海上非凝结气与过热蒸汽混注井筒传热特征研究

为了优化海上稠油油藏"非凝结气与过热蒸汽"(简称为"混合汽/气")混注过程中的注汽参数,根据质量、能量和动量守恒方程,建立了井筒内非等温流动数学模型,结合海水中传热模型、地层内瞬态导热模型,建立了完整的海上稠油油藏注混合汽/气井筒传热模型,利用有限差分法和迭代法计算得到井筒内的压力和温度分布。研究结果表明:海水流动能明显增加井筒热损失,降低混合汽/气的温度;随着非凝结气含量增加,混合汽/气的温度和过热度均下降;随着注汽压力增加,过热度不断下降。海上稠油油藏注混合汽/气井筒传热模型为优选注汽参数和分析海水对井筒热损失的影响提供了理论依据。

过热型多元热流体平行双管流动特征

针对平行双管注过热型多元热流体井筒传热问题,利用质量、能量和动量守恒方程建立了井筒内非等温流动数学模型。结合有限差分和迭代方法得到井筒内流动典型曲线。在模型验证的基础上,对注汽参数进行了优化。研究表明:主油管中高温流体通过热辐射和热对流向低温副油管导热,导致主油管中过热度下降,副油管中过热度升高;随主油管注汽速度增加,主油管中温度和过热度先迅速增加,后缓慢增加;主油管注汽温度增加,井底过热度增加;非凝结气含量增加,流体过热度均下降。

海上同心双管注过热型多元热流体井筒传热数值模拟

与同心双管注饱和蒸汽不同,同心双管注过热型多元热流体过程中,无接箍油管与环形空间之间的热量交换可引起流体温度迅速变化。在充分考虑同心双管井筒内部热量传递的基础上,利用能量和动量守恒方程,结合海水扰流的井筒外传热模型,建立了海上同心双管注过热型多元热流体井筒传热模型。利用有限差分和迭代方法计算得到了无接箍油管和环形空间内过热型多元热流体的流动典型曲线,现场数据验证表明该模型具有良好的实用性。研究结果表明:该模型适用于不同注汽参数下同心双管井筒中热物性参数的分布预测,并可对海上SAGD及多元热流体吞吐的注汽参数进行优化;无接箍油管与环形空间的较小温差即可导致大量热能流动,引起温度和过热度迅速变化;海水流动对井筒热损失有显著影响;随着非凝结气质量分数增加,井筒内温度和过热度均下降。