本發(fā)明屬于稠油注汽井流量測試，具體涉及一種蒸汽驅(qū)一爐多注井流量監(jiān)測方法。

背景技術(shù)：

1、蒸汽驅(qū)注汽過程一般多采用一爐多注的注汽方式，即一臺鍋爐采用多通管同時對多口井進(jìn)行注汽。由于蒸汽在經(jīng)過地面管線、井筒、油層的過程中受到摩擦力及熱損失等因素影響，蒸汽沿程阻力呈動態(tài)變化，由此導(dǎo)致單井注汽量出現(xiàn)變化，使設(shè)計(jì)注汽量與實(shí)際注汽量出現(xiàn)偏差，部分井偏差達(dá)2-3倍。分注井的注汽偏流現(xiàn)象給油藏動態(tài)分析及生產(chǎn)指標(biāo)評價帶來嚴(yán)重影響，開展一爐多注井流量監(jiān)測意義重大。

2、為了準(zhǔn)確計(jì)量分注井單井流量，目前采用的方法是安裝單井流量計(jì)直接監(jiān)測蒸汽流量。該方法的優(yōu)點(diǎn)是準(zhǔn)確獲取監(jiān)測數(shù)據(jù)并及時進(jìn)行注汽參數(shù)調(diào)整，不足的是每口井都必須安裝流量計(jì)，增大了設(shè)備投資，且需要定期保養(yǎng)維護(hù)。為緩解居高不下的稠油熱注費(fèi)用，開發(fā)簡便、經(jīng)濟(jì)的蒸汽流量監(jiān)測技術(shù)一直是廣大科技工作者極力追求的目標(biāo)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決上述存在的問題，本發(fā)明提出：一種蒸汽驅(qū)一爐多注井流量監(jiān)測方法，理論建模步驟如下：

2、s1、理論計(jì)算蒸汽壓降；

3、s2、計(jì)算蒸汽密度與干度關(guān)系；

4、s3、計(jì)算井口蒸汽流量；

5、s4、確定摩阻系數(shù)。

6、進(jìn)一步地，所述步驟s1中，建立濕蒸汽在地面管線內(nèi)流動壓降的數(shù)學(xué)模型，做如下假設(shè)：

7、1)鍋爐出口或井口蒸汽參數(shù)保持不變，蒸汽參數(shù)包括注汽速率、壓力、溫度及干度；

8、2)地面管線水平布置；

9、3)濕蒸汽在地面管線內(nèi)的流動為一維穩(wěn)定流動。

10、進(jìn)一步地，取鍋爐/配汽間為坐標(biāo)原點(diǎn)，蒸汽沿井筒流動方向?yàn)閦軸方向，根據(jù)動量守恒原理建立井筒中蒸汽壓降梯度的控制方程，連接注蒸汽地面管網(wǎng)。

11、進(jìn)一步地，總壓力梯度由重力梯度、摩擦梯度和加速度梯度組成，即：

12、

13、

14、

15、pg＝ρmgsinθ????????????????????????????(4)

16、式中：pf—單位長度的摩擦阻力損失，pa；

17、fm—濕蒸汽流體的摩擦阻力系數(shù)，無因次；

18、ρm—濕蒸汽流體的密度，kg/m3；

19、vm—濕蒸汽流體的平均速度m/s；

20、d—油管內(nèi)徑，m；

21、pa—加速度壓力降梯度損失，pa；

22、a—流動截面積，m2；

23、g—濕蒸汽流體的質(zhì)量流量，kg/s；

24、pa—單位長度重力引起的壓力損失；

25、θ—地面管線，θ＝0°；

26、地面管線θ＝0°，方程(1)表示為：

27、

28、動能項(xiàng)僅在霧狀流中考慮，對于霧狀流，氣體體積流量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于液體體積流量，應(yīng)用理想氣體定律；公式(6)：

29、

30、式中：q—蒸汽體積流量，m3/s；

31、其中，蒸汽流速及體積流量分別按公式(7)和(8)計(jì)算：

32、

33、

34、因此對于霧流，汽水兩相流的壓降計(jì)算公式為：

35、

36、進(jìn)一步地，運(yùn)用數(shù)值方法將整個井筒分成若干段，每一段長度為δz，在每一段內(nèi)對式(9)進(jìn)行積分，從而得到計(jì)算每一段出口處蒸汽壓力的公式：

37、

38、進(jìn)一步地，所述步驟s2中，計(jì)算蒸汽密度與干度關(guān)系的步驟如下：

39、蒸汽密度與干度關(guān)系見公式(11)：

40、

41、ρl＝3786.31-37.2487×(t+273.15)+0.196246×(t+273.15)2-5.04708×10-4×(t+273.15)3+6.29368×10-7×(t+273.15)4-3.0848×10-10×(t+273.15)5

42、(12)

43、lnρg＝-93.7072+0.833941×(t+273.15)-0.00320809×(t+273.15)2+6.57652×10-6×(t+273.15)3-6.93747×10-9×(t+273.15)4+2.97203×10-12×(t+273.15)5

44、(13)

45、式中：ρg—飽和蒸汽的密度，kg/m3；

46、ρl—飽和水的密度，kg/m3。

47、進(jìn)一步地，所述步驟s3中，計(jì)算井口蒸汽流量的步驟如下：

48、結(jié)合公式(7)、(10)和(11)，可得

49、

50、根據(jù)公式(14)計(jì)算得出單井井口蒸汽流量。

51、進(jìn)一步地，所述步驟s4中，確定摩阻系數(shù)：采用流量計(jì)測試出一口井井口流量數(shù)據(jù)，利用公式(14)計(jì)算出管線摩阻系數(shù)。

52、本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明操作簡便、費(fèi)用低廉、適用于蒸汽驅(qū)一爐多注井流量監(jiān)測；本發(fā)明通過井口幾項(xiàng)簡單參數(shù)的錄取(蒸汽壓力、干度)計(jì)算得到單井流量數(shù)據(jù)，本發(fā)明具有操作簡便、技術(shù)實(shí)用、費(fèi)用低廉的特點(diǎn)，本發(fā)明構(gòu)建了蒸汽壓力、干度與流量的理論模型，通過流量實(shí)測數(shù)據(jù)錄取，確定理論模型中的摩阻系數(shù)；根據(jù)實(shí)測井口壓力、干度數(shù)據(jù)計(jì)算單井流量。該技術(shù)成果可推廣應(yīng)用于一爐多注井流量監(jiān)測。

技術(shù)特征：

1.一種蒸汽驅(qū)一爐多注井流量監(jiān)測方法，其特征在于，理論建模步驟如下：

2.如權(quán)利要求1所述的蒸汽驅(qū)一爐多注井流量監(jiān)測方法，其特征在于，所述步驟s1中，建立濕蒸汽在地面管線內(nèi)流動壓降的數(shù)學(xué)模型，做如下假設(shè)：

3.如權(quán)利要求2所述的蒸汽驅(qū)一爐多注井流量監(jiān)測方法，其特征在于，取鍋爐/配汽間為坐標(biāo)原點(diǎn)，蒸汽沿井筒流動方向?yàn)閦軸方向，根據(jù)動量守恒原理建立井筒中蒸汽壓降梯度的控制方程，連接注蒸汽地面管網(wǎng)。

4.如權(quán)利要求3所述的蒸汽驅(qū)一爐多注井流量監(jiān)測方法，其特征在于，總壓力梯度由重力梯度、摩擦梯度和加速度梯度組成，即：

5.如權(quán)利要求4所述的蒸汽驅(qū)一爐多注井流量監(jiān)測方法，其特征在于，運(yùn)用數(shù)值方法將整個井筒分成若干段，每一段長度為δz，在每一段內(nèi)對式(9)進(jìn)行積分，從而得到計(jì)算每一段出口處蒸汽壓力的公式：

6.如權(quán)利要求1所述的蒸汽驅(qū)一爐多注井流量監(jiān)測方法，其特征在于，所述步驟s2中，計(jì)算蒸汽密度與干度關(guān)系的步驟如下：

7.如權(quán)利要求1所述的蒸汽驅(qū)一爐多注井流量監(jiān)測方法，其特征在于，所述步驟s3中，計(jì)算井口蒸汽流量的步驟如下：

8.如權(quán)利要求7所述的蒸汽驅(qū)一爐多注井流量監(jiān)測方法，其特征在于，所述步驟s4中，確定摩阻系數(shù)：采用流量計(jì)測試出一口井井口流量數(shù)據(jù)，利用公式(14)計(jì)算出管線摩阻系數(shù)。

技術(shù)總結(jié)
一種蒸汽驅(qū)一爐多注井流量監(jiān)測方法，屬于稠油注汽井流量測試技術(shù)領(lǐng)域，理論建模步驟如下：S1、理論計(jì)算蒸汽壓降；S2、計(jì)算蒸汽密度與干度關(guān)系；S3、計(jì)算井口蒸汽流量；S4、確定摩阻系數(shù)。本發(fā)明通過井口幾項(xiàng)簡單參數(shù)的錄取計(jì)算得到單井流量數(shù)據(jù)，本發(fā)明構(gòu)建了蒸汽壓力、干度與流量的理論模型，通過流量實(shí)測數(shù)據(jù)錄取，確定理論模型中的摩阻系數(shù)；根據(jù)實(shí)測井口壓力、干度數(shù)據(jù)計(jì)算單井流量。該技術(shù)成果可推廣應(yīng)用于一爐多注井流量監(jiān)測。本發(fā)明具有操作簡便、技術(shù)實(shí)用、費(fèi)用低廉的特點(diǎn)。

技術(shù)研發(fā)人員：鄧中先,金璐,趙超,桂烈亭,何金寶,劉禹,楊顯志,程云龍,景宏偉,楊清玲,劉錦,鄧杰夫,孫勇,朱強(qiáng),步新兵
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國石油天然氣股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2