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井筒內熱力參數計算方法及裝置.pdf

摘要
申請專利號:

CN201510504682.4

申請日:

2015.08.17

公開號:

CN105160161A

公開日:

2015.12.16

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||實質審查的生效IPC(主分類):G06F 19/00申請日:20150817|||公開
IPC分類號: G06F19/00(2011.01)I 主分類號: G06F19/00
申請人: 中國石油天然氣股份有限公司
發明人: 楊清玲; 何金寶; 呂孝明; 朱靜; 徐宇; 金璐; 馮紫微; 鄒楊; 霍艷皎; 周軼青; 蔣國慶; 李復
地址: 100007北京市東城區東直門北大街9號
優先權:
專利代理機構: 北京三友知識產權代理有限公司11127 代理人: 黨曉林
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201510504682.4

授權公告號:

||||||

法律狀態公告日:

2018.08.10|||2016.01.13|||2015.12.16

法律狀態類型:

授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明公開了一種井筒內熱力參數計算方法及裝置,所述方法包括:獲取計算參數,所述計算參數包括:測點蒸汽的壓力、溫度,相鄰兩個測點間的距離;根據所述計算參數,將相鄰兩個測點的蒸汽壓力、溫度進行線性化處理,確定沿著井筒內相鄰測點間任意位置蒸汽的壓力、溫度。本發明所述的井筒內熱力參數計算方法及裝置,能夠實現準確計算井筒內任意位置的蒸汽熱力參數。

權利要求書

權利要求書
1.  一種井筒內熱力參數計算方法,其特征在于,其包括:
獲取計算參數,所述計算參數包括:測點蒸汽的壓力、溫度,相鄰兩個測點間的距離;
根據所述計算參數,將相鄰兩個測點的蒸汽壓力、溫度進行線性化處理,確定沿著井筒內相鄰測點間任意位置蒸汽的壓力、溫度。

2.  如權利要求1所述的方法,其特征在于,所述根據所述測點參數,將相鄰兩個測點的蒸汽壓力、溫度進行線性化處理,確定沿著井筒內相鄰測點間任意位置蒸汽的壓力、溫度包括:
建立蒸汽沿井筒注入過程中壓力、溫度的計算方程:
(p-pi)/(pi+1-pi)=(z-zi)/(zi+1-zi)
(T-Ti)/(Ti+1-Ti)=(z-zi)/(zi+1-zi)
上式中,p為井筒內蒸汽在第i個與第i+1個測點間任意位置壓力,pi為井筒內蒸汽在第i個測點處壓力,pi+1為井筒內蒸汽在第i+1個測點處壓力,單位均為兆帕;T為井筒內蒸汽在第i個與第i+1個測點間任意位置溫度,Ti為井筒內蒸汽在第i個測點處溫度,Ti+1為井筒內蒸汽在第i+1個測點處溫度,單位均為攝氏度;z為第i個與第i+1個測點間井筒任意深度,zi為第i個測點深度,zi+1為第i+1個測點深度,單位均為米;i=0,1,…,N;N為實測數據個數,已知量;
根據如下公式確定井筒內相鄰測點間任意位置蒸汽壓力:
p=pi+(pi+1-pi)(z-zi)/(zi+1-zi)
上式中,p為井筒內蒸汽在第i個與第i+1個測點間任意位置壓力,pi為井筒內蒸汽在第i個測點處壓力,pi+1為井筒內蒸汽在第i+1個測點處壓力,單位均為兆帕;z為第i個與第i+1個測點間井筒任意深度,zi為第i個測點深度,zi+1為第i+1個測點深度,單位均為米;i=0,1,…,N;N為實測數據個數,已知量;
根據如下公式確定井筒內相鄰測點間任意位置蒸汽溫度:
T=Ti+(Ti+1-Ti)(z-zi)/(zi+1-zi)
上式中,T為井筒內蒸汽在第i個與第i+1個測點間任意位置溫度,Ti為井筒內蒸汽在第i個測點處溫度,Ti+1為井筒內蒸汽在第i+1個測點處溫度,單位均為攝氏度;z為第i個與第i+1個測點間井筒任意深度,zi為第i個測點深度,zi+1為第i+1個測點深度,單位均為米;i=0,1,…,N;N為實測數據個數,已知量。

3.  一種井筒內熱力參數計算方法,其特征在于,其包括:
獲取計算參數,所述計算參數包括:井口的蒸汽干度,測點蒸汽的壓力、溫度,相鄰兩個測點間的距離、井筒結構參數、環境參數;
根據所述測點蒸汽的壓力、溫度,相鄰兩個測點間的距離,將相鄰兩個測點的蒸汽壓力、溫度進行線性化處理,確定沿著井筒內相鄰測點間任意位置蒸汽的壓力、溫度;
根據所述相鄰兩個測點間的距離在所述井筒長度上劃分井筒微元段,建立能量控制方程,以所述井口的蒸汽干度作為初始條件,通過相互耦合的熱損失、溫度、干度迭代計算,確定井筒任意位置處蒸汽的干度、熱損失。

4.  如權利要求3所述的方法,其特征在于:所述確定井筒任意位置處蒸汽的干度、熱損失包括以下步驟:
設定所述井筒微元段蒸汽的干度降、井筒微元段總傳熱系數;
通過所述井筒微元段總傳熱系數計算所述井筒微元段總熱阻,通過所述井筒微元段總熱阻計算井筒微元段蒸汽熱損失;
反復迭代,當所述井筒微元段總傳熱系數計算值與設定值滿足第一預定精度時,確定所述井筒微元段總傳熱系數,以獲得所述井筒微元段蒸汽熱損失;
根據能量平衡定律計算蒸汽干度,反復迭代,當所述井筒微元段蒸汽干度降計算值與設定值之間滿足第二預定精度時,確定所述井筒微元段蒸汽的干度降;
循環計算至整個井筒,確定井筒任意位置處蒸汽的干度、熱損失。

5.  如權利要求4所述的方法,其特征在于,所述根據能量平衡定律計算干度包括:
建立如下能量控制方程:
G[(hg-hl)dxdz+dhldTdTdz+(dhgdT-dhldT)dTdzx+G2A21ρmddz(1ρm)+gsinθ]+q=0]]>
將井口蒸汽干度x0作為初始條件,求解上述方程,得到井筒任意位置蒸汽干度計算表達式:
x=e-C2C1z[-C3C2eC2C1z+x0+C3C2]]]>
其中,
C1=G(hg-hl)
C2=G[(dhgdT-dhldT)dTdz]]]>
C3=q+G[dhldTdTdz+G2A21ρmddz(1ρm)+gsinθ]]]>
上式中,hg為飽和蒸汽的焓,hl為飽和水的焓,單位均為千卡/千克;x為蒸汽干度;G為飽和蒸汽質量流量,單位千克/小時;q為單位時間內,單位長度井筒熱損失,單位千卡/(小時·米);ρm為飽和濕蒸汽密度,單位千克/立方米;A為井筒橫截面積,單位平方米;θ為井筒傾角,單位度;
所述飽和水的焓hl與蒸汽溫度T的關系式如下:

所述飽和蒸汽的焓hg與蒸汽溫度T的關系式如下:
hg=12500+1.88T-3.7×10-6T3.2
所述ρm飽和濕蒸汽的平均密度計算公式如下:
ρm=Hgρg+(1-Hg)ρl
上式中ρl為飽和水的密度,其與蒸汽溫度T的關系式如下:
ρl=0.9967-4.615×10-5T-3.063×10-6T2
上式中ρg為飽和蒸汽的密度,其計算公式如下:
ρg=2.196pZg(T+273.15)]]>
上式中,T為蒸汽溫度,單位攝氏度;p為蒸汽壓力,單位兆帕;
Zg為飽和蒸汽的壓縮因子,其與蒸汽溫度T的關系式如下:
Zg=1.012-4.461×10-4T+2.98×10-6T2-1.663×10-8T3
Hg為飽和蒸汽的體積含汽率,其計算公式如下:
Hg=xx+(1-x)ρgρl]]>
上式中,x為蒸汽干度,無因次量;ρg為飽和蒸汽的密度,單位千克/立方米;ρl為飽和水的密度,單位千克/立方米。

6.  如權利要求4所述的方法,其特征在于,所述井筒微元段中的熱損失包括:油管中心至水泥環外緣傳遞的熱損失、水泥環外緣至地層傳遞的熱損失,
所述確定井筒微元段熱損失根據油管中心至水泥環外緣傳遞的熱量等于水泥環外緣至地層傳遞的熱量,建立熱量傳遞連續性方程:dQ1=dQ2。

7.  如權利要求6所述的方法,其特征在于:
所述油管中心至水泥環外緣熱損失計算公式為:
dQ1=Ts-ThRdz]]>
其中:
R=12πr2[r2hfr1+r2hpr1+r2λtublnr2r1+r2λinslnr3r2+r2λtublnr4r3+r2hfcr4+r2λcaslnrcorci+r2λcemlnrhrco]]]>
上式中,dQ1為單位時間內dz長度井筒上的熱量變化,單位千卡/(小時);Ts為蒸汽溫度,單位攝氏度;Th為水泥環外緣處溫度,單位攝氏度;R為dz長度井筒上的熱阻,單位[千卡/(米·小時·攝氏度)]-1;dz為井筒長度,單位米;hf為液膜層對流換熱系數,hp為污垢層對流換熱系數,hfc為環形空間內傳熱系數,單位均為千卡/(平方米·小時·攝氏度);λtub為隔熱油管導熱系數,λins為絕熱層材料導熱系數,λcas為套管導熱系數,λcem為水泥環導熱系數,單位均為千卡/(米·小時·攝氏度);r1為隔熱油管內管內半徑,r2為隔熱油管內管外半徑,r3為隔熱油管外管內半徑,r4為隔熱油管外管外半徑,rco為套管外半徑,rci為套管內半徑,rh為水泥環外半徑,單位均為米;
所述環形空間內傳熱系數包括自然對流換熱系數和輻射換熱系數,計算公式如下:
hfc=hr+hc
所述環形空間內輻射換熱系數的計算公式如下:
hr=σ[1ϵ4+r4rci(1ϵci-1)][(T4+273.15)2+(Tci+273.15)2]×[(T4+273.15)+(Tci+273.15)]]]>
上式中,σ為斯蒂芬-玻爾茲曼常數,其值為σ=4.8755.67×10-8千卡/(平方米·小時·開爾文4);ε4為隔熱油管外管外壁黑度,已知量;εci套管內壁黑度,已知量;T4為隔熱油管外管外壁溫度,單位攝氏度;Tci為套管內壁溫度,單位攝氏度;
所述環形空間內自然對流傳導系數的計算公式如下:
hc=0.049(GrPr)0.333Pr0.074λhar4lnrcir4]]>
其中:
Gr=1012(rci-r4)3an2βan(T4-Tci)μan2]]>
Pr=3.6Canμanλha]]>
上式中,g為重力加速度,單位米/平方秒;ρan為環形空間流體在平均溫度下的密度,單位克/立方厘米;βan為環形空間流體的體積熱膨脹系數,βan=1/Tan*,Tan*=Tan+273,1/K;Tan為環形空間流體平均溫度,Tan=(T4+Tci)/2,單位攝氏度;μan為環形空間流體在平均溫度下粘度,單位厘泊;Can為環形空間流體在平均溫度下的熱容量,單位千卡/(千克·攝氏度);λha為環形空間中流體在平均溫度下的導熱系數,單位千卡/(平方米·小時·攝氏度);
所述水泥環外緣至地層熱損失計算公式如下:
dQ2=2πλe(Th-Te)f(t)dz]]>
上式中,Te為初始地層溫度,Te=Tm+a·z,Tm為地表溫度,Th為水泥環與地層交界面的溫度,單位均為攝氏度;a為地溫梯度,攝氏度/米;z為井深,米;λe為地層導熱系數,千卡/(平方米·小時·攝氏度);f(t)為無因次地層導熱時間函數;
所述無因次地層導熱時間函數根據注汽時間不同進行選取:
當注汽時間不小于7天時,f(t)采用Ramey經驗公式,如下:
f(t)=ln(2αtrh)-0.29]]>
上式中,α為熱擴散系數,平方米/小時;t為注汽時間,小時;rh為井軸到水泥環外緣的距離,米;
當注汽時間小于7天時,f(t)采用劉文章經驗公式,如下:
當K’=0.1時,
f(t,K)=ln2t+1ln32t-4t2-0.285]]>
當K’≠0.1時,
f(t,K)=f(t,0.1)&CenterDot;(1-0.1K)0.01<K<0.1f(t,0.1)&CenterDot;(1+0.043K)0.1<K<0.5]]>
上式中,t’=αt/rh2,量綱為一的時間;K’=r1U/λe,量綱為一的導熱系數;
將所述油管中心至水泥環外緣傳遞的熱損失、水泥環外緣至地層傳遞的熱損失代入所述熱量傳遞連續性方程以獲得各個未知量,包括:
水泥環外緣溫度,其計算公式為:
Th=λeTe+Tsr2Uf(t)r2Uf(t)+λet&GreaterEqual;7d]]>
Th=λeTe+Tsr2Uf(t,K)r2Uf(t,K)+λet<7d]]>
上式中,λe為地層導熱系數,單位千卡/(米·小時·攝氏度);Te為初始地層溫度,單位攝氏度;Ts為所述蒸汽溫度,單位攝氏度;r2為所述隔熱油管內管外半徑,單位米;f(t)為所述無因次地層導熱時間函數;U為油管中心至水泥環外緣總傳熱系數,單位千卡/(平方米·小時·攝氏度),其計算公式如下:
U=&lsqb;r2hfr1+r2hpr1+r2λtublnr2r1+r2λinslnr3r2+r2λtublnr4r3+r2r4(hc+hr)+r2λcaslnrcorci+r2λcemlnrhrco&rsqb;-1]]>
上式中,hf為液膜層對流換熱系數,hp為污垢層對流換熱系數,hc環形空間內自然對流換熱系數,hr環形空間內輻射換熱系數,單位均為千卡/(平方米·小時·攝氏度);λtub為隔熱油管導熱系數,λins為絕熱層材料導熱系數,λcas為套管導熱系數,λcem為水泥環導熱系數,單位均為千卡/(米·小時·攝氏度);r1為隔熱油管內管內半徑,r2為隔熱油管內管外半徑,r3為隔熱油管外管內半徑,r4為隔熱油管外管外半徑,rco為套管外半徑,rci為套管內半徑,rh為水泥環外半徑,單位均為米;
所述套管內表面溫度Tci計算公式為:
Tci=Th+r2U(Ts-Th)(1λcaslnrcorci+1λcemlnrhrco)]]>
上式中,Tci為套管內壁溫度,Th為水泥環外緣溫度,Ts為井筒內蒸汽溫度,單位均為攝氏度;r2為隔熱油管內管外半徑,rco為套管外半徑,rci為套管內半徑,rh為水泥環外半徑,單位均為米;λcas為套管導熱系數,λcem為水泥環導熱系數,單位均為千卡/(米·小時·攝氏度);U為油管中心至水泥環外緣總傳熱系數,單位千卡/(平方米·小時·攝氏度);
所述隔熱油管外管外壁溫度T4計算公式為:
T4=Ts-r2U(Ts-Th)(1hfr1+1hpr1+1λtublnr2r1+1λinslnr3r2+1λtublnr4r3)]]>
上式中,T4為隔熱管外管外壁溫度,Th為水泥環外緣溫度,Ts為井筒內蒸汽溫度,單位均為攝氏度;hf為液膜層對流換熱系數,hp為污垢層對流換熱系數,單位均為千卡/(平方米·小時·攝氏度);λtub為隔熱油管導熱系數,λins為絕熱層材料導熱系數,單位均為千卡/(米·小時·攝氏度);r1為隔熱油管內管內半徑,r2為隔熱油管內管外半徑,r3為隔熱油管外管內半徑,r4為隔熱油管外管外半徑,單位均為米;U為油管中心至水泥環外緣總傳熱系數,單位千卡/(平方米·小時·攝氏度);
將所述獲得的未知量分別代入所述油管中心至水泥環外緣熱損失計算公式、所述水泥環外緣至地層熱損失計算公式,以確定井筒內蒸汽注入過程中熱損失。

8.  如權利要求3所述的方法,其特征在于:所述根據測點蒸汽的壓力、溫度,相鄰兩個測點間的距離,將相鄰兩個測點的蒸汽壓力、溫度進行線性化處理,確定沿著井筒內相鄰測點間任意位置蒸汽的壓力、溫度包括:
建立蒸汽沿井筒注入過程中壓力、溫度的計算方程:
(p-pi)/(pi+1-pi)=(z-zi)/(zi+1-zi)
(T-Ti)/(Ti+1-Ti)=(z-zi)/(zi+1-zi)
上式中,p為井筒內蒸汽在第i個與第i+1個測點間任意位置壓力,pi為井筒內蒸汽在第i個測點處壓力,pi+1為井筒內蒸汽在第i+1個測點處壓力,單位均為兆帕;T為井筒內蒸汽在第i個與第i+1個測點間任意位置溫度,Ti為井筒內蒸汽在第i個測點處溫度,Ti+1為井筒內蒸汽在第i+1個測點處溫度,單位均為攝氏度;z為第i個與第i+1個測點間井筒任意深度,zi為第i個測點深度,zi+1為第i+1個測點深度,單位均為米;i=0,1,…,N;N為實測數據個數,已知量;
根據如下公式確定井筒內相鄰測點間任意位置蒸汽壓力:
p=pi+(pi+1-pi)(z-zi)/(zi+1-zi)
上式中,p為井筒內蒸汽在第i個與第i+1個測點間任意位置壓力,pi為井筒內蒸汽在第i個測點處壓力,pi+1為井筒內蒸汽在第i+1個測點處壓力,單位均為兆帕;z為第i個與第i+1個測點間井筒任意深度,zi為第i個測點深度,zi+1為第i+1個測點深度,單位均為米;i=0,1,…,N;N為實測數據個數,已知量;
根據如下公式確定井筒內相鄰測點間任意位置蒸汽溫度:
T=Ti+(Ti+1-Ti)(z-zi)/(zi+1-zi)
上式中,T為井筒內蒸汽在第i個與第i+1個測點間任意位置溫度,Ti為井筒內蒸汽在 第i個測點處溫度,Ti+1為井筒內蒸汽在第i+1個測點處溫度,單位均為攝氏度;z為第i個與第i+1個測點間井筒任意深度,zi為第i個測點深度,zi+1為第i+1個測點深度,單位均為米;i=0,1,…,N;N為實測數據個數,為已知量。

9.  一種井筒內熱力參數計算裝置,其特征在于,其包括:
計算參數獲取模塊,用于獲取計算參數,所述計算參數包括:測點蒸汽的壓力、溫度,相鄰兩個測點間的距離;
壓力溫度確定模塊,用于根據所述計算參數,將相鄰兩個測點的蒸汽壓力、溫度進行線性化處理,確定沿著井筒內相鄰測點間任意位置蒸汽的壓力、溫度。

10.  一種井筒內熱力參數計算裝置,其特征在于,其包括:
計算參數獲取模塊,用于獲取計算參數,所述計算參數包括:井口的蒸汽干度,測點蒸汽的壓力、溫度,相鄰兩個測點間的距離、井筒結構參數、環境參數;
壓力溫度確定模塊,用于根據所述測點蒸汽的壓力、溫度,相鄰兩個測點間的距離,將相鄰兩個測點的蒸汽壓力、溫度進行線性化處理,確定沿著井筒內相鄰測點間任意位置蒸汽的壓力、溫度;
干度熱損失確定模塊,用于根據所述相鄰兩個測點間的距離在所述井筒長度上劃分井筒微元段,建立能量控制方程,以所述井口的蒸汽干度作為初始條件,通過相互耦合的熱損失、溫度、干度迭代計算,確定井筒任意位置處蒸汽的干度、熱損失。

說明書

說明書井筒內熱力參數計算方法及裝置
技術領域
本發明涉及石油開采領域中的稠油熱采領域,特別涉及一種井筒內熱力參數計算方法及裝置。
背景技術
稠油是指地層條件下粘度大于50mp·s(毫帕·秒),或油層溫度下脫氣原油粘度為1000至10000mp·s的高粘度重質原油。由于稠油粘度大,因此流動性能較差,甚至在某些油層條件下不能流動,給稠油的開采帶來了困難。在油田的石油開采中,由于稠油具有特殊的高粘度和高凝固點的特性,在儲層和井筒中流動性差,常規開采采收率低,即無法保證正常的經濟產量。為了保證合理的采收率,往往通過降低原油的粘度來采油。
由于稠油的粘度對溫度非常敏感,隨著溫度增加,粘度極大降低,流動阻力減小,因此為了開采稠油,目前常用的開采稠油的方式之一為注蒸汽熱采技術,包括蒸汽吞吐、蒸汽驅、SAGD(蒸汽輔助重力泄油技術)。具體的,所述注蒸汽熱采技術主要是通過將鍋爐產生的高溫高壓濕飽和蒸汽,經過地面管線傳輸至井口、再由井口通過井筒傳輸后注入稠油油層,以達到降低稠油粘度的目的。
蒸汽的壓力、溫度、干度等熱力參數會由于井筒輸送過程中的產生的熱損失和壓力損失而發生變化。
其中熱損失的大小直接影響了注入井筒底部的蒸汽的熱力狀態,從而決定注蒸汽熱采效果的好壞。所述干度是指每千克濕蒸汽中含有干蒸汽的質量百分數的大小,對于注蒸汽熱采而言,干度越大,越有利于提高注蒸汽熱采的效果。在注蒸汽熱采時,需要計算井筒內蒸汽的熱力參數:壓力、溫度、干度、熱損失,基于計算出的熱力參數,對井筒進行改進,以最大限度地減小蒸汽運移過程中的熱量損失,提高蒸汽干度,從而提高注蒸汽開采稠油的效果。
在井筒內蒸汽熱力參數計算方法中,通常采用的技術是根據動量守恒定律建立井筒中蒸汽壓降梯度的控制方程。然后根據飽和蒸汽溫度壓力一一對應的關系計算蒸汽溫度。然而,實際生產中發現,上述壓力、以及依托與壓力計算得到的溫度的計算結果與現場監測資料中的溫度和壓力有較大偏差。進一步的,現有的技術方法中,其干度、熱損失求解公式僅依托于井筒內蒸汽壓力,當壓力出現較大誤差時,相應地,干度、熱損失也很容易使結果偏離真 實值。因此,有必要提出能夠準確計算井筒內熱力參數的方法和裝置。
發明內容
本發明的目的是提供一種井筒內熱力參數計算方法及裝置,能夠實現準確計算井筒內任意位置的蒸汽熱力參數。
本發明的上述目的可采用下列技術方案來實現:
一種井筒內熱力參數計算方法,其包括;
獲取計算參數,所述計算參數包括:測點蒸汽的壓力、溫度,相鄰兩個測點間的距離;
根據所述計算參數,將相鄰兩個測點的蒸汽壓力、溫度進行線性化處理,確定沿著井筒內相鄰測點間任意位置蒸汽的壓力、溫度。
在優選的實施方式中,所述根據所述測點參數,將相鄰兩個測點的蒸汽壓力、溫度進行線性化處理,確定沿著井筒內相鄰測點間任意位置蒸汽的壓力、溫度包括:
建立蒸汽沿井筒注入過程中壓力、溫度的計算方程:
(p-pi)/(pi+1-pi)=(z-zi)/(zi+1-zi)
(T-Ti)/(Ti+1-Ti)=(z-zi)/(zi+1-zi)
上式中,p為井筒內蒸汽在第i個與第i+1個測點間任意位置壓力,pi為井筒內蒸汽在第i個測點處壓力,pi+1為井筒內蒸汽在第i+1個測點處壓力,單位均為兆帕;T為井筒內蒸汽在第i個與第i+1個測點間任意位置溫度,Ti為井筒內蒸汽在第i個測點處溫度,Ti+1為井筒內蒸汽在第i+1個測點處溫度,單位均為攝氏度;z為第i個與第i+1個測點間井筒任意深度,zi為第i個測點深度,zi+1為第i+1個測點深度,單位均為米;i=0,1,…,N;N為實測數據個數,已知量;
根據如下公式確定井筒內相鄰測點間任意位置蒸汽壓力:
p=pi+(pi+1-pi)(z-zi)/(zi+1-zi)
上式中,p為井筒內蒸汽在第i個與第i+1個測點間任意位置壓力,pi為井筒內蒸汽在第i個測點處壓力,pi+1為井筒內蒸汽在第i+1個測點處壓力,單位均為兆帕;z為第i個與第i+1個測點間井筒任意深度,zi為第i個測點深度,zi+1為第i+1個測點深度,單位均為米;i=0,1,…,N;N為實測數據個數,已知量;
根據如下公式確定井筒內相鄰測點間任意位置蒸汽溫度:
T=Ti+(Ti+1-Ti)(z-zi)/(zi+1-zi)
上式中,T為井筒內蒸汽在第i個與第i+1個測點間任意位置溫度,Ti為井筒內蒸汽在第i 個測點處溫度,Ti+1為井筒內蒸汽在第i+1個測點處溫度,單位均為攝氏度;z為第i個與第i+1個測點間井筒任意深度,zi為第i個測點深度,zi+1為第i+1個測點深度,單位均為米;i=0,1,…,N;N為實測數據個數,已知量。
一種井筒內熱力參數計算方法,其包括:
獲取計算參數,所述計算參數包括:井口的蒸汽干度,測點蒸汽的壓力、溫度,相鄰兩個測點間的距離、井筒結構參數、環境參數;
根據所述測點蒸汽的壓力、溫度,相鄰兩個測點間的距離,將相鄰兩個測點的蒸汽壓力、溫度進行線性化處理,確定沿著井筒內相鄰測點間任意位置蒸汽的壓力、溫度;
根據所述相鄰兩個測點間的距離在所述井筒長度上劃分井筒微元段,建立能量控制方程,以所述井口的蒸汽干度作為初始條件,通過相互耦合的熱損失、溫度、干度迭代計算,確定井筒任意位置處蒸汽的干度、熱損失。
在優選的實施方式中,所述確定井筒任意位置處蒸汽的干度、熱損失包括以下步驟:
設定所述井筒微元段蒸汽的干度降、井筒微元段總傳熱系數;
通過所述井筒微元段總傳熱系數計算所述井筒微元段總熱阻,通過所述井筒微元段總熱阻計算井筒微元段蒸汽熱損失;
反復迭代,當所述井筒微元段總傳熱系數計算值與設定值滿足第一預定精度時,確定所述井筒微元段總傳熱系數,以獲得所述井筒微元段蒸汽熱損失;
根據能量平衡定律計算蒸汽干度,反復迭代,當所述井筒微元段蒸汽干度降計算值與設定值之間滿足第二預定精度時,確定井筒微元段蒸汽的干度降;
循環計算至整個井筒,確定井筒任意位置處蒸汽的干度、熱損失。
在優選的實施方式中,所述根據能量平衡定律計算蒸汽干度包括:
建立如下能量控制方程:
G&lsqb;(hg-hl)dxdz+dhldTdTdz+(dhgdT-dhldT)dTdzx+G2A21ρmdaz(1ρm)+gsinθ&rsqb;+q=0]]>
將井口蒸汽干度x0作為初始條件,求解上述方程,得到井筒任意位置蒸汽干度計算表達式:
x=e-C2C1z&lsqb;-C3C2eC2C1z+x0+C3C2&rsqb;]]>
其中
C1=G(hg-hl)
C2=G&lsqb;(dhgdT-dhldT)dTdz&rsqb;]]>
C3=q+G&lsqb;dhldTdTdz+G2A21ρmddz(1ρm)+gsinθ&rsqb;]]>
上式中,hg為飽和蒸汽的焓,hl為飽和水的焓,單位均為千卡/千克;x為蒸汽干度;G為飽和蒸汽質量流量,單位千克/小時;q為單位時間內,單位長度井筒熱損失,單位千卡/(小時·米);ρm為飽和濕蒸汽密度,單位千克/立方米;A為井筒橫截面積,單位平方米;θ為井筒傾角,單位度;
所述飽和水的焓hl與蒸汽溫度T的關系式如下:

所述飽和蒸汽的焓hg與蒸汽溫度T的關系式如下:
hg=12500+1.88T-3.7×10-6T3.2
所述ρm飽和濕蒸汽的平均密度計算公式如下:
ρm=Hgρg+(1-Hg)ρl
上式中ρl為飽和水的密度,其與蒸汽溫度T的關系式如下:
ρl=0.9967-4.615×10-5T-3.063×10-6T2
上式中ρg為飽和蒸汽的密度,其計算公式如下:
ρg=2.196pZg(T+273.15)]]>
上式中,T為蒸汽溫度,單位攝氏度;p為蒸汽壓力,單位兆帕;
Zg為飽和蒸汽的壓縮因子,其與蒸汽溫度T的關系式如下:
Zg=1.012-4.461×10-4T+2.98×10-6T2-1.663×10-8T3
Hg為飽和蒸汽的體積含汽率,其計算公式如下:
Hg=xx+(1-x)ρgρl]]>
上式中,x為蒸汽干度,無因次量;ρg為飽和蒸汽的密度,單位千克/立方米;ρl為飽和水的密度,單位千克/立方米。
在優選的實施方式中,所述井筒微元段中的熱損失包括:油管中心至水泥環外緣傳遞的熱損失、水泥環外緣至地層傳遞的熱損失,
所述確定井筒微元段熱損失根據油管中心至水泥環外緣傳遞的熱量等于水泥環外緣至地層傳遞的熱量,建立熱量傳遞連續性方程:dQ1=dQ2。
在優選的實施方式中,所述油管中心至水泥環外緣熱損失計算公式為:
dQ1=Ts-ThRdz]]>
其中:
R=12πr2&lsqb;r2hfr1+r2hpr1+r2λtublnr2r1+r2λinslnr3r2+r2λtublnr4r3+r2hfcr4+r2λcaslnrcorci+r2λcemlnrhrco&rsqb;]]>
上式中,dQ1為單位時間內dz長度井筒上的熱量變化,單位千卡/(小時);Ts為蒸汽溫度,單位攝氏度;Th為水泥環外緣處溫度,單位攝氏度;R為dz長度井筒上的熱阻,單位[千卡/(米·小時·攝氏度)]-1;dz為井筒長度,單位米;hf為液膜層對流換熱系數,hp為污垢層對流換熱系數,hfc為環形空間內傳熱系數,單位均為千卡/(平方米·小時·攝氏度);λtub為隔熱油管導熱系數,λins為絕熱層材料導熱系數,λcas為套管導熱系數,λcem為水泥環導熱系數,單位均為千卡/(米·小時·攝氏度);r1為隔熱油管內管內半徑,r2為隔熱油管內管外半徑,r3為隔熱油管外管內半徑,r4為隔熱油管外管外半徑,rco為套管外半徑,rci為套管內半徑,rh為水泥環外半徑,單位均為米;
所述環形空間內傳熱系數包括自然對流換熱系數和輻射換熱系數,計算公式如下:
hfc=hr+hc
所述環形空間內輻射換熱系數的計算公式如下:
hr=σ&lsqb;1&epsiv;4+r4rci(1&epsiv;ci-1)&rsqb;&lsqb;(T4+273.15)2+(Tci+273.15)2&rsqb;×&lsqb;(T4+273.15)+(Tci+273.15)&rsqb;]]>
上式中,σ為斯蒂芬-玻爾茲曼常數,其值為σ=4.8755.67×10-8千卡/(平方米·小時·開爾文4);ε4為隔熱油管外管外壁黑度,已知量;εci套管內壁黑度,已知量;T4為隔熱油管外管外壁溫度,單位攝氏度;Tci為套管內壁溫度,單位攝氏度;
所述環形空間內自然對流傳導系數的計算公式如下:
hc=0.049(GrPr)0.333Pr0.074λhar4lnrcir4]]>
其中:
Gr=1012(rci-r4)3an2βan(T4-Tci)μan2]]>
Pr=3.6Canμanλha]]>
上式中,g為重力加速度,單位米/平方秒;ρan為環形空間流體在平均溫度下的密度,單位克/立方厘米;βan為環形空間流體的體積熱膨脹系數,βan=1/Tan*,Tan*=Tan+273,1/K;Tan為環形空間流體平均溫度,Tan=(T4+Tci)/2,單位攝氏度;μan為環形空間流體在平均溫度下粘度,單位厘泊;Can為環形空間流體在平均溫度下的熱容量,單位千卡/(千克·攝氏度);λha為環形空間中流體在平均溫度下的導熱系數,單位千卡/(平方米·小時·攝氏度);
所述水泥環外緣至地層熱損失計算公式如下:
dQ2=2πλe(Th-Te)f(t)dz]]>
上式中,Te為初始地層溫度,Te=Tm+a·z,Tm為地表溫度,Th為水泥環與地層交界面的溫度,單位均為攝氏度;a為地溫梯度,攝氏度/米;z為井深,米;λe為地層導熱系數,千卡/(平方米·小時·攝氏度);f(t)為無因次地層導熱時間函數;
所述無因次地層導熱時間函數根據注汽時間不同進行選取:
當注汽時間不小于7天時,f(t)采用Ramey經驗公式,如下:
f(t)=ln(2αtrh)-0.29]]>
上式中,α為熱擴散系數,平方米/小時;t為注汽時間,小時;rh為井軸到水泥環外緣的距離,米;
當注汽時間小于7天時,f(t)采用劉文章經驗公式,如下:
當K’=0.1時,
f(t,K)=ln2t+1ln32t-4t2-0.285]]>
當K’≠0.1時,
f(t,K)=f(t,0.1)&CenterDot;(1-0.1K)0.01<K<0.1f(t,0.1)&CenterDot;(1+0.043K)0.1<K<0.5]]>
上式中,t’=αt/rh2,量綱為一的時間;K’=r1U/λe,量綱為一的導熱系數;
將所述油管中心至水泥環外緣傳遞的熱損失、水泥環外緣至地層傳遞的熱損失代入所述熱量傳遞連續性方程以獲得各個未知量,包括:
水泥環外緣溫度,其計算公式為:
Th=λeTe+Tsr2Uf(t)r2Uf(t)+λet&GreaterEqual;7d]]>
Th=λeTe+Tsr2Uf(t,K)r2Uf(t,K)+λet<7d]]>
上式中,λe為地層導熱系數,單位千卡/(米·小時·攝氏度);Te為初始地層溫度,單位攝氏度;Ts為所述蒸汽溫度,單位攝氏度;r2為所述隔熱油管內管外半徑,單位米;f(t)為所述無因次地層導熱時間函數;U為油管中心至水泥環外緣總傳熱系數,單位千卡/(平方米·小時·攝氏度),其計算公式如下:
U=&lsqb;r2hfr1+r2hpr1+r2λtublnr2r1+r2λinslnr3r2+r2λtublnr4r3+r2r4(hc+hr)+r2λcaslnrcorci+r2λcemlnrhrco&rsqb;-1]]>
上式中,hf為液膜層對流換熱系數,hp為污垢層對流換熱系數,hc環形空間內自然對流換熱系數,hr環形空間內輻射換熱系數,單位均為千卡/(平方米·小時·攝氏度);λtub為隔熱油管導熱系數,λins為絕熱層材料導熱系數,λcas為套管導熱系數,λcem為水泥環導熱系數,單位均為千卡/(米·小時·攝氏度);r1為隔熱油管內管內半徑,r2為隔熱油管內管外半徑,r3為隔熱油管外管內半徑,r4為隔熱油管外管外半徑,rco為套管外半徑,rci為套管內半徑,rh為水泥環外半徑,單位均為米;
所述套管內表面溫度Tci計算公式為:
Tci=Th+r2U(Ts-Th)(1λcaslnrcorci+1λcemlnrhrco)]]>
上式中,Tci為套管內壁溫度,Th為水泥環外緣溫度,Ts為井筒內蒸汽溫度,單位均為攝氏度;r2為隔熱油管內管外半徑,rco為套管外半徑,rci為套管內半徑,rh為水泥環外半徑,單位均為米;λcas為套管導熱系數,λcem為水泥環導熱系數,單位均為千卡/(米·小時·攝氏度);U為油管中心至水泥環外緣總傳熱系數,單位千卡/(平方米·小時·攝氏度);
所述隔熱油管外管外壁溫度T4計算公式為:
T4=Ts+r2U(Ts-Th)(1hfr1+1hpr1+1λtublnr2r1+1λinslnr3r2+1λtublnr4r3)]]>
上式中,T4為隔熱管外管外壁溫度,Th為水泥環外緣溫度,Ts為井筒內蒸汽溫度,單位均為攝氏度;hf為液膜層對流換熱系數,hp為污垢層對流換熱系數,單位均為千卡/(平方米·小時·攝氏度);λtub為隔熱油管導熱系數,λins為絕熱層材料導熱系數,單位均為千卡/(米·小 時·攝氏度);r1為隔熱油管內管內半徑,r2為隔熱油管內管外半徑,r3為隔熱油管外管內半徑,r4為隔熱油管外管外半徑,單位均為米;U為油管中心至水泥環外緣總傳熱系數,單位千卡/(平方米·小時·攝氏度);
將所述獲得的未知量分別代入所述油管中心至水泥環外緣熱損失計算公式、所述水泥環外緣至地層熱損失計算公式,以確定井筒內蒸汽注入過程中熱損失。
在優選的實施方式中,所述根據所述測點蒸汽的壓力、溫度,相鄰兩個測點間的距離,將相鄰兩個測點的蒸汽壓力、溫度進行線性化處理,確定沿著井筒內相鄰測點間任意位置蒸汽的壓力、溫度包括:
建立蒸汽沿井筒注入過程中壓力、溫度的計算方程:
(p-pi)/(pi+1-pi)=(z-zi)/(zi+1-zi)
(T-Ti)/(Ti+1-Ti)=(z-zi)/(zi+1-zi)
上式中,p為井筒內蒸汽在第i個與第i+1個測點間任意位置壓力,pi為井筒內蒸汽在第i個測點處壓力,pi+1為井筒內蒸汽在第i+1個測點處壓力,單位均為兆帕;T為井筒內蒸汽在第i個與第i+1個測點間任意位置溫度,Ti為井筒內蒸汽在第i個測點處溫度,Ti+1為井筒內蒸汽在第i+1個測點處溫度,單位均為攝氏度;z為第i個與第i+1個測點間井筒任意深度,zi為第i個測點深度,zi+1為第i+1個測點深度,單位均為米;i=0,1,…,N;N為實測數據個數,已知量;
根據如下公式確定井筒內相鄰測點間任意位置蒸汽壓力:
p=pi+(pi+1-pi)(z-zi)/(zi+1-zi)
上式中,p為井筒內蒸汽在第i個與第i+1個測點間任意位置壓力,pi為井筒內蒸汽在第i個測點處壓力,pi+1為井筒內蒸汽在第i+1個測點處壓力,單位均為兆帕;z為第i個與第i+1個測點間井筒任意深度,zi為第i個測點深度,zi+1為第i+1個測點深度,單位均為米;i=0,1,…,N;N為實測數據個數,已知量;
根據如下公式確定井筒內相鄰測點間任意位置蒸汽溫度:
T=Ti+(Ti+1-Ti)(z-zi)/(zi+1-zi)
上式中,T為井筒內蒸汽在第i個與第i+1個測點間任意位置溫度,Ti為井筒內蒸汽在第i個測點處溫度,Ti+1為井筒內蒸汽在第i+1個測點處溫度,單位均為攝氏度;z為第i個與第i+1個測點間井筒任意深度,zi為第i個測點深度,zi+1為第i+1個測點深度,單位均為米;i=0,1,…,N;N為實測數據個數,為已知量。
一種井筒內熱力參數計算裝置,其包括:
計算參數獲取模塊,用于獲取計算參數,所述計算參數包括:測點蒸汽的壓力、溫度,相鄰兩個測點間的距離;
壓力溫度確定模塊,用于根據所述計算參數,將相鄰兩個測點的蒸汽壓力、溫度進行線性化處理,確定沿著井筒內相鄰測點間任意位置蒸汽的壓力、溫度。
一種井筒內熱力參數計算裝置,其包括:
計算參數獲取模塊,用于獲取計算參數,所述計算參數包括:井口的蒸汽干度,測點蒸汽的壓力、溫度,相鄰兩個測點間的距離、井筒結構參數、環境參數;
壓力溫度確定模塊,用于根據所述井口的蒸汽干度,測點蒸汽的壓力、溫度,相鄰兩個測點間的距離,將相鄰兩個測點的蒸汽壓力、溫度進行線性化處理,確定沿著井筒內相鄰測點間任意位置蒸汽的壓力、溫度;
干度熱損失確定模塊,用于根據所述相鄰兩個測點間的距離在所述井筒長度上劃分井筒微元段,建立能量控制方程,以所述井口的蒸汽干度作為初始條件,通過相互耦合的熱損失、溫度、干度迭代計算,確定井筒任意位置處蒸汽的干度、熱損失。
本發明的特點和優點是:本發明所述井筒內蒸汽熱力參數計算方法,通過所述測點參數,將相鄰兩個測點的蒸汽壓力、溫度進行線性化處理,確定沿著井筒內相鄰測點間任意位置蒸汽的壓力、溫度,相對于現有的方式,根據動量守恒定律建立井筒中蒸汽壓降梯度的控制方程,然后求解整個井筒內蒸汽壓力而言,能夠在井筒某個位置蒸汽壓力出現突變,不符合壓力梯度方程時,通過相鄰兩個測點壓力參數對測點間的壓力進行約束,使得整個井筒內蒸汽壓力計算誤差得到有效控制。
此外,本發明所述溫度也通過獲取相鄰兩個測點蒸汽的溫度,將所述井筒內蒸汽溫度進行線性化處理,通過建立蒸汽沿井筒注入過程中溫度的計算方程的方式確定蒸汽沿著井筒任意點的溫度,相對于現有的溫度依托于壓力計算的方式,其能夠有效避免在壓力出現誤差時,影響溫度的計算精度。
進一步的,由于所述熱損失、干度的計算是基于溫度的函數,本發明所述井筒內蒸汽熱力參數計算方法中依托上述獲得的準確的溫度,根據能量平衡定律,建立能量控制方程,通過循環計算求解井筒內任意位置蒸汽的熱損失和干度值。相對于現有的干度、熱損失求解公式僅依托于管線內蒸汽壓力,當壓力出現較大誤差時,相應地,干度、熱損失也很容易使結果偏離真實值的情況,其計算得到的熱損失和干度的精度也較高。
附圖說明
圖1是本發明實施例中一種井筒內蒸汽熱力參數計算方法的步驟圖;
圖2是本發明實施例中一種井筒內蒸汽熱力參數計算方法的步驟圖;
圖3是本發明實施例中一種井筒內蒸汽干度、熱損失計算方法的步驟圖;
圖4是本發明實施例中一種井筒結構示意圖;
圖5是本發明實施例中一種井筒內蒸汽壓力與井深的曲線圖;
圖6是本發明實施例中一種井筒內蒸汽溫度與井深的曲線圖;
圖7是本發明實施例中一種井筒內蒸汽干度與井深的曲線圖;
圖8是本發明實施例中一種井筒內蒸汽熱損失與井深的曲線圖;
圖9是本發明實施例中一種井筒內蒸汽熱力參數計算裝置的示意圖;
圖10是本發明實施例中一種井筒內蒸汽熱力參數計算裝置的示意圖。
具體實施方式
下面將結合附圖和具體實施例,對本發明的技術方案作詳細說明,應理解這些實施例僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍,在閱讀了本發明之后,本領域技術人員對本發明的各種等價形式的修改均落入本申請所附權利要求所限定的范圍內。
本發明提供一種井筒內熱力參數計算方法及裝置,能夠準確計算井筒內任意位置的蒸汽熱力參數,以便于最大限度地減小蒸汽注入過程中的熱量損失、提高注入井筒底部的蒸汽干度,從而提高注蒸汽開采稠油的效果。
請參閱圖1,為本發明實施例中一種井筒內蒸汽熱力參數計算方法的步驟圖。本發明所述井筒內蒸汽熱力參數計算方法包括如下步驟:
步驟S10:獲取計算參數,所述計算參數包括:測點蒸汽的壓力、溫度,相鄰兩個測點間的距離。
在本實施方式中,所述測點可由測試儀器在測試過程中,設定某個時間間隔取點獲得,在所述測試儀器進行測試過程中,由于下放速度不同,測點間距可能不同。
所述測點處蒸汽的壓力、溫度,可通過測試儀器從井口下至喇叭口,在沿著井筒測試的過程中獲得。
步驟S12:根據所述計算參數,將相鄰兩個測點的蒸汽壓力、溫度進行線性化處理,確定沿著井筒內相鄰測點間任意位置蒸汽的壓力、溫度。
在本實施方式中,根據所述測點參數,將相鄰兩個測點的蒸汽壓力、溫度進行線性化處理,確定沿著井筒內相鄰測點間任意位置蒸汽的壓力、溫度具體可包括:
建立蒸汽沿井筒注入過程中壓力、溫度的計算方程:
(p-pi)/(pi+1-pi)=(z-zi)/(zi+1-zi)
(T-Ti)/(Ti+1-Ti)=(z-zi)/(zi+1-zi)
上式中,p為井筒內蒸汽在第i個與第i+1個測點間任意位置壓力,pi為井筒內蒸汽在第i個測點處壓力,pi+1為井筒內蒸汽在第i+1個測點處壓力,單位均為兆帕;T為井筒內蒸汽在第i個與第i+1個測點間任意位置溫度,Ti為井筒內蒸汽在第i個測點處溫度,Ti+1為井筒內蒸汽在第i+1個測點處溫度,單位均為攝氏度;z為第i個與第i+1個測點間井筒任意深度,zi為第i個測點深度,zi+1為第i+1個測點深度,單位均為米;i=0,1,…,N;N為實測數據個數,已知量。
根據如下公式確定井筒內相鄰測點間任意位置蒸汽壓力:
p=pi+(pi+1-pi)(z-zi)/(zi+1-zi)
上式中,p為井筒內蒸汽在第i個與第i+1個測點間任意位置壓力,pi為井筒內蒸汽在第i個測點處壓力,pi+1為井筒內蒸汽在第i+1個測點處壓力,單位均為兆帕;z為第i個與第i+1個測點間井筒任意深度,zi為第i個測點深度,zi+1為第i+1個測點深度,單位均為米;i=0,1,…,N;N為實測數據個數,已知量。
根據如下公式確定井筒內相鄰測點間任意位置蒸汽溫度:
T=Ti+(Ti+1-Ti)(z-zi)/(zi+1-zi)
上式中,T為井筒內蒸汽在第i個與第i+1個測點間任意位置溫度,Ti為井筒內蒸汽在第i個測點處溫度,Ti+1為井筒內蒸汽在第i+1個測點處溫度,單位均為攝氏度;z為第i個與第i+1個測點間井筒任意深度,zi為第i個測點深度,zi+1為第i+1個測點深度,單位均為米;i=0,1,…,N;N為實測數據個數,已知量。
本發明所述井筒內蒸汽熱力參數計算方法,通過所述測點參數,將相鄰兩個測點的蒸汽壓力、溫度進行線性化處理,確定沿著井筒內相鄰測點間任意位置蒸汽的壓力、溫度,相對于現有的方式,根據動量守恒定律建立井筒中蒸汽壓降梯度的控制方程,然后求解整個井筒內蒸汽壓力而言,能夠在井筒某個位置蒸汽壓力出現突變,不符合壓力梯度方程時,通過相鄰兩個測點壓力參數對測點間的壓力進行約束,使得整個井筒內蒸汽壓力計算誤差得到有效控制。
此外,本發明所述溫度也通過獲取相鄰兩個測點蒸汽的溫度,將所述井筒內蒸汽溫度進行線性化處理,通過建立蒸汽沿井筒注入過程中溫度的計算方程的方式確定蒸汽沿著井筒任意點的溫度,相對于現有的溫度依托于壓力計算的方式,其能夠有效避免在壓力出現誤差時,影響溫度的計算精度。
請參閱圖2,為本發明實施例中一種井筒內蒸汽熱力參數計算方法的步驟圖。本發明所 述井筒內蒸汽熱力參數計算方法包括如下步驟:
步驟S20:獲取計算參數,所述計算參數包括:井口的蒸汽干度,測點蒸汽的壓力、溫度,相鄰兩個測點間的距離、井筒結構參數、環境參數。
本實施方式中,所述井筒結構參數可包括:隔熱油管內管內徑、隔熱油管內管外徑、隔熱油管外管內徑、隔熱油管外管外徑、隔熱油管導熱系數、套管內徑、套管外徑、水泥環外徑、水泥環導熱系數、隔熱油管內表面黑度、套管內表面黑度。
所述環境參數包括:地表溫度、地溫梯度、地層導熱系數、地層導溫系數。
另外,所述計算參數還可包括:注汽量。
步驟S22:根據所述測點蒸汽的壓力、溫度,相鄰兩個測點間的距離,將相鄰兩個測點的蒸汽壓力、溫度進行線性化處理,確定沿著井筒內相鄰測點間任意位置蒸汽的壓力、溫度。
在本實施方式中,根據所述測點蒸汽的壓力、溫度,相鄰兩個測點間的距離,將相鄰兩個測點的蒸汽壓力、溫度進行線性化處理,確定沿著井筒內相鄰測點間任意位置蒸汽的壓力、溫度具體可包括:
建立蒸汽沿井筒注入過程中壓力、溫度的計算方程:
(p-pi)/(pi+1-pi)=(z-zi)/(zi+1-zi)
(T-Ti)/(Ti+1-Ti)=(z-zi)/(zi+1-zi)
上式中,p為井筒內蒸汽在第i個與第i+1個測點間任意位置壓力,pi為井筒內蒸汽在第i個測點處壓力,pi+1為井筒內蒸汽在第i+1個測點處壓力,單位均為兆帕;T為井筒內蒸汽在第i個與第i+1個測點間任意位置溫度,Ti為井筒內蒸汽在第i個測點處溫度,Ti+1為井筒內蒸汽在第i+1個測點處溫度,單位均為攝氏度;z為第i個與第i+1個測點間井筒任意深度,zi為第i個測點深度,zi+1為第i+1個測點深度,單位均為米;i=0,1,…,N;N為實測數據個數,已知量。
根據如下公式確定井筒內相鄰測點間任意位置蒸汽壓力:
p=pi+(pi+1-pi)(z-zi)/(zi+1-zi)
上式中,p為井筒內蒸汽在第i個與第i+1個測點間任意位置壓力,pi為井筒內蒸汽在第i個測點處壓力,pi+1為井筒內蒸汽在第i+1個測點處壓力,單位均為兆帕;z為第i個與第i+1個測點間井筒任意深度,zi為第i個測點深度,zi+1為第i+1個測點深度,單位均為米;i=0,1,…,N;N為實測數據個數,已知量。
根據如下公式確定井筒內相鄰測點間任意位置蒸汽溫度:
T=Ti+(Ti+1-Ti)(z-zi)/(zi+1-zi)
上式中,T為井筒內蒸汽在第i個與第i+1個測點間任意位置溫度,Ti為井筒內蒸汽在第i個測點處溫度,Ti+1為井筒內蒸汽在第i+1個測點處溫度,單位均為攝氏度;z為第i個與第i+1個測點間井筒任意深度,zi為第i個測點深度,zi+1為第i+1個測點深度,單位均為米;i=0,1,…,N;N為實測數據個數,已知量。
步驟S24:根據所述相鄰兩個測點間的距離在所述井筒長度上劃分井筒微元段,建立能量控制方程,以所述井口的蒸汽干度作為初始條件,通過相互耦合的熱損失、溫度、干度迭代計算,確定井筒任意位置處蒸汽的干度、熱損失。
具體的,請參閱圖3,為本發明實施例中一種井筒內蒸汽干度、熱損失計算方法的步驟圖。步驟S24中,所述確定井筒任意位置處蒸汽的干度、熱損失包括以下子步驟:
步驟S240:設定所述井筒微元段蒸汽的干度降、井筒微元段總傳熱系數;
在本實施方式中,在設定所述井筒微元段蒸汽的干度降時,可以根據經驗值進行設定,以利于減少迭代的次數。例如,經過統計獲得干度在預定步長內降低的范圍,所述干度降可選擇在所述統計獲得的范圍內的某一數值。具體的,例如,經過統計干度在相鄰兩個測點間降低0.014至0.18之間,所述干度降可設定為0.015。
在設定所述井筒微元段總傳熱系數時,可以根據經驗值進行設定,以利于減少迭代的次數。例如,經過統計獲得井筒微元段總傳熱系數在預定步長內變化的范圍,所述井筒微元段總傳熱系數可選擇在所述統計獲得的范圍內的某一數值。具體的,例如,經過統計井筒微元段總傳熱系數在相鄰兩個測點間變化在0.4至0.6之間,所述井筒微元段總傳熱系數可設定為0.5。
步驟S242:通過所述井筒微元段總傳熱系數計算所述井筒微元段總熱阻,通過所述井筒微元段總熱阻計算井筒微元段蒸汽熱損失。
如圖4所示,為本發明實施例中一種井筒結構示意圖。所述井筒中心向外依次可為:內管、外管、套管、水泥環,內管、外管之間設置有絕熱層,外管與套管之間為空氣層。
所述油管中心至水泥環外緣熱損失計算公式為:
dQ1=Ts-ThRdz]]>
其中:
R=12πr2&lsqb;r2hfr1+r2hpr1+r2λtublnr2r1+r2λinslnr3r2+r2λtublnr4r3+r2hfcr4+r2λcaslnrcorci+r2λcemlnrhrco&rsqb;]]>
上式中,dQ1為單位時間內dz長度井筒上的熱量變化,單位千卡/(小時);Ts為蒸汽溫度,單位攝氏度;Th為水泥環外緣處溫度,單位攝氏度;R為dz長度井筒上的熱阻,單位[千 卡/(米·小時·攝氏度)]-1;dz為井筒長度,單位米;hf為液膜層對流換熱系數,hp為污垢層對流換熱系數,hfc為環形空間內傳熱系數,單位均為千卡/(平方米·小時·攝氏度);λtub為隔熱油管導熱系數,λins為絕熱層材料導熱系數,λcas為套管導熱系數,λcem為水泥環導熱系數,單位均為千卡/(米·小時·攝氏度);r1為隔熱油管內管內半徑,r2為隔熱油管內管外半徑,r3為隔熱油管外管內半徑,r4為隔熱油管外管外半徑,rco為套管外半徑,rci為套管內半徑,rh為水泥環外半徑,單位均為米。
所述環形空間內傳熱系數包括自然對流換熱系數和輻射換熱系數,計算公式如下:
hfc=hr+hc
所述環形空間內輻射換熱系數的計算公式如下:
hr=σ&lsqb;1&epsiv;4+r4rci(1&epsiv;ci-1)&rsqb;&lsqb;(T4+273.15)2+(Tci+273.15)2&rsqb;×&lsqb;(T4+273.15)+(Tci+273.15)&rsqb;]]>
上式中,σ為斯蒂芬-玻爾茲曼常數,其值為σ=4.8755.67×10-8千卡/(平方米·小時·開爾文4);ε4為隔熱油管外管外壁黑度,已知量;εci套管內壁黑度,已知量;T4為隔熱油管外管外壁溫度,單位攝氏度;Tci為套管內壁溫度,單位攝氏度。
所述環形空間內自然對流傳導系數的計算公式如下:
hc=0.049(GrPr)0.333Pr0.074λhar4lnrcir4]]>
其中:
Gr=1012(rci-r4)3an2βan(T4-Tci)μan2]]>
Pr=3.6Canμanλha]]>
上式中,g為重力加速度,單位米/平方秒;ρan為環形空間流體在平均溫度下的密度,單位克/立方厘米;βan為環形空間流體的體積熱膨脹系數,βan=1/Tan*,Tan*=Tan+273,1/K;Tan為環形空間流體平均溫度,Tan=(T4+Tci)/2,單位攝氏度;μan為環形空間流體在平均溫度下粘度,單位厘泊;Can為環形空間流體在平均溫度下的熱容量,單位千卡/(千克·攝氏度);λha為環形空間中流體在平均溫度下的導熱系數,單位千卡/(平方米·小時·攝氏度)。
所述水泥環外緣至地層熱損失計算公式如下:
dQ2=2πλe(Th-Te)f(t)dz]]>
上式中,Te為初始地層溫度,Te=Tm+a·z,Tm為地表溫度,Th為水泥環與地層交界面的溫度,單位均為攝氏度;a為地溫梯度,攝氏度/米;z為井深,米;λe為地層導熱系數,千卡/(平方米·小時·攝氏度);f(t)為無因次地層導熱時間函數。
所述無因次地層導熱時間函數根據注汽時間不同進行選取:
當注汽時間不小于7天時,f(t)采用Ramey經驗公式,如下:
f(t)=ln(2αtrh)-0.29]]>
上式中,α為熱擴散系數,平方米/小時;t為注汽時間,小時;rh為井軸到水泥環外緣的距離,米;
當注汽時間小于7天時,f(t)采用劉文章經驗公式,如下:
當K’=0.1時,
f(t,K)=ln2t+1ln32t-4t2-0.285]]>
當K’≠0.1時,
f(t,K)=f(t,0.1)&CenterDot;(1-0.1K)0.01<K<0.1f(t,0.1)&CenterDot;(1+0.043K)0.1<K<0.5]]>
上式中,t’=αt/rh2,量綱為一的時間;K’=r1U/λe,量綱為一的導熱系數。
所述井筒微元段中的熱損失包括:油管中心至水泥環外緣傳遞的熱損失、水泥環外緣至地層傳遞的熱損失。
所述確定井筒微元段熱損失根據油管中心至水泥環外緣傳遞的熱量等于水泥環外緣至地層傳遞的熱量,建立熱量傳遞連續性方程:dQ1=dQ2。
將所述油管中心至水泥環外緣傳遞的熱損失、水泥環外緣至地層傳遞的熱損失代入所述熱量傳遞連續性方程以獲得各個未知量,包括:
水泥環外緣溫度,其計算公式為:
Th=λeTe+Tsr2Uf(t)r2Uf(t)+λet&GreaterEqual;7d]]>
Th=λeTe+Tsr2Uf(t,K)r2Uf(t,K)+λet<7d]]>
上式中,λe為地層導熱系數,單位千卡/(米·小時·攝氏度);Te為初始地層溫度, 單位攝氏度;Ts為所述蒸汽溫度,單位攝氏度;r2為所述隔熱油管內管外半徑,單位米;f(t)為所述無因次地層導熱時間函數;U為油管中心至水泥環外緣總傳熱系數,千卡/(平方米·小時·攝氏度),其計算公式如下:
U=&lsqb;r2hfr1+r2hpr1+r2λtublnr2r1+r2λinslnr3r2+r2λtublnr4r3+r2r4(hc+hr)+r2λcaslnrcorci+r2λcemlnrhrco&rsqb;-1]]>
上式中,hf為液膜層對流換熱系數,hp為污垢層對流換熱系數,hc環形空間內自然對流換熱系數,hr環形空間內輻射換熱系數,單位均為千卡/(平方米·小時·攝氏度);λtub為隔熱油管導熱系數,λins為絕熱層材料導熱系數,λcas為套管導熱系數,λcem為水泥環導熱系數,單位均為千卡/(米·小時·攝氏度);r1為隔熱油管內管內半徑,r2為隔熱油管內管外半徑,r3為隔熱油管外管內半徑,r4為隔熱油管外管外半徑,rco為套管外半徑,rci為套管內半徑,rh為水泥環外半徑,單位均為米。
所述套管內表面溫度Tci計算公式為:
Tci=Th+r2U(Ts-Th)(1λcaslnrcorci+1λcemlnrhrco)]]>
上式中,Tci為套管內壁溫度,Th為水泥環外緣溫度,Ts為井筒內蒸汽溫度,單位均為攝氏度;r2為隔熱油管內管外半徑,rco為套管外半徑,rci為套管內半徑,rh為水泥環外半徑,單位均為米;λcas為套管導熱系數,λcem為水泥環導熱系數,單位均為千卡/(米·小時·攝氏度);U為油管中心至水泥環外緣總傳熱系數,單位千卡/(平方米·小時·攝氏度)。
所述隔熱油管外管外壁溫度T4計算公式為:
T4=Ts-r2U(Ts-Th)(1hfr1+1hpr1+1λtublnr2r1+1λinslnr3r2+1λtublnr4r3)]]>
上式中,T4為隔熱管外管外壁溫度,Th為水泥環外緣溫度,Ts為井筒內蒸汽溫度,單位均為攝氏度;hf為液膜層對流換熱系數,hp為污垢層對流換熱系數,單位均為千卡/(平方米·小時·攝氏度);λtub為隔熱油管導熱系數,λins為絕熱層材料導熱系數,單位均為千卡/(米·小時·攝氏度);r1為隔熱油管內管內半徑,r2為隔熱油管內管外半徑,r3為隔熱油管外管內半徑,r4為隔熱油管外管外半徑,單位均為米;U為油管中心至水泥環外緣總傳熱系數,單位千卡/(平方米·小時·攝氏度)。
將所述獲得的未知量分別代入所述油管中心至水泥環外緣熱損失計算公式、所述水泥環外緣至地層熱損失計算公式,以確定井筒內蒸汽注入過程中熱損失。
步驟S244:反復迭代,當所述井筒微元段總傳熱系數計算值與設定值滿足第一預定精度時,確定所述井筒微元段總傳熱系數,以獲得所述井筒微元段蒸汽熱損失。
在本實施方式中,所述第一預定精度可根據實際精度要求進行設定,所述第一預定精度設定的值越小,相對來說,獲得的井筒微元段總傳熱系數越精確,相應地,獲得的所述井筒微元段中的熱損失的精度也越高。
所述反復迭代的過程具體的包括:通過設定的井筒微元段總傳熱系數,獲得相應的總熱阻,通過所述總熱阻獲得相應的熱損失,通過所述獲得的熱損失獲得所述井筒微元段總傳熱系數計算值。
步驟S246:根據能量平衡定律計算干度,反復迭代,當所述井筒微元段干度降計算值與設定值之間滿足第二預定精度時,確定所述井筒微元段的干度降。
在本實施方式中,所述根據能量平衡定律計算干度包括:
建立如下能量控制方程:
G&lsqb;(hg-hl)dxdz+dhldTdTdz+(dhgdT-dhldT)dTdzx+G2A21ρmdaz(1ρm)+gsinθ&rsqb;+q=0]]>
將井口蒸汽干度x0作為初始條件,求解上述方程,得到井筒任意位置蒸汽干度計算表達式:
x=e-C2C1z&lsqb;-C3C2eC2C1z+x0+C3C2&rsqb;]]>
其中
C1=G(hg-hl)
C2=G&lsqb;(dhgdT-dhldT)dTdz&rsqb;]]>
C3=q+G&lsqb;dhldTdTdz+G2A21ρmddz(1ρm)+gsinθ&rsqb;]]>
上式中,hg為飽和蒸汽的焓,hl為飽和水的焓,單位均為千卡/千克;x為蒸汽干度;G為飽和蒸汽質量流量,單位千克/小時;q為單位時間內,單位長度井筒熱損失,單位千卡/(小時·米);ρm為飽和濕蒸汽密度,單位千克/立方米;A為井筒橫截面積,單位平方米;θ為井筒傾角,單位度。
所述飽和水的焓hl與蒸汽溫度T的關系式如下:

所述飽和蒸汽的焓hg與蒸汽溫度T的關系式如下:
hg=12500+1.88T-3.7×10-6T3.2
所述ρm飽和濕蒸汽的平均密度計算公式如下:
ρm=Hgρg+(1-Hg)ρl
上式中ρl為飽和水的密度,其與蒸汽溫度T的關系式如下:
ρl=0.9967-4.615×10-5T-3.063×10-6T2
上式中ρg為飽和蒸汽的密度,其計算公式如下:
ρg=2.196pZg(T+273.15)]]>
上式中,T為蒸汽溫度,單位攝氏度;p為蒸汽壓力,單位兆帕;
Zg為飽和蒸汽的壓縮因子,其與蒸汽溫度T的關系式如下:
Zg=1.012-4.461×10-4T+2.98×10-6T2-1.663×10-8T3
Hg為飽和蒸汽的體積含汽率,其計算公式如下:
Hg=xx+(1-x)ρgρl]]>
上式中,x為蒸汽干度,無因次量;ρg為飽和蒸汽的密度,單位千克/立方米;ρl為飽和水的密度,單位千克/立方米。
在本實施方式中,所述第二預定精度可根據實際精度要求進行設定,所述第二預定精度設定的值越小,相對來說,獲得的所述管線微元段的干度降越精確。
步驟S248:循環計算至整個井筒,確定井筒任意位置處蒸汽的干度、熱損失。
在本實施方式中,循環計算至整個井筒具體可以從井口的第一、第二個測點依次向下兩兩選取。
本發明所述井筒內蒸汽熱力參數計算方法,通過所述測點參數,將相鄰兩個測點的蒸汽壓力、溫度進行線性化處理,確定沿著井筒內相鄰測點間任意位置蒸汽的壓力、溫度,相對于現有的方式,根據動量守恒定律建立井筒中蒸汽壓降梯度的控制方程,然后求解整個井筒內蒸汽壓力而言,能夠在井筒某個位置蒸汽壓力出現突變,不符合壓力梯度方程時,通過相鄰兩個測點壓力參數對測點間的壓力進行約束,使得整個井筒內蒸汽壓力計算誤差得到有效控制。
此外,本發明所述溫度也通過獲取相鄰兩個測點蒸汽的溫度,將所述井筒內蒸汽溫度進行線性化處理,通過建立蒸汽沿井筒注入過程中溫度的計算方程的方式確定蒸汽沿著井筒任意點的溫度,相對于現有的溫度依托于壓力計算的方式,其能夠有效避免在壓力出現誤差時,影響溫度的計算精度。
進一步的,由于所述熱損失、干度的計算是基于溫度的函數,本發明所述井筒內蒸汽熱力參數計算方法中依托上述獲得的準確的溫度,根據能量平衡定律,建立能量控制方程,通過循環計算求解井筒內任意位置蒸汽的熱損失和干度值。相對于現有的干度、熱損失求解公式僅依托于管線內蒸汽壓力,當壓力出現較大誤差時,相應地,干度、熱損失也很容易使結果偏離真實值的情況,其計算得到的熱損失和干度的精度也較高。
在一個具體的實施方式中,獲取計算參數,具體的,隔熱油管內管內徑0.031米、隔熱油管內管外徑0.0365米、隔熱油管外管內徑0.0509米、隔熱油管外管外徑0.0572米、隔熱油管導熱系數0.007瓦/米·攝氏度、套管內徑0.0807米、套管外徑0.0889米、水泥環外徑0.1236米、水泥環導熱系數0.933瓦/米·攝氏度、隔熱油管內表面黑度0.8、套管內表面黑度1、地表溫度15.6攝氏度、地溫梯度0.029攝氏度/米、地層導熱系數1.73瓦/米·攝氏度、地層導溫系數1.075e-07平方米/秒、注汽量7噸/小時、井口干度0.63243,井筒長度800.5米、以及各個測點的位置,各個測點對應的壓力、溫度。應用本發明所述井筒內蒸汽熱力參數計算方法獲得的井筒內任意位置處的壓力,單位兆帕(MPa);溫度單位攝氏度(℃);干度;累計熱損失,單位千焦/千克(Kj/Kg),如表1所示。
表1

根據上述表1中的數據可以分別獲得井筒上的熱力參數。
表1中所述井深位置對應的測點熱力參數選取的是靠近井口、井筒底部喇叭口兩端的數值,由于整個井筒總長達到800.5米,因此不再一一例出。
具體的,井筒內蒸汽壓力與井深的曲線圖如圖5所示,圖中橫坐標表示井深,單位為米;縱坐標表示井筒內蒸汽壓力,單位為兆帕。圖中曲線顯示了自井口,井深為0時,至井筒底 部喇叭口,井深為800.5米的井筒內蒸汽壓力的大小,通過本發明所述井筒內蒸汽熱力參數計算方法,能夠獲得井筒內任意位置處的蒸汽壓力。相對于現有的方式,從井口通過壓力梯度方程求解整個井筒的壓力而言,能夠在井筒某段出現突變,不符合壓力梯度方程時,通過井筒測點壓力值的約束,使得整個井筒的壓力計算誤差得到有效控制。
具體的,井筒內蒸汽溫度與井深的曲線圖如圖6所示,圖中橫坐標表示井深,單位為米;縱坐標表示井筒內蒸汽溫度,單位為攝氏度。圖中曲線顯示了自井口,井深為0米至井筒底部喇叭口,井深為800.5米整個井筒內任意位置處蒸汽溫度的大小。通過本發明所述井筒內蒸汽熱力參數計算方法,能夠獲得井筒內任意位置處的蒸汽溫度。相對于現有的溫度依托于壓力計算的方式,其能夠有效避免在壓力出現誤差時,影響溫度的計算精度。
具體的,井筒內蒸汽干度與井深的曲線圖如圖7所示,圖中橫坐標表示井深,單位為米;縱坐標表示井筒內蒸汽干度。圖中曲線顯示了自井口,井深為0米至井口井筒底部喇叭口,井深為800.5米整個井筒內任意位置處蒸汽干度的大小。即通過本發明所述井筒內蒸汽熱力參數計算方法,能夠獲得井筒內任意位置處的蒸汽干度。
具體的,井筒內蒸汽熱損失與井深的曲線圖如圖8所示,圖中橫坐標表示井深,單位為米;縱坐標表示井筒內蒸汽熱損失,單位為千焦/千克。圖中曲線顯示了自井口,井深為0米至井筒底部喇叭口,井深為800.5米整個井筒內任意位置處蒸汽熱損失的大小。即通過本發明所述井筒內蒸汽熱力參數計算方法,能夠獲得井筒內任意位置處的蒸汽熱損失。
由于所述熱損失、干度的計算是基于溫度的函數,本發明所述井筒內蒸汽熱力參數計算方法中依托上述獲得的準確的溫度,根據能量平衡定律,建立能量控制方程,通過循環計算求解井筒內任意位置蒸汽的熱損失和干度值。相對于現有的干度、熱損失求解公式僅依托于管線內蒸汽壓力,當壓力出現較大誤差時,相應地,干度、熱損失也很容易使結果偏離真實值的情況,其計算得到的熱損失和干度的精度也較高。
在實際生產中,通過所述計算出的井筒內蒸汽的溫度、壓力、干度、熱損失,以便了解蒸汽參數在井筒內的變化規律以及整個注汽過程的熱損失情況,進而方便、快捷地預測蒸汽驅效果并進行注汽參數的優選。此外還可以根據上述計算出的熱力參數提出一些改進措施:例如,可以優選導熱系數低、絕熱性能好的隔熱管,或者進行注汽參數的優選,以盡量減少熱損失,保證蒸汽到達井底具有足夠的干度。此外當發現井筒上某一位置處溫度、壓力、干度、熱損失中的至少一個出現突變時,可以針對該位置進行進一步的分析,看是否出現了泄漏。
請參閱圖9,一種井筒內蒸汽熱力參數計算裝置100,包括:
計算參數獲取模塊10,用于獲取計算參數,所述計算參數包括:測點蒸汽的壓力、溫度 相鄰兩個測點間的距離。
壓力溫度確定模塊20,用于根據所述計算參數,將相鄰兩個測點的蒸汽壓力、溫度進行線性化處理,確定沿著井筒內相鄰測點間任意位置蒸汽的壓力、溫度。
本發明所述井筒內蒸汽熱力參數計算裝置100,通過所述測點參數,將相鄰兩個測點的蒸汽壓力、溫度進行線性化處理,確定沿著井筒內相鄰測點間任意位置蒸汽的壓力、溫度,相對于現有的方式,根據動量守恒定律建立井筒中蒸汽壓降梯度的控制方程,然后求解整個井筒內蒸汽壓力而言,能夠在井筒某個位置蒸汽壓力出現突變,不符合壓力梯度方程時,通過相鄰兩個測點壓力參數對測點間的壓力進行約束,使得整個井筒內蒸汽壓力計算誤差得到有效控制。
此外,本發明所述溫度也通過獲取相鄰兩個測點蒸汽的溫度,將所述井筒內蒸汽溫度進行線性化處理,通過建立蒸汽沿井筒注入過程中溫度的計算方程的方式確定蒸汽沿著井筒任意點的溫度,相對于現有的溫度依托于壓力計算的方式,其能夠有效避免在壓力出現誤差時,影響溫度的計算精度。
請參閱圖10,一種井筒內蒸汽熱力參數計算裝置200,包括:
計算參數獲取模塊20,用于獲取計算參數,所述計算參數包括:井口的蒸汽干度,測點蒸汽的壓力、溫度相鄰兩個測點間的距離、井筒結構參數、環境參數;
壓力溫度確定模塊22,用于根據所述測點蒸汽的壓力、溫度相鄰兩個測點間的距離,將相鄰兩個測點的蒸汽壓力、溫度進行線性化處理,確定沿著井筒內相鄰測點間任意位置蒸汽的壓力、溫度;
干度熱損失確定模塊24,用于根據所述相鄰兩個測點間的距離在所述井筒長度上劃分井筒微元段,建立能量控制方程,以所述井口的蒸汽干度作為初始條件,通過相互耦合的熱損失、溫度、干度迭代計算,確定井筒任意位置處蒸汽的干度、熱損失。
本發明所述井筒內蒸汽熱力參數計算裝置200,通過所述測點參數,將相鄰兩個測點的蒸汽壓力、溫度進行線性化處理,確定沿著井筒內相鄰測點間任意位置蒸汽的壓力、溫度,相對于現有的方式,根據動量守恒定律建立井筒中蒸汽壓降梯度的控制方程,然后求解整個井筒內蒸汽壓力而言,能夠在井筒某個位置蒸汽壓力出現突變,不符合壓力梯度方程時,通過相鄰兩個測點壓力參數對測點間的壓力進行約束,使得整個井筒內蒸汽壓力計算誤差得到有效控制。
此外,本發明所述溫度也通過獲取相鄰兩個測點蒸汽的溫度,將所述井筒內蒸汽溫度進行線性化處理,通過建立蒸汽沿井筒注入過程中溫度的計算方程的方式確定蒸汽沿著井筒任意點的溫度,相對于現有的溫度依托于壓力計算的方式,其能夠有效避免在壓力出現誤差時, 影響溫度的計算精度。
進一步的,由于所述熱損失、干度的計算是基于溫度的函數,本發明所述井筒內蒸汽熱力參數計算方法中依托上述獲得的準確的溫度,根據能量平衡定律,建立能量控制方程,通過循環計算求解井筒內任意位置蒸汽的熱損失和干度值。相對于現有的干度、熱損失求解公式僅依托于管線內蒸汽壓力,當壓力出現較大誤差時,相應地,干度、熱損失也很容易使結果偏離真實值的情況,其計算得到的熱損失和干度的精度也較高。
本說明書中的上述各個實施例均采用遞進的方式描述,各個實施例之間相同相似部分相互參照即可,每個實施例重點說明的都是與其他實施例不同之處。尤其對于裝置實施例而言,由于其基本相似于方法實施例,所以描述的比較簡單,相關之處參見方法實施例部分說明即可。
以上所述僅為本發明的幾個實施例,雖然本發明所揭露的實施方式如上,但所述內容只是為了便于理解本發明而采用的實施方式,并非用于限定本發明。任何本發明所屬技術領域的技術人員,在不脫離本發明所揭露的精神和范圍的前提下,可以在實施方式的形式上及細節上作任何的修改與變化,但本發明的專利保護范圍,仍須以所附權利要求書所界定的范圍為準。

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