油井井筒传热模型及温度计算Word下载.docx

1、式中cp流体的定压比热；Tf油管内流体流动温度；J焦耳汤姆孙系数；以上其它符号的意义同前。考虑油套管同心，其井筒径向构造如图1-26所示。假设忽略油管内壁水膜及金属的热阻，根据复合多层圆筒壁热阻串联原理，考虑环空流体和水泥环热阻的井筒总传热系数为图1-26 井筒径向温度分布 1-109式中 rwb、rto、rco井眼半径、油、套管外半径图1-26；Kcem水泥环导热系数；hr、hc环空流体辐射系数、对流换热系数。在单位井段上，产出流体从油管至井壁的热流量梯度为 （1-110）式中 Th井壁温度图1-26；Wm产出流体质量流量。应用Ramey推荐的无因次时间函数f（tD），上式可表示为 （1-1

2、11）式中 Ke、Te地层传热系数、地层初始温度；用Hasan-Kabir（1991）公式（1-112）计算f（tD）。 1-112式中 地层热扩散系数；t油井生产时间。联立式1-110和1-111消除井壁温度Th，可得热流梯度方程。 （1-113）将式1-108和1-113代入式1-107，得到井筒温降梯度方程： 1-114引入松弛距离Arelaxation distance，其物理意义为：任意流通断面的地温静温按井筒内流体流动温度梯度gf，折算到流温曲线所产生的相对距离，如图1-27所示。 1-115图1-27 井筒温度分布式1-114可简化为 1-116求解上式，需要确定油套环空流体和水

3、泥环及周围地层的一系列物性参数。为此，Ramey1962、Satter1965、Shiu & Beggs1980、Hasan & Kabir1990等提出了多个井筒温度简化计算方法。下面重点介绍Shiu & Beggs的方法。二、Shiu & Beggs温度计算方法Shiu和Beggs1980根据上述井筒传热理论分析，考虑油井在稳定生产情况下，上述物性等参数变化不大，故均视为常数，由此导出任意z截面的温度公式法定单位制。1-117式中 Tre井底温度即z=0m处地层温度，；gT地温梯度，/100m；A松弛距离，m。将松弛距离A模化为产出流体质量流量、管径、产出流体物性和油压的函数1-115a。

4、应用370口油气井现场测温资料经线性回归处理得到此函数式中的系数，列入表1-11。 1-115a式中Wm产出流体质量流量，t/d； oAPI原油API重度。与原油相对密度o的换算关系为 1-118式中 T华氏温度，。当T为60（15.6）时，上式可简化为 1-118a式1-115a中其它符号的意义和单位见表1-11。表1-10现场测温资料参数范围参数范围平均值产油量，m3/d4.67841304产水量，m3/d024530.6产气量，104m3/d0.0896.021.49井口油压pwh，MPa0.3453.061.45油管内径D，mm50.810286.4液体密度LSC，t/d0.84780

5、.9660.886天然气相对密度g0.700.820.76地温梯度，/100m1.462.022.00井口流体温度，21.173.349.4井底温度，54.411084.4表1-11松弛距离公式回归系数系数c1c2c3c4c5c6c7系数值8.58810-80.4882-0.34760.25194.7242.9150.2219例1-7油层中深3000m处温度为82，地温梯度1.9/100m，其它数据同例1-6。用上述方法计算井口温度，并绘制产油量分别为38和200m3/d井内油管流温分布曲线。解：1）LSC：由例1-6， Wm=0.3921kg/s=33.88t/d2） 松弛距离：3井口流动温度：该井气液比仍为53.35m3/ m3，产油量为38和200m3/d时的油管流温分布如图1-27所示。这说明：随着产液量的增大，产出流体所携带的热量增大，井筒及井口温度增高。