方法、有限差分法、计算流体力学等。

有限元方法是一种广泛应用的数值模拟方法，它将能源装置分为有限个小单元，建立节点网络，通过求解节点间的温度差分方程，得到整个装置内部的温度分布情况。

有限元方法的优点是适用于复杂的装置几何形状和边界条件，并且具有较高的计算精度。

有限差分法是一种将能源装置分割为有限个网格单元，通过离散化温度方程，逐步迭代求解出温度场的方法。

这种方法相对简单，计算速度较快，适用于大规模装置的数值模拟。

计算流体力学是一种通过建立数学方程组来描述流体运动和传热传质过程的方法。

它可以通过求解流体动力学方程和能量方程来模拟能源装置中的温度分布情况。

计算流体力学方法适用于流体流动场和温度场的耦合问题，可以提供更准确的温度分布结果。

二、能源装置温度场模拟的优化设计能源装置温度场的模拟结果可以为装置的优化设计提供指导。

以下是一些常用的优化设计方法：1. 材料优化：能源装置中选用适当的材料可以改善温度分布情况。

通过数值模拟可以评估不同材料对温度场的影响，从而选择最适合的材料。

2. 几何优化：能源装置的几何形状对温度场具有重要影响。

通过改变装置的几何形状，可以调整热传导路径，改善温度分布。

数值模拟可以帮助评估不同几何形状的装置，从而找到最优设计。

3. 边界条件优化：能源装置的边界条件也对温度场产生影响。

通过调整边界条件，如热源温度、冷却介质的流速等，可以改善装置的温度分布情况。

数值模拟可以帮助优化边界条件设置。

海上稠油热采井井筒温度场模型研究及应用李伟超;齐桃;管虹翔;于继飞;隋先富【摘要】With the development of oil economy, the exploitation of offshore heavy oil is getting more and more attention. Multiple thermal fluid huff and puff is an efficient and economic heavy oil production technology, which has been applied with success in Bohai Oilfield. In mis paper, based on the experimental wells of M Oilfield, the technology characteristics and the production effect are introduced; wellbore temperature distribution model and complex heat transfer coefficient calculation method are studied. In addition, the optimum design method for several important process parameters of the multiple thermal fluid huff and puff are presented such as insulated tubing heat conduction coefficient, insulated tubing setting depth and multiple thermal fluid compositions. Through the study, some useful conclusions of multiple thermal fluid huff and puff have been acquired, which could be used to guide the thermal recovery plan optimization design of offshore.%海上稠油油田的开发越来越受到人们的重视,多元热流体吞吐是一项集热采、烟道气驱等采油机理于一体的新型、高效稠油开采技术,该技术在渤海油田进行了现场试验并取得了成功.以渤海M油田多元热流体吞吐实验井为例,介绍了海上稠油油田多元热流体吞吐工艺的特点；研究了热流体吞吐井各传热环节及井筒温度场分布模型,建立了井筒综合传热系数的计算方法,并以海上实际热流体吞吐井为例进行了计算.在此基础上,模拟了隔热油管导热系数、下入深度、多元热流体组成等工艺参数对热采效果的影响,并得到了一些有益的结论,为海上稠油油田规模化热力采油工艺方案优化设计起到指导性作用.【期刊名称】《西南石油大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2012(034)003【总页数】6页(P105-110)【关键词】海上油田;稠油;多元热流体;吞吐;热采【作者】李伟超;齐桃;管虹翔;于继飞;隋先富【作者单位】中海油研究总院,北京东城100027;中海油研究总院,北京东城100027;中海油研究总院,北京东城100027;中海油研究总院,北京东城100027;中海油研究总院,北京东城100027【正文语种】中文【中图分类】TE355李伟超，齐桃，管虹翔，等．海上稠油热采井井筒温度场模型研究及应用[J]．西南石油大学学报：自然科学版，2012，34（3）：105-110．在海上油田稠油开采过程中，由于受到环境条件、作业空间、操作成本等因素的影响，陆地油田常规热采开发方式和工艺技术[1-3]的应用受到很大限制，其开采难度远远高于陆上稠油油田。

水平井井筒温度场模型及ecd的计算与分析孔井井温度场是地球物理学中一个重要的研究问题，往往是用来描述地下温度场的随深度变化情况。

在石油勘探和勘探工程中，水平井井温度场可以提供地下温度场的精确分析，更好地帮助开发者了解地下热能资源有关信息。

本文将介绍水平井井温度场模型及ECD （Energy Conservation and Differential）的计算与分析。

I.平井井筒温度场模型水平井井筒温度场模型是根据地下的热传导机理建立的数学模型，主要用来描述地下温度场的随深度变化情况。

基本模型包括井井温度场相对于一定的深度的温度数据，可以用温度记录器实现，也可以用电阻表实现。

水平井井筒温度场模型具有以下两个特征：（1）惰性性：在模型中，井井温度场变化只受深度影响，受到低温地层的影响较小。

（2）稳定性：由于井井温度场构成一个热平衡系统，因此在热源不变的情况下，水平井井筒温度场模型具有相对稳定的特征。

II. 井井筒温度场ECD计算利用ECD（Energy Conservation and Differential）方法可以快速的计算出地下的温度场变化情况。

按照ECD方法，原始热量方程可以写作：$$frac{{partial T}}{{partial t}}=alphaleft( {frac{{partial^2 T}}{{partial x^2 }}+frac{{partial^2T}}{{partial y^2 }}} right)+q$$其中，$T$为地下温度，$alpha$为热介质的温度差系数，$x$和$y$分别为水平井井温度场的横纵坐标，$q$为热源。

通过求解上述的原始热量方程，就可以计算出地下温度场的随深度变化情况。

III. 井井筒温度场ECD分析ECD（Energy Conservation Differential）分析可以帮助我们更加深入的了解水平井井筒温度场的特征。

ECD分析的主要目的是求解深度温度随时间变化的温度曲线，以及温度差等特征指标。

高温高压深井产出时井筒温度场分析郑杰;张雅荣;李洁月;窦益华【摘要】井筒温度变化导致套管环空温度变化、压力变化,导致套管外束缚空间的液体受热膨胀而导致的压力升高.因此,根据井身结构及储层特点,运用质量、动量、能量守恒原理及热力学第一定律,根据井筒流体纵向传热和井筒对地层传热特点,分别建立方程并给出边界条件,采用递推法循环迭代,得到井筒及套管与井眼环空和围岩的温度场.通过研究得到:随着产液量的下降,产液温度、A环空、B环空、C环空温度都逐渐降低,且产出液温度下降最快;环空温度与地温梯度成线性关系,且随地温梯度的增加而升高;随地温梯度的增加,A环空温度升高的最快,C环空温度升高的相对较慢.当产量大于一定值时,大排量增产对井筒温度场影响较小.【期刊名称】《石油化工应用》【年(卷),期】2017(036)006【总页数】7页(P17-23)【关键词】温度场;井筒;高温高压;环空【作者】郑杰;张雅荣;李洁月;窦益华【作者单位】西安石油大学机械工程学院,陕西西安 710065;西安交通大学数学与统计学院,陕西西安 710049;西安石油大学机械工程学院,陕西西安 710065;西安石油大学机械工程学院,陕西西安 710065【正文语种】中文【中图分类】TE319在油井产出过程中，高温地层流体在地层压力下，通过油管流至井口，由于油管内地层流体的温度大于油管周围环境温度，因此，在流动过程中会向周围传热，扰乱井筒温度场稳态，引起套管环空温度上升及套管环空带压现象。

环空内压力随温差的加大而急剧的增加,将严重威胁油气井管柱的安全服役和井筒的完整性。

早在2002年，Marlin油田高温高压井开发过程中，人们就注意到了气井生产时热效应导致的外层环空压力升高现象，并在分析的基础上采取了必要的强化防范措施[1，2]。

Oudeman P等[3]建立了高温高压油气井中流体热膨胀引起的环空压力计算模型，进行了实验验证，发现温度较低时预测得到的环空带压比较准确，而当温度较高时预测的压力过高。

《铜管井式退火炉流场和温度场的数值模拟及实验研究》篇一一、引言随着现代工业技术的快速发展，铜管井式退火炉作为一种重要的热处理设备，在金属材料加工领域得到了广泛应用。

其工作性能的优劣直接影响到产品的质量和生产效率。

因此，对铜管井式退火炉的流场和温度场进行深入研究，对于提高退火工艺的稳定性和产品质量具有重要意义。

本文通过数值模拟和实验研究的方法，对铜管井式退火炉的流场和温度场进行了系统性的分析和研究。

二、数值模拟1. 模型建立首先，根据铜管井式退火炉的实际结构和工作原理，建立了三维流体动力学模型。

模型中考虑了炉膛结构、加热元件分布、气流流动路径等因素。

通过合理的假设和简化，建立了可用于数值模拟的物理模型。

2. 数值方法采用计算流体动力学（CFD）方法，对铜管井式退火炉内的流场和温度场进行了数值模拟。

通过求解流体的质量守恒方程、动量守恒方程和能量守恒方程，得到了炉内流场的分布情况和温度场的变化规律。

3. 模拟结果分析数值模拟结果显示，铜管井式退火炉内存在明显的流场和温度场分布。

炉内气流在加热元件的作用下，形成了循环流动的态势。

温度场则呈现出从加热元件向炉膛四周逐渐降低的趋势。

此外，还发现炉内气流流动的均匀性和温度分布的稳定性对退火工艺的质量有着重要影响。

三、实验研究1. 实验装置与材料为了验证数值模拟结果的准确性，我们设计了一套铜管井式退火炉实验装置。

实验材料选用了一定规格的铜管样品。

2. 实验方法与步骤在实验过程中，我们首先对铜管样品进行预处理，然后在铜管井式退火炉中进行退火实验。

通过改变炉内气氛、加热速度、保温时间等参数，观察铜管样品的组织和性能变化。

同时，我们还使用热电偶和高速摄像仪等设备，对炉内的流场和温度场进行了实时监测。

3. 实验结果与分析通过实验，我们发现铜管井式退火炉的流场和温度场分布与数值模拟结果基本一致。

实验结果表明，炉内气流流动的均匀性和温度分布的稳定性对铜管样品的组织和性能有着显著影响。

矿井井筒温度调节一体化方案的数值模拟分析摘要：本文以减少设备初投资、减少设备运行费用和提高矿井工作环境为原则，针对矿井井口房冬季和夏季工况建立了矿井井筒三维数值模拟模型，并进行相应的数值模拟。

在模拟分析的基础上，提出了井筒冷却和井筒防冻系统的综合设计方案即井筒温度调节一体化解决方案。

从温度调节一体化解决方案的模拟结果来看，此系统可完全替代夏季井筒冷却系统和冬季井筒防冻系统，而且冷却和防冻的效果明显得到改善。

关键词：矿井井筒；温度调节；数值模拟0.引言矿井井筒是地面和井下联系的重要通道，冬季气温低于一定温度时，为了设备和人员安全起见井筒必须进行防冻设计，因此井筒防冻设计有着重要而特殊的意义。

再者，浅层矿井夏季易出现轻度热害，为了矿井合适的工作温度，需要进行矿井降温，因此矿井降温技术措施中井筒冷却的方法也具有非常重要的意义[1-5]。

目前，人们对井筒防冻已经进行过相应的研究，不过研究一般只针对矿井井筒能否达到规范要求的设计温度，并没有考虑整个井筒内温度场和速度场的耦合变化情况。

同时也没有把井口房采暖和井筒防冻这两者综合研究。

综合考虑冬季的副井井口房的采暖与副井的井筒防冻和夏季的井筒冷却的设计方案暂时还没有，所以本文本着减少设备初投资、减少设备运行费用和提高矿井工作环境的原则，针对井口房冬季和夏季工况运用进行数值模拟，希望能探寻出一种最优化的综合设计方案，既能满足冬季井筒防冻又能满足夏季井筒冷却。

1.耦合传热模型目前，对于大多数实际工程中的耦合问题都无法获得解析解，一般采用数值求解的方法。

对于复杂的耦合换热问题通常会采用整场数值求解的办法。

本文所研究的井筒内传热问题就属于此类流固耦合传热问题。

下面就利用整场求解的办法来解决井筒处的耦合换热问题。

1.1物理模型图1井筒三维计算模型示意图对于副井井口房,由三个矩形组成。

其中每个矩形的长宽分别为5×12m、20×8m和9×6m。

收稿日期:2000203210作者简介:高学仕(1955-),男(汉族),副教授,硕士,山东乳山人,从事采油机械工程方面的研究工作。

文章编号:100025870(2001)022*******热采井筒瞬态温度场的数值模拟分析高学仕1,　张立新1,　潘迪超2,　郑金军2(1.石油大学机电工程系,山东东营257061;2.胜利油田孤岛采油厂,山东东营257000) 摘要:利用有限元分析软件ANSYS 分析了热采井筒的瞬态传热。

分析结果表明,随着注汽的进行,在模型任一位置上的径向热流量均逐渐减小,能量损耗随着注汽周期的延长而下降。

因此,适当延长注汽周期有利于节省能源。

如果不能延长注汽时间,则可以通过适当地增大单位时间的注汽量来降低能量损失。

关键词:热采井;井筒;温度场;加热区;瞬态传热;数值模拟;ANSYS 分析软件中图分类号:TE 357.44 文献标识码:A1　计算模型的建立在热采井中,井筒蒸汽与套管通过对流换热向井筒周围散热,同时产生从射孔到油层的传质热传导。

由于在有限元中无法解决传质问题,因此一般简化为具有一定半径的加热区模型,如图1所示。

套管内侧受到热蒸汽作用,为对流换热边界;套管外为固井水泥环,水泥环外有泥岩和沙岩两种地层;下部是热蒸汽通过射孔直接进入地层而形成的加热区。

图1　热采井温度场有限元模型1.1　计算原理井筒模型属于轴对称模型(对称轴为y ),由于不含热源,其瞬态传热公式为　5T 5t =k ρc p 52T5r 2+1r 5T r +52T 5y 2.(1)非稳态无内热源轴对称温度场的微分方程为D [T (x ,r ,t )]=k r52T 5x 2+r 52T 5r 2+5T5r -ρc p r 5T 5t=0.(2)应用G alerkin 法可得到轴对称温度场整体区域“变分”计算的基本方程为 5J p5T l =κDkr 5W l 5x 5T 5x +5W l 5r 5T 5r + ρc p W l r 5T 5t d x d r -κΓkW l r 5T5n d S =0.(3)利用温度场变分方程对模型进行剖分离散、单元分析及最终总体合成,即可完成模型温度场的求解。

海洋关井井筒温度场瞬态模型
宋洵成;韦龙贵;何连;郭永宾
【期刊名称】《中国石油大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2013(037)004
【摘要】基于油井关井期间换热机制,对井筒内区域、界面区(井筒与地层/海水的交界面)和地层分别建立温度控制方程.根据下入保温油管的生产管柱结构和井筒换热物理模型几何特征,应用交替方向全隐式离散技术,对井筒内轴线节点、油管底部节点、内节点和井筒/海水界面等单独离散,建立稳定、收敛的瞬态温度场数值求解方法.结果表明,关井后初始阶段产液温度下降速率大,随关井时间延长,产液温度下降速率逐渐降低,关井24h后受井筒内产液影响的径向区域半径小于3 m,关井106.1 h后井筒及周围地层温度恢复到原始温度.南海实例井模拟结果与实测数据相对误差小于3％.
【总页数】6页(P94-99)
【作者】宋洵成;韦龙贵;何连;郭永宾
【作者单位】中国石油大学石油工程学院,山东青岛266580;中海石油(中国)有限公司湛江分公司,广东湛江524057;中海石油(中国)有限公司湛江分公司,广东湛江524057;中海石油(中国)有限公司湛江分公司,广东湛江524057
【正文语种】中文
【中图分类】TE142
【相关文献】
1.热采井筒瞬态温度场的数值模拟分析 [J], 高学仕;张立新;潘迪超;郑金军
2.井筒瞬态温度场研究与应用 [J], 宋辉
3.海洋凝析气井关井井筒温度与压力的计算 [J], 闫正和;刘永杰;唐圣来;张东平;陈林;孙雷
4.海洋钻井绞车用水冷式制动盘瞬态温度场分析 [J], 唐文献;蔡运迪;黄秋芸;王飞
5.深层页岩气水平井井筒瞬态温度场研究与应用 [J], 付建红; 苏昱; 姜伟; 钟成旭; 李郑涛
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渤海油田热采井井筒剖面温度数值模拟林家昱;张羽臣;谢涛;霍宏博;王文【摘要】渤海油田稠油储量丰富,热采开发是现阶段高效开发稠油油藏的主要技术之一,在热循环条件下,复杂的交变应力易引起套管变形、断裂,极大地影响了油田的开采寿命及生产安全.通过对传热过程的分析,将传热过程作为井筒内的稳态传热过程和井筒外的非稳态传热过程的组合,应用ANSYS软件进行数值模拟,得到了350℃、330℃、310℃及280℃下水平井垂直+弯曲段井筒温度场分布图及水平井油层水平段井筒温度场分布图.并使用Landmark软件的Wellcat模块,根据NB35-2-X井实际注入参数,模拟计算热采工况下的井筒温度场.模拟结果表明:边界温度不变,只改变注汽温度,井筒温度分布规律不变,水平井中油层水平段温度梯度最高.【期刊名称】《石油工业技术监督》【年(卷),期】2019(035)007【总页数】4页(P4-7)【关键词】热采井;井筒温度场;数值模拟;渤海油田【作者】林家昱;张羽臣;谢涛;霍宏博;王文【作者单位】中海石油(中国)有限公司天津分公司,天津300459;中海石油(中国)有限公司天津分公司,天津300459;中海石油(中国)有限公司天津分公司,天津300459;中海石油(中国)有限公司天津分公司,天津300459;中海石油(中国)有限公司天津分公司,天津300459【正文语种】中文0 引言渤海油田自2008年起开始稠油热采开发实践，热采开发技术的应用使得单井产能明显增加[1-2]。

热采开发是现阶段高效开发稠油油藏的主要技术之一，注蒸汽阶段井筒条件最差，井内温度最高，产生的井周热应力最大[3-4]。

随着蒸汽注入，套管温度最终达到最高值，这一过程极易造成热采井套管损坏，甚至是采油阶段套损的成因[5]。

所以，井筒温度变化对于研究注蒸汽套管损坏问题至关重要。

针对热采井的井筒温度国内外相关学者也有较多研究，Fortanilla等[6]推导了蒸汽注入期间的井筒传热计算模型，Hasan等[7]完善了井筒压力和热损失计算问题，Gunnar Skulason Kaldal等[8]建立了高温注汽井管柱的有限元模型，为热采井的管柱设计提供支持，单学军等[9]对热采过程中井筒温度的影响因素进行了分析，王厚东[10]、陈勇[11]等应用数值模拟对井筒热应力进行了分析。

油井传热瞬态导热函数的高精度近似解
程文龙;年永乐
【期刊名称】《化工学报》
【年(卷),期】2013(064)005
【摘要】瞬态导热函数是注蒸汽油井热采过程中分析井筒传热的关键函数.目前常用的的瞬态导热函数以及相应的近似解都忽略井筒热容等参数的影响,但在注汽时间较短时井筒热容对传热影响很明显,因此在注蒸汽初期误差较大.新的瞬态导热函数近似解是在考虑了井筒热容的瞬态导热函数的基础上建立的,可以更好地适用于注蒸汽初期.研究结果表明,新的瞬态导热函数近似解形式简单、应用方便,比传统的近似解具有更广的适用性和更高的计算精度,因此有较好的工程实用性.
【总页数】5页(P1561-1565)
【作者】程文龙;年永乐
【作者单位】中国科学技术大学热科学和能源工程系,安徽合肥230027;中国科学技术大学热科学和能源工程系,安徽合肥230027
【正文语种】中文
【中图分类】TK124;TE357
【相关文献】
1.等截面柱形直肋-维修正传热(近似解)方程及肋传热量的新的简化计算 [J], 姚寿广;屠传经
2.围护结构瞬态导热问题的传递函数模型 [J], 张春路;沈宇纲;丁国良
3.简化瞬态导热物体温度场解析解研究 [J], 林瑞泰
4.导热反问题方法在计算瞬态传热过程中的应用 [J], 杨冬;陈听宽
5.两相混合材料瞬态导热系统模型偏微分方程组的一个显式解析解 [J], 张娜;蔡睿贤
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