稠油空心杆电加热井井筒温度场数值模拟

稠油热采井注热过程数值模拟与参数优选王厚东;闫伟;孙金;邓金根;曹砚锋;张磊;闫新江;高佳佳;潘豪【摘要】综合考虑应力场、压力场和温度场的耦合作用对地层塑性破坏的影响,建立了稠油热采井注热过程三维有限元分析模型,并以渤海某稠油油田为例对井筒附近温度场、压力场以及临界注入条件进行了计算分析,结果表明:注入温度和注入压力增大会导致地层塑性应变增大,地层出砂的可能性增大;以等效塑性应变0.4％为出砂判断准则,基于不同蒸汽注入温度、注入压力条件下的地层塑性应变分析结果,确定了不同注入压力下导致地层出砂的临界注入温度;注入压力从17 MPa升至23 MPa时,为了防止地层发生塑性破坏,临界注入温度需从310℃降低到176℃,且临界注入温度与对应的注入压力近似呈线性递减.上述结果可以为稠油热采井更好地选择注入压力和注入温度提供参考.【期刊名称】《中国海上油气》【年(卷),期】2016(028)005【总页数】6页(P104-109)【关键词】稠油;热采井;出砂;塑性应变;临界注入温度;数值模拟;参数优选;渤海【作者】王厚东;闫伟;孙金;邓金根;曹砚锋;张磊;闫新江;高佳佳;潘豪【作者单位】中国石油大学(北京)油气资源与探测国家重点实验室北京102249;中国石油大学(北京)油气资源与探测国家重点实验室北京102249;中国石油大学(北京)油气资源与探测国家重点实验室北京102249;中国石油大学(北京)油气资源与探测国家重点实验室北京102249;中海油研究总院北京100028;中海油研究总院北京100028;中海油研究总院北京100028;中国石油大学(北京)油气资源与探测国家重点实验室北京102249;中海油研究总院北京100028【正文语种】中文【中图分类】TE357.44王厚东,闫伟,孙金，等.稠油热采井注热过程数值模拟与参数优选[J].中国海上油气，2016,28(5)：104-109.Wang Houdong,Yan Wei,Sun Jin,et al.Numerical simulation and parameter optimization for heat injecting progress of heavy oil thermal recoverywells[J].China Offshore Oil and Gas,2016,28(5):104-109.目前渤海海域已发现南堡35-2、秦皇岛32-6和埕北油田等20多个稠油油田，稠油油田在渤海的储量发现及产能建设中占有十分重要的地位[1]。

电加热提高稠油采收率技术的数值模拟方法
王玉斗;关继腾;王殿生
【期刊名称】《应用科学学报》
【年(卷),期】1999(000)002
【摘要】根据电加热稠油油藏机理，建立了电热过程中电流场，渗流场与温度场的数学模型和离散模型，讨论了该模型相应的算法，编制了计算软件并给出了数值模拟结果，结果表明电加热稠油油藏是一种提高稠油采收率的有效方法。

【总页数】8页(P134-141)
【作者】王玉斗;关继腾;王殿生
【作者单位】山东石油大学;山东石油大学
【正文语种】中文
【中图分类】TE345
【相关文献】
1.稠油热采提高采收率技术 [J], 郗文博
2.超稠油Ⅲ类油藏夹层发育模式及SAGD提高采收率技术 [J], 王倩;高祥录;罗池辉;孟祥兵;甘衫衫;刘佳
3.渤海稠油油田高含水期提高水驱采收率技术研究及应用 [J], 张俊廷;周铮;谢岳;王美楠;刘斌
4.中深层稠油油藏火驱提高采收率技术 [J], 冯天
5.稠油边水油藏提高采收率技术分析 [J], 刘洋
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电加热稠油热采井筒温度场数值计算方法朱广海; 刘章聪; 熊旭东; 宋洵成; 王军恒; 翁博【期刊名称】《《石油钻探技术》》【年(卷),期】2019(047)005【总页数】6页(P110-115)【关键词】稠油热采; 连续电加热; 电磁短节加热; 井筒; 温度场; 数学模型【作者】朱广海; 刘章聪; 熊旭东; 宋洵成; 王军恒; 翁博【作者单位】中国石油大港油田分公司石油工程研究院天津300280; 中国石油勘探开发研究院北京100083; 中国石油新疆油田分公司工程技术处新疆克拉玛依834000; 中国石油大学(华东)石油工程学院山东青岛266580【正文语种】中文【中图分类】TE357.44稠油的黏度大、流动性差，且其黏度对温度特别敏感，温度每升高8～9 ℃，黏度可降低50%，因而提高温度是改善稠油流动性的有效措施[1]，因此，普遍采用热采工艺开发稠油。

目前，稠油热采工艺主要有电加热、热流体循环、蒸汽吞吐和蒸汽驱等[2-6]，其中，电加热工艺是稠油开发的主要选择[7]。

现场常用电加热工艺主要有空心油杆电加热、伴热带电加热和电磁短节加热等，按照加热介质和加热功率是否连续，可将电加热工艺分为连续电加热和电磁短节加热两类。

由于稠油黏温特性、油井井身结构的不同，电加热工艺选择、加热功率和加热时长等作业参数设计，均需要精确计算井筒温度场。

因此，深入研究电加热工艺的井筒与储层间的换热机理，建立换热模型和温度场计算方法，进而获取不同加热工艺和作业参数下井筒温度场的分布特征，对电加热稠油热采工艺选择、作业参数设计和提高稠油开采效果具有重要意义。

国内外对电加热稠油热采换热问题的研究主要集中于连续电加热工艺，而对电磁短节加热工艺井筒温度场的研究较少。

此外，温度不仅对稠油黏度影响较大，还对其比热容和热导率2 个热物性参数有较大影响，而现有模型未考虑温度对稠油热物性的影响[8-9]。

为此，笔者考虑温度场工程计算精度需求和数值计算方法的可靠性，耦合半瞬态换热分析方法[10-14]和基于流型的气液两相流机理模型[15-17]，建立了考虑温度对稠油热物性影响的电加热稠油热采流动与换热控制方程，形成了连续电加热和电磁短节加热井筒温度场的数值计算方法，并用计算实例分析了2 种电加热工艺的井筒温度场剖面特征、加热功率对2 种工艺井口温度及平均温度的影响。

井筒中温度场测井响应特征模拟任敏;马火林;王文娟;张祎然;唐杰;王建伟【期刊名称】《工程地球物理学报》【年(卷),期】2014(011)001【摘要】掌握井下温度分布,对于动态监测注入井或生产井有着重要意义.针对垂直注入井或生产并井筒及周围地层,在合理假设井筒中流体流速变化的基础上,根据连续介质和多孔介质传热,建立了柱坐标下二维油水两相流的温度场数学模型,并应用全隐式格式的有限差分法进行离散与求解.通过编程模拟计算了不同注采参数(如注采速度、注入温度、注采时间等)及地层厚度的井筒温度场分布,模拟结果符合一般认识,该研究为监测油田的注采动态提供了理论基础.【总页数】6页(P71-76)【作者】任敏;马火林;王文娟;张祎然;唐杰;王建伟【作者单位】中国地质大学地球物理与空间信息学院,湖北武汉 430074;中国地质大学地球物理与空间信息学院,湖北武汉 430074;中国地质大学地球物理与空间信息学院,湖北武汉 430074;中国地质大学地球物理与空间信息学院,湖北武汉430074;湖北江汉石油仪器仪表股份有限公司,湖北武汉 430205;中国石油塔里木油田公司勘探开发研究院,新疆库尔勒 841000【正文语种】中文【中图分类】P631【相关文献】1.稠油空心杆电加热井井筒温度场数值模拟 [J], 高云松;付志远;丁亮亮;罗玉合;罗雷雨2.碳酸盐岩油藏近井筒区域温度场的模拟 [J], 柳明;张士诚;牟建业;宋卫东;孟军3.反循环热洗有杆泵井井筒温度场数值模拟 [J], 张立刚;谭甲兴;陶泽俊;王倩颖;李浩;娄绢平;孙道坤;薛东阳4.反循环热洗有杆泵井井筒温度场数值模拟 [J], 张立刚;谭甲兴;陶泽俊;王倩颖;李浩;娄绢平;孙道坤;薛东阳5.Y油田CO2驱注入井井筒温度场和相态模拟研究 [J], 赵杨因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

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。

西南石油大学学报 (自然科学版2012年 6月第 34卷第 3期Journal of Southwest Petroleum University (Science &Technology EditionV ol. 34No. 3Jun. 2012编辑部网址:http ://文章编号:1674– 5086(2012 03– 0105– 06DOI :10. 3863/j.issn. 1674– 5086. 2012.03. 015中图分类号:TE355文献标识码:A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, 隋先富中海油研究总院, 北京东城 100027摘要: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。

关键词:海上油田; 稠油; 多元热流体; 吞吐; 热采网络出版地址:http :///kcms/detail/51.1718.TE.20120517.1604.015.html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. Li Weichao, Qi Tao, Guan Hongxiang, et al . Research and Application of Wellbore Temperature Field Models for Thermal Recovery Well in Offshore Heavy Oilfield [J ]. Journal of Southwest Petroleum University :Science &Technology Edition , 2012, 34(3 :105– 110.引言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 [13]的应用受到很大限制, 其开采难度远远高于陆上稠油油田。

稠油空心杆电加热井井筒温度场数值模拟
高云松;付志远;丁亮亮;罗玉合;罗雷雨
【期刊名称】《油气田地面工程》
【年(卷),期】2010(029)005
【摘要】随着石油开采和钻井技术水平的提高,高黏度、高凝固点原油的开采比例越来越大,稠油的高黏度给原油开采带来很多困难,采用空心杆电加热井是一种非常有效的降黏方法.为了经济、高效开采稠油并合理设计电加热参数,井筒温度场预测至关重要,根据传热学原理,建立了稠油有杆泵电加热井的井筒温度场预测模型.用有限差分法求解数学模型,并通过实例井计算分析,为稠油有杆泵电加热并生产方案设计提供了科学依据.
【总页数】2页(P37-38)
【作者】高云松;付志远;丁亮亮;罗玉合;罗雷雨
【作者单位】中国石油技术开发公司阿克纠宾石油机械公司;西南油气田蜀南气矿;西南石油大学;西南油气田蜀南气矿;西南石油大学
【正文语种】中文
【相关文献】
1.海上稠油热采井井筒温度场模型研究及应用 [J], 李伟超;齐桃;管虹翔;于继飞;隋先富
2.水平井稠油开采中电加热井筒的抽汲工况 [J], 任瑛;李煌中
3.电加热井的井筒温度场数学模型 [J], 汪泓
4.井筒温度场在电加热井中的应用 [J], 邓文
5.电加热稠油热采井筒温度场数值计算方法 [J], 朱广海; 刘章聪; 熊旭东; 宋洵成; 王军恒; 翁博
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空心杆电加热井筒的数学模型及其应用摘要对于稠油生产井，特别是在冷抽的情况下，对井筒中流体保持足够的流动能量是非常必要的，因此，应该确定各种条件下井筒温度的分布以便选择出合理的生产制度和生产设备。

目前，最有效的方法是在空心杆内安装上电缆来加热石油。

在本文中，将详细叙述关于内装电缆的空心杆电加热的一个成功的数学模型。

它考虑到了热量的导热传热机理，对流传热机理和辐射传热机理以及油水混合物的物理性质和热力性质的变化。

这个模型很使用，其计算结果可以为稠油开采设计提供基础数据，例如井的产能，电缆的安放深度，生产速率等，可通过该模型来确定并可进行优化选择。

该模型已经在冀东油田得到应用，并有明显效果，同时正被讨论研究。

简介中国富含稠油资源。

但是稠油的高黏度使得用传统的开采方法来开采稠油油藏效果很不好，因为井筒中热损失导致原油流动的阻力不断增加。

因此如何维持井筒内流体流动能力成为了稠油开采非常重要的一环。

目前，电加热空心杆是稠油开采中最有效的方法之一了,它通过加热空心杆来加热相临油管中的原油，这样原油的黏度大幅度下降使原油能很容易被采出地面。

这个方法加热效果很好，产出液能有效地吸收由装在空心杆内的电缆通电所产生的热量。

本文将建立描述此过程的一个相应的数学模型，它可以预测井筒温度的分布并且已成功的应用到设计当中了。

数学模型的发展让我们先看看内装有电缆的空心杆中的循环系统。

先安装一个稳定的直线型的加热源系统，它的作用是加热井筒中往上流的流体。

在假设电缆的总功率和原始地层温度已知的情况下确定井筒产出液的温度分布。

井筒中流体在流动过程中从井筒不断向周围地层散热，描述该过程的能量平衡方程为；f e c c dW gdz vdvdH dQ dQ g J g J J++=-+ （1）假设热量在地层中为不稳定传热，在井筒中为稳定传热，则流体温度的方程可写成；()()()10,x A e e t t q A q A T Z t b a Z Z A T b a Z A e Wc Wc -⎡⎤=+-+++--+-⎢⎥⎣⎦（2）()2ti ti Wc k r Uf t A r Ukπ+⎡⎤⎣⎦=（3）式（2）和（3）见附录。