[发明专利]一种井筒热损失的确定方法

说明书

技术领域

本发明涉及注蒸汽采油领域，尤其涉及一种井筒热损失的确定方法。

背景技术

在石油开采技术中，直接从油井中开采出来未加工的石油为原油，不同品种的原油黏度一般是不同的。其中，稠油是指沥青质和胶质含量较高、黏度较大的原油。实践表明，稠油的黏度一般会随着温度的变化发生显著的改变。随着温度的升高，稠油的黏度一般会降低，所以对超稠油的开采、输送一般需要利用热力手段来降低超稠油的黏度，例如采用注蒸汽开采技术进行超稠油的开采。目前，稠油开采的主要方式为注蒸汽开采，包括蒸汽吞吐和蒸汽驱两种方式，利用注入的湿饱和蒸汽热量来加热油层，降低稠油黏度，以自喷和机械举升方式将稠油输送至地面。

注蒸汽采油的井筒结构剖面结构如图1所示，向井筒中注入蒸汽以后，由于井筒中油管壁、套管壁及水泥环之间存在热传导，环空层存在热对流和热辐射，使得井筒中的热量沿径向流向地层，从而产生热损失。

在注蒸汽采油过程中，井筒中热损失的大小直接决定着注入井筒底部的是蒸汽还是饱和水，从而决定着加热效果的好坏。辽河油田作为国内主要稠油生产基地，注汽系统能耗占稠油生产总能耗的80%，其中，井筒等注汽管线的热损失能耗占稠油生产总能耗的26.36%。因此，计算井筒热损失具有非常重要的意义，基于计算出的井筒热损失，可以提出减少热损失的措施，从而提高注蒸汽采油的加热效果。

在井筒热损失的计算方法中，现有技术的计算方法是：先设定一个总传热系数，根据该总传热系数来计算油管温度、套管温度等参数，再根据上述计算得到的油管温度、套管温度等参数来修正总传热系数，不断进行迭代，当相邻两次计算得到的总传热系数接近时，迭代结束，并将最后一次计算得到的总传热系数确定为井筒的总传热系数，再根据上述确定的井筒的总传热系数计算井筒的热损失。然而，上述计算方法将井筒的整个深度作为一个整体来继续计算，没有考虑到随着井筒深度的不同，井筒中蒸汽温度等因素会发生变化，井筒热损失相应地也会发生变化，因此上述方法的计算结果不准确。同时，该计算方法在迭代三四次后，会出现隔热层外壁温度小于套管内壁温度的现象，该现象不符合自然规律，则迭代不收敛，无法继续进行迭代计算。

发明内容

本发明的目的是提供一种井筒热损失的确定方法，以实现井筒的热损失计算结果准确。

本发明提供一种井筒热损失的确定方法，包括：

S1：读入计算参数；

S2：根据所述参数计算井筒中半径方向环空部分以外各处的热阻值和井筒单元径向热损失上限值；

S3：根据所述上限值设置井筒单元径向热损失初始值；

S4：将所述初始值作为第一当前值；将计算井口位置至其下预订步长位置作为第二当前值；

S5：基于第一当前值、第二当前值和S2中环空部分以外各处的热阻值，计算当前总热阻值；

S6：基于当前总热阻值确定第三当前值；

S7：将S6中的第一当前值更新为第三当前值；将S6中的第二当前值增加预定步长，并将第二当前值更新为该增加预定步长后的值；

S8：循环执行S5～S7，直至S7中更新后的第二当前值大于或等于井筒的深度；

S9：对每次执行S6所得的第三当前值求和，所述求和结果确定为井筒热损失。

所述S5中计算当前总热阻值，具体包括：

S51：计算第二当前值的地层平均温度、平均压力、饱和蒸汽平均温度；

S52：根据S51的结果计算第二当前值径向不同位置处的温度；

S53：根据S52的结果计算第二当前值环空自然对流传热系数和环空辐射传热系数；

S54：根据所述环空自然对流传热系数和环空辐射传热系数计算环空热对流热阻值；

S55：根据所述环空热对流热阻值和S2中环空部分以外各处的热阻值计算当前总热阻值。

所述S51中计算第二当前值的地层平均温度、平均压力、饱和蒸汽平均温度，具体如下：

所述地层平均温度的计算公式为：

T_e=(b_k+b_k-1)/2

上式中，b_k表示井口其下k倍步长处的地层温度，单位为摄氏度；b_k-1表示井口其下（k-1）倍步长处的地层温度，单位为摄氏度；b_k的计算公式为：

b_k=(b_k-1+a1×dl)