[发明专利]注汽锅炉出口的蒸汽热力参数的计算方法及其装置

说明书

本申请公开一种地面输气管线锅炉出口的蒸汽热力参数的计算方法及其装置，所述计算方法包括：获取计算参数，所述计算参数包括：注汽井口蒸汽温度、干度，地面管线参数，地面管线外环境参数；根据所述计算参数，迭代计算注汽锅炉出口至注汽井口蒸汽的热损失量；忽略地面管线内压力、重力变化的条件下根据能量平衡定律建立能量控制方程，确定注汽锅炉出口处蒸汽的干度。

技术领域

本发明涉及石油开采领域中的稠油热采领域，特别涉及一种地面输气管线的注汽锅炉出口的蒸汽热力参数的计算方法及其装置。

背景技术

稠油是指地层条件下粘度大于50mp·s(毫帕·秒)，或油层温度下脱气原油粘度为1000至10000mp·s的高粘度重质原油。由于稠油粘度大，因此流动性能较差，甚至在某些油层条件下不能流动，给稠油的开采带来了困难。在油田的石油开采中，由于稠油具有特殊的高粘度和高凝固点的特性，在储层和井筒中流动性差，常规开采采收率低，即无法保证正常的经济产量。为了保证合理的采收率，往往通过降低原油的粘度来采油。

注蒸汽热力开采稠油技术可以降低稠油黏度，改善流度比，降低残余油饱和度，提高驱油效率。注蒸汽热力开采稠油技术所用的高温高压蒸汽是在注汽站中产生，然后通过地面管线输送至井口，再由井口通过井筒注入地层。蒸汽在运移过程中不可避免存在热量损失，为了保证到达井底蒸汽保留较高的干度，达到较好的注汽效果，注汽锅炉出口蒸汽热力参数的设计至关重要。

现有方法均是以注汽锅炉出口为起点计算井口蒸汽参数，进而计算蒸汽到达井底时热力学参数，本发明提供了一种已知井口蒸汽所需的压力、温度、干度以及注汽速率，预算实现该井口蒸汽参数条件下，锅炉出口蒸汽需要达到的压力、温度、干度，并计算在注汽过程中整个地面管线的蒸汽参数的变化，为锅炉蒸汽注入参数设计提供可靠依据。

发明内容

本发明的目的是提供一种地面输气管线的注汽锅炉出口的蒸汽热力参数的计算方法及其装置，以能够确定注汽锅炉出口的蒸汽热力参数，从而为锅炉蒸汽注入参数设计提供可靠依据。

为达到上述目的，本发明提供一种注汽锅炉出口的蒸汽热力参数的计算方法，包括：

获取计算参数，所述计算参数包括：注汽井口蒸汽压力、温度、干度，地面管线参数，地面管线外环境参数；

根据所述计算参数，迭代计算注汽锅炉出口至注汽井口蒸汽的热损失量；

忽略地面管线内压力、重力变化的条件下根据能量平衡定律建立能量控制方程，确定地面管线注汽锅炉出口处蒸汽的干度。

作为一种优选的实施方式，所述计算注汽锅炉出口至注汽井口蒸汽的热损失量包括：

设定所述管线上的预设绝热层外表面温度；

通过所述预设绝热层外表面温度计算所述管线总热阻，通过所述管线总热阻计算管线输气沿程热损失；根据所述管线输气沿程热损失计算绝热层外表面温度；

反复迭代，当所述绝热层外表面温度计算值与设定值满足第一预定精度时，确定所述管线绝热层外表面温度，以获得注汽锅炉出口至注汽井口蒸汽的热损失。

作为一种优选的实施方式，采用如下的计算公式计算单位长度地面管线中的热损失：

上式中，q为单位时间内，单位长度地面管线中的热损失，单位千卡/(小时·米)；T_s为蒸汽温度，单位摄氏度；T_a为环境温度，单位摄氏度；R为单位长度地面管线中的总热阻值，单位(米·小时·摄氏度)/千卡。

作为一种优选的实施方式，所述计算地面管线总热阻包括：

地面管线的总热阻R，根据下述公式进行计算：