气举环空注热天然气井筒温度预测新模型-.pdf

OI L AND GAS F． ELD D 第 E 3 V 2 E 卷 L OP 第 ME 3 N 期 T l 油 与 田 只 发 l 4 1 l l I I油 与 田 R 发 I‘_卜 I 气举环空注热天然气井筒温度预测新模型 罗威’ 袁骞’ 胡海霞 李莹。 杨汝成 1 ． 长江大学石油工程学院 ，湖北荆州4 3 4 0 2 3； 2 ． 长江大学工程技术学院 ，湖北荆州4 3 4 0 2 3； 3 ． 中国石油吐哈油田公司信息产业处 ，新疆哈密8 3 9 0 0 9； 4 ． 中国石油吐哈油田公司工程技术研究院，新疆哈密8 3 9 0 0 9 摘 要 气举环 空注热天然气 井筒传 热过程复 杂， 在 前人研 究的基 础上 ， 全 面考 虑气举环 空注 热天然气井筒实 际传热过程 ， 建 立新 的井筒传 热模 型 ， 修正 了前人 温度预测模型。通过现场试验 实 测数据拟合得到井筒传热新模 型 中环 空传 热等效半径 ， 确定新 温度 预测模 型必要参数 ， 然 后通过 多 个 现场试验实例对新温度预 测模型进行验证 ，从预测 的准确 性和 热天然气影响深度 两方 面证 明新 温度 预测模 型较可靠。 关 键词 气举环 空； 热天然 气 ； 传热过 程 ； 井筒传 热模 型； 温度预测模 型 ； 现场试验 ； 环 空传热 等 效半径 D OI 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 6 5 5 3 9 ． 2 0 1 4 ． 0 3 ． 0 1 2 0前言 气举采 油是最接 近 自喷 的一种人工举 升采 油方式 ， 由于环空有气体注入， 预测井筒流体温度分布时需考虑 的影 响因素较 多 ⋯， 除通 常考虑 的简 单流体 井筒 对地 层 传 热过程 、 相 变和焦 尔一 汤姆森效应 等 因素外 ， 还需考 虑 注气 井筒传热 、 气体 注入膨胀 、 气液 混合等 因素 。在前人 经典 温度预测模 型I 2 圳 基 础上 ， 考虑气举 环空注热 天然气 井 筒实 际传热过程 ，建立环 空注气井 筒传热新 模型 ， 从 而建 立环空传热等效半径温 度预测 新模 型 。 1 建立温度预测新模 型 1 ． 1 环 空注气井筒传热新模型 井 口注气 温度 高低 不 同导 致井 筒 中可能 出现两 种 传 热过程 环空 向两侧传热 ； 油管经 环空向地层传热 。针 对 环空 向两侧 传热 过程 目前 有一 种假设 _4 ] ， 即环 空到 两 侧 的对流换热系数完全相 同。但这与实 际传热过 程不相 符 ， 环空向两侧传热是双向传热 ， 所 以环空两侧温度都 受 传热 影 响下 降 ， 环 空 中存 在 一个 温度最 高 区域 ， 此 处 对应 半径为等效半径 。在等效半径两侧 的环空分别 向油 管流体 和地层传热 ， 因此两侧分别具 有各 自对应 的对流 换热系数 以及总的热传导系数。环 空注气井筒传热过程 与稠油双管拌热采油I 5 传热过程类似 。 其 中 ，气 体注入 过 程考虑 气体 注入膨 胀 和气液 混 合 。 气体注入过程 中会发生膨胀引起温度变化口 ] ， 其 中气 举 阀上游 压力根据环 空静气柱压力分 布分段计算得 到 ， 平均 温度则 由环 空注气 传热新 模 型得 出的温 度分 布计 算得到 。气体混合计算 模型除对混合温度 口 进 行了计算 外 ， 因注入 气体 密度 与原油溶 解气 密度不 同 ， 也对混 合 气体密度进行 了计算 1 ix Q Q ／ Q Q 洲 1 式 中 Q 为原油溶解气体 积流量 ， m3 ／ d ； Q 鲥为 注入气体 积流 量 ， m 3 ／ d ； r g o n 为原 油溶解 气相 对密 度 ； r n j 为注入 气 相对密度 ； r 洮 为混合后 的气体相对密度 。 1 ． 2 环 空传 热等 效半径 温度预 测新模型 d ／ d Z A [ 一 T g s i n O ／ C 4 一 - h i d p ／ p d 1 wd l q ／ d 1 ／ A C ] 2 A 2 “ t r [ r U k J k ] ／ C W 3 式 中 d 为微 元段 温度变 化 ， ℃ ； d l 为微元 段长 度 ， m； 收稿 日期 2 0 1 3 1 2 1 6 作者简介 罗威 1 9 8 6 一 ， 男 ， 湖北仙 桃人 ， 博士研究生 ， 主要从事油气 田采油工艺研究工作 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m