稠油SAGD循环预热井筒热力计算研究

摘要

蒸汽辅助重力泄油是目前针对超稠油及特稠油的一项有效开发技术，循环预热效果好坏是影响蒸汽辅助重力泄油开发技术的一项重要因素，循环预热过程中蒸汽物性参数沿程分布对循环预热有直接影响，因此通过建立蒸汽辅助重力泄油循环预热井筒流动传热模型，探究蒸汽沿程分布规律对循环预热具有实际指导意义。 本文以循环预热水平段井筒结构、油藏特点为基础，建立了水平段流动传热数学模型，模型中考虑了湿蒸汽、过冷水间相态转变及来流、回流间换热的问题并编程对模型进行了求解，得到了蒸汽特性参数沿程分布规律，并针对循环流速及井底A点干度进行了敏感性分析，结果表明，循环预热水平段，沿程压降、温降主要发生在长油管中，当流速较高、干度较大时，环空内干度分布出现拐点，流速越小、干度越低越有利于环空与油层换热，但减小流速、降低干度后环空散热均匀性变差，因此提出了以蒸汽返回A点时蒸汽干度最小为目标的注汽参数优化方案，得到了加热均匀和经济有效的循环预热最优参数图版。 结合线性热源加热理论、叠加原理建立了循环预热热联通判断解析模型，对循环预热热联通进行了预测，对水平段井对间距及管径尺寸进行了敏感性分析，结果表明，循环预热时间随井对距离增大明显变长，大管径更有利于循环预热快速进行。 针对循环预热水平段以上部分，建立了直井双管流动传热数学模型并编程对蒸汽特性参数沿程分布进行了计算，结果表明，循环流速越大、干度越高，沿程压降越大；循环流速越大，沿程干度降越小；循环流速越小、水平段跟端干度越高，长油管内越易出现过热蒸汽；循环流速越小、水平段跟端干度越低，采油管内越易于出现过冷水。研究结果对蒸汽辅助重力泄油循环预热调控及优化提供了理论基础。

目录

声明

主要符号表

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 国内外研究现状

1.2.1 SAGD预热优化研究

1.2.2 传统注蒸汽开采井筒热力计算研究

1.3 研究内容

第二章 水平段流动传热及热联通判断模型

2.1 水平段流动传热模型

2.1.1 水平段物理模型

2.1.2 水平段流动数学模型

2.1.3 水平段传热数学模型

2.1.4流动阻力计算

2.1.5 模型说明

2.1.6模型求解

2.2 水平段循环预热热联通判断模型

2.2.1 水平井对物理模型

2.2.2 热联通判断数学模型

2.3 小结

第三章 水平段流动传热计算及热联通判断

3.1水平段流动传热计算分析

3.1.1 实例计算

3.1.2 循环流速敏感性分析

3.1.3 注汽干度敏感性分析

3.1.4 最佳参数图版

3.2 循环预热热联通判断

3.2.1 循环预热热联通预测

3.2.2 水平井对间距敏感性分析

3.2.2 水平井尺寸敏感性分析

3.3 小结

第四章 直井段双管流动传热计算

4.1流动数学模型

(1) 连续性方程

(2) 动量守恒方程

(3) 能量守恒方程

4.2传热数学模型

4.3模型求解

4.4实例计算及分析

4.4.1 模型验证

4.4.2 循环流速敏感性分析

4.4.3 水平段跟端干度敏感性分析

4.5 小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间所取得的学术成果

致谢