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蒸汽吞吐采油数学模型建立及实现

作　者: 任旭
导　师: 刘永建
学　校: 东北石油大学
专　业: 石油工程计算技术
关键词: 蒸汽吞吐迭代法传热机理优化设计重油
分类号: TE319
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

在我国重油油田,热采已经成为了开采的主要手段,但目前大部分都处于蒸汽吞吐这一初级阶段。在蒸汽注入到油管过程中,若想保证注入到井底的蒸汽干度较高,就必须最大限度的减少由井筒向地层的热损失。另外,为了防止管外水泥环超高温变质及套管不致因热应力损坏,要保证输入的热量在极限安全温度范围内。热量主要来源于蒸汽和热水,注入蒸汽加热油层是一个包含了动力学、物理、和化学和的综合过程。经过一段时间的焖井,在开井采出稠油时,要利用电缆加热来弥补井筒的热损失。为了提高生产效益,节约开采成本,要正确设定电缆加热的温度、范围和时间。本文首先对注入过程中的井筒温度及压强进行了分析：通过井筒径向结构与温度分布示意图了解井筒热传导机理；利用相关公式计算井筒总传导系数并得出计算程序；计算注入过程中井筒温度及压强(包括套管温度,井筒热损失速度,热损失率,井底蒸汽干度等)；简述了注入过程中井筒温度压强的迭代算法。然后对蒸汽加热地下油层时的温度及压强进行分析：了解油层加热原理以及蒸汽加热油层的动态变化过程；计算蒸汽加热油层时的热损失、热效率、温度分布、原油驱替速度。接着对稠油开采过程中的温度及压强进行分析：在采出过程中对地层进行动态分析(包括出水期,出油期,焖井结束时加热区的平均温度,各生产阶段加热区的平均温度和油水饱和度等等)；根据采出过程中井筒温度及压强模型,描述井筒径向传热,产液径向传热,产液压力；列举计算实例,进行误差分析。最后通过相关软件对蒸汽吞吐过程的压力和温度进行动态分析,包括绘制井深与压力、温度、蒸汽干度、热损的关系；蒸汽带和热水带的推进速度、面积与时间的关系等等。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-6
创新点摘要  6-9
前言  9-12
  1 问题的提出  9
  2 研究背景及意义  9-10
  3 蒸汽吞吐井注采压力与温度分析发展状况  10-12
第一章注汽时井筒温度及压强分析  12-24
  1.1 井筒中的热传导  12-14
  1.2 井筒的总传导系数  14-19
    1.2.1 计算方法  15-17
    1.2.2 计算程序  17-19
  1.3 计算注入过程中井筒的温度及压强  19-22
    1.3.1 计算套管温度  19
    1.3.2 计算井筒热损失速度  19
    1.3.3 计算热损失率  19-20
    1.3.4 计算井底蒸汽干度  20
    1.3.5 计算井底压力  20-21
    1.3.6 水泥环的温度  21-22
  1.4 井筒温度压强在注入过程中的迭代算法  22-23
  1.5 小结  23-24
第二章蒸汽加热地下油层时的温度及压强分析  24-31
  2.1 加热带的变化  25-29
  2.2 蒸汽加热油层时的热效率与热损失  29
  2.3 油层中温度分布于原油驱替速度  29-30
  2.4 小结  30-31
第三章稠油开采过程中温度及压强分析  31-44
  3.1 采出过程中地层的动态  31-37
    3.1.1 出水期  31-32
    3.1.2 出油期  32-35
    3.1.3 焖井结束时加热区的平均温度  35-36
    3.1.4 各生产阶段加热区的平均温度  36
    3.1.5 各生产阶段热区的油水饱和度  36-37
  3.2 油水混合物的物性  37-38
  3.3 采出过程中井筒动态  38
  3.4 采出过程中井筒温度及压强模型  38-43
    3.4.1 描述井筒径向传热机理  38-40
    3.4.2 描述产液径向传热  40-42
    3.4.3 计算产液压力  42-43
  3.5 小结  43-44
第四章计算基本参数  44-47
  4.1 油流变性实验研究  44-45
    4.1.1 基本原理  44-45
  4.2 水和水蒸汽的热物理性质  45
  4.3 环空介质的物理性质和计算公式  45-46
  4.4 小结  46-47
第五章蒸汽吞吐井注采压力与温度分析软件应用  47-51
  5.1 软件简介  47
  5.2 软件界面  47-48
  5.3 结论说明  48-51
    5.3.1 井筒注入蒸汽时压力与温度分析  48-49
    5.3.2 蒸汽加热油层过程分析  49-51
总结  51-52
参考文献  52-55
发表文章目录  55-56
致谢  56-57
论文摘要  57-62

蒸汽吞吐采油数学模型建立及实现

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