井筒温度计算方法

第３０卷第５期　２００２年１０月　气象科技　ＭＥＴＥｏＲｏＬｏＧＩＣＡＬ　ＳＣＩＥＮＣＥ　ＡＮＤ　ＴＥＣＨＮｏＬｏＧＹ　Ｖｏ１．３０，Ｎｏ．５　Ｏｃｔ．，２００２　

引言　“体感＂温度计算方法　

孙凤华　班显秀　齐丽丽　

（辽宁省气象局沈阳区域气象中心研究所，沈阳　１１００１６）　

摘要　根据沈阳观象台２０００年１月至２００１年１２月百叶箱外温度和同期常规气象观测资料，分析了百叶箱外温度　的分布特征及成因，百叶箱外温度与百叶箱内温度相比，具有日较差增大，日最高温度夏季增幅最大，日最低温度　秋季减幅最大等特点，可以更好地代表体感温度。专业气象服务中可采用百叶箱外温度加上风速和温度订正计算　体感温度。应用逐步回归分析方法建立了百叶箱外日最高、日最低温度的预报模型。　关键词　百叶箱外温度　体感温度　计算方法　

在目前广泛开展的城市环境气象服务中，体感　

温度的预报是重要的服务项目之一。研究人员对体　

感温度的定义是比较一致的，即考虑了空气温度、辐　射、湿度和风速等因素的综合影响，人体所感受到的　

冷暖程度为体感温度。但在具体应用时，计算方法　

却不尽相同，没有一个统一的指标，通常是气温加上　

一个或几个影响体感温度要素的订正值，称为体感　

温度。为了研究体感温度的计算和预报等问题，一　

些城市开展了百叶箱外温度的观测项目，有的城市　直接将百叶箱外温度当作体感温度…１。本文根据　

实测资料分析了百叶箱外温度与体感温度的关系，　给出采用百叶箱外温度计算和预报体感温度的方　

法。　

１　资料　

百叶箱外温度不属于常规观测要素，普遍采用　

的观测方法是：在观测场百叶箱附近裸露设一温度　

观测架，温度表或温度感应头的高度和位置设置与　

百叶箱内相同，这样就可获得与百叶箱内温度同步　

的百叶箱外温度资料。以１月、４月、７月和１０月分　别代表冬季、春季、夏季和秋季，沈阳观象台获得了　

２０００年１月、４月、７月、１０月百叶箱外的逐日４个　时次温度（０２、０８、１４、２０时）和日最高温度、日最低　

固井作业常用公式

固井作业是石油钻井中非常重要的一项工作，其目的是在井眼周围形成稳定的固体防腐层以防止井筒塌陷和油气泄漏。固井作业常用的公式包括以下几个方面：

一、固井液密度计算公式：

固井液密度是指固井液中所含的浸砂剂、胶结剂、添加剂和溶解物质等的质量与体积比值。常用的密度计算公式为：

ρ = (w1ρ1 + w2ρ2 + ... + wnρn) / (w1 + w2 + ... + wn)

其中，ρ为固井液密度，wi为每种成分的质量占比，ρi为每种成分的密度。

二、水泥浆密度计算公式：

水泥浆密度是指水泥浆中水泥、搅拌添加剂和活性材料的质量与体积比值。常用的密度计算公式为：

ρ = (w1ρ1 + w2ρ2 + ... + wnρn) / (w1 + w2 + ... + wn)

其中，ρ为水泥浆密度，wi为每种成分的质量占比，ρi为每种成分的密度。

三、井底压力计算公式：

井底压力是指井底的地层压力以及固井液的压力。常用的井底压力计算公式为：

P2 = P1 + ρgh 其中，P2为井底压力，P1为地层压力，ρ为井液密度，g为重力加速度，h为井深。

四、井底温度计算公式：

井底温度是指井底地层的温度。常用的井底温度计算公式为：

T2=T1+α(T2-T1)

其中，T2为井底温度，T1为地面温度，α为温度梯度。

五、套管外压力计算公式：

套管外压力是指套管外部固有的压力。常用的套管外压力计算公式为：

P = ρgh

其中，P为套管外压力，ρ为地层密度，g为重力加速度，h为井深。

以上是固井作业常用的一些公式，通过这些公式，可以对固井过程中的密度、压力和温度等重要参数进行计算和调整，以确保固井作业的安全和有效性。同时，这些公式也可以根据具体的工程情况进行适当的调整和优化，以满足不同井眼和地层的要求。

ｌ｝ｊ捣　ｅｅｒｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｌ｝ｊ　｝ｊ　ｌ石油工程　

式中：　一地层有效半径，ｍ。　

确定地层传热有效半径　，就需要估算离井筒多大距　

离的地层温度不受井筒存在的影响，即在地层传热有效半　

径　外的地层温度恒定，不受井筒内流体的影响，即地温。　

３洗井温度场影响因素分析　洗井液温度除了受洗井液人口温度，洗井液物性的影　

响，地层温度、不同计算模型都对井筒温度有或多或少的　

影响，本文以上述井筒温度场计算模型为基础，预测地层　

热阻计算的不同模型及洗井时间对井筒温度场计算的影响。　

５．１不同地层热阻计算模型的影响　

地层热阻的处理方式分为非稳态传热和稳态传热为　基础的热阻计算模型，两种计算模型的区别在于是否考　

虑洗井时间对地层热阻的影响。应用两种地层热阻计算　

模型用于洗井井筒温度场计算结果分别如图１、图２所示：　

图１为非稳态处理的地层热阻计算时的洗井温度场曲线，　

从图中可以看出，随着洗井时间的变化，洗井液井筒温度　

场曲线也是逐渐变化的；图２为稳态处理的地层热阻计算　

时的洗井温度场曲线，图中洗井井筒温度场是一稳定的　

温度场分布曲线。洗井持续时间较短，一般情况下为２～　

４小时，在这个时间段内，随着热洗的进行，地层温度逐　渐变化，所以井筒内洗井液的温度也是逐渐变化的，所　

以，对于洗井工艺的井筒温度场计算，非稳态的洗井温度　场计算模型比稳态计算模型更符合现场情况。　

匡　ｌ三　瓣　

一　．．　，一　

，　毒　

＿＿　ｓ８．Ｓ　５　５鲁５　温度　）　

图２稳态地层热阻的洗井温度场曲线　

５８　中Ｗ石油和化』＝２０１１・０８　Ｉ　５．２洗井时间对洗井井筒温度场的影响　

非稳态地层热阻的计算模型中，洗井时间也是影响　井筒温度场计算的一个因素。图３为不同洗井时间下的井　

筒温度场曲线，从图中可以看出，刚开始洗井时，洗井液　

到达井底的温度较低，随着洗井时间的增加，到达井底的　

温度逐渐升高，并且洗井时间越长，井筒温度随着洗井时　

间增加变化的幅度越来越小。这是因为刚开始洗井时地　

第２３卷　第１期　郭小哲等：气井井筒压力温度预测矫正算法分析　７　

２关井井筒参数预测　

２．１温度预测　关井后，井筒内流体会向地层散热，若考虑无限　时间关井，则井筒温度会趋向地层温度。如图２所　示，井筒内温度计算公式　３　为：　

７１，（ｚ—Ａｚ）＝（　—Ｔ　）ｅ一。　＋Ｔ。　（２）　

。：　（３）　０　丁　ｊ　

图２井筒分段参数　

由以上公式，若井口温度可实时监测，则可由井　

口推算到井底求取全井的沿程温度分布。　２．２压力预测　气井关井时，井的沿程压力与流体密度相关，其　计算公式…为　

ｐ　ｒ＝ｐｗｈｅ　（４）　

２８．９７ｙｇｇＤ　２８．９７７ｓ×９．８１Ｄ　０．０３４１５７ｇＤ　ＲＴＺ　８．３１５×１０—０　ＴＺ　ＴＺ　

（５）　为了更准确地求取井筒压力，可以在以上公式　基础上应用分段迭代的方法。即设定井段长度△　，　由井口向井底逐步推算，得到全井的压力分布。　

３矫正算法　

由以上开井和关井的井筒压力温度计算模型可　

知，从井口的参数敞开式计算到井底，沿程必然存在　许多不确定因素，能够反映现场实际的误差较难把　握。为了提高预测精度，根据不同数据情况设计了　两点矫正、梯度矫正和多点矫正算法。　３．１两点矫正　若经过某一生产制度的测试可得到一组实测的　井口压力、井口温度、井底压力、井底温度，由此进行　

矫正则预测的结果将更准确。　如图３所示，预测曲线为根据井口参数计算得　到的理论曲线，预测井底的参数与实测的有一定差　别，需要由实测的井底参数进行矫正。为了保证曲　线的形态，分别画出井口实测值与井底预测值，井口　

实测值与井底实测值的连线，由井口值做横轴的垂　直线，在垂线的任意深度画一水平相交线，得到各交　

点，目的是通过理论计算的Ｂ点修正到矫正的Ｃ　点，变换成数学问题则是求取ＡＣ或者ＣＥ的长度。　

井深　井口　

预　

预测　买测　压力或者温度　图３两点矫正算法参数　

为了确保形态的完整性，则有ＡＢ：ＢＤ＝ＡＣ：　

ＣＥ，即有ＡＢ－ＡＤ＝ＡＣ：ＡＥ，ＡＢ、ＡＤ、ＡＥ可知，因此　可求得ＡＣ，即得到Ｂ点向ｃ点变换的坐标，按井深　可求得整个矫正曲线各点的坐标，从而对理论曲线