[0031] 參照?qǐng)D3,本發(fā)明能夠獲得地面管線的溫度、壓力、干度分布，可以精確計(jì)算地面管 線和井筒的溫度場(chǎng)、壓力場(chǎng)、干度場(chǎng)分布情況，以保證到達(dá)井底時(shí)，井筒熱損失減小，井底蒸 汽干度和氣相干度增大；能夠?qū)?duì)氮?dú)夂驼羝旌衔锵碌孛婀芫€和井筒的溫度場(chǎng)、壓力場(chǎng)、 干度場(chǎng)進(jìn)行正確計(jì)算。本發(fā)明建立了能描述混合物在井筒中壓力、溫度、干度變化的兩相流 動(dòng)數(shù)學(xué)模型，為蒸汽+氮?dú)饣旌象w系在井筒注入?yún)?shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供可靠的計(jì)算手段。從 而有利于指導(dǎo)油田現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行相應(yīng)工藝的實(shí)施。
[0032] 請(qǐng)參照?qǐng)D3,本發(fā)明的一具體實(shí)施例中，所述通過迭代法計(jì)算蒸汽和氮?dú)饣旌虾蠡?合物的初始溫度T和蒸汽干度X具體包括：
[0033](1)通過克拉珀瓏方程P3' =PM/RT計(jì)算井口注入氮?dú)獾拿芏萈3'，其中，M為 蒸汽和氮?dú)饣旌虾蠡旌衔锏哪栙|(zhì)量；R為普適氣體常量，R的取值為8. 31441 ±0. 00026J/ (mol?K)，T為氮?dú)夂驼羝旌虾蠡旌衔锏某跏紲囟?，P為氮?dú)夂驼羝旌虾蠡旌衔锏目倝?力；
[0034] (2)通過公式叫二MsXXQ、m2=MSX(1-X。）、m3=V3Xp3計(jì)算~^^，其中化為 鍋爐出口處飽和蒸汽的質(zhì)量流量，單位為kg/s;m2為鍋爐出口處水的質(zhì)量流量，單位為kg/ s;m3為初始氮?dú)赓|(zhì)量流量，單位為kg/s;Ms為飽和蒸汽的流速，單位為kg/s;XQ為鍋爐出口 處蒸汽的干度；V3為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的氮?dú)怏w積流速，單位為m3/s;P3為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的氮?dú)獾?密度，單位為kg/m3;
[0035](3)令X=X。，V3=V'3,P3=P' 3,代入公式叫' =MsXX、m2' =MSX(1-X)、 m3' =V3' 計(jì)算V1，V2，V3,其中，X為飽和蒸汽的干度；V' 3為溫度T、壓力 P下的氮?dú)怏w積流速，單位為m3/s;P' 3為溫度T、壓力P下的氮?dú)獾拿芏?，單位為kg/m3;m':為氮?dú)夂驼羝旌虾箫柡驼羝馁|(zhì)量流量，單位為kg/s;m' 2為氮?dú)夂驼羝旌虾笏?的質(zhì)量流量，單位為kg/s;m' 3為氮?dú)夂驼羝旌虾蟮獨(dú)獾馁|(zhì)量流量，單位為kg/s;
[0036] (4)根據(jù)能量守恒定律將初始計(jì)算得到的叫、m2、m3、m' ^m' 2,m' 3代入公式
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種注入的蒸汽、氮?dú)饣旌衔锏臏囟?、壓力、干度的?jì)算方法，其特征在于，所述注入 的蒸汽、氮?dú)饣旌衔锏臏囟?、壓力、干度的?jì)算方法包括： 利用迭代法計(jì)算蒸汽和氮?dú)饣旌虾蟮幕旌衔锍跏紲囟?、混合物初始?xì)庀喔啥群驼羝?度； 基于混合物初始溫度、混合物初始?xì)庀喔啥群驼羝啥?，W蒸汽鍋爐出口處為初始計(jì) 算點(diǎn)，任意設(shè)定步長(zhǎng)，計(jì)算地面管線井口處的井口溫度、井口壓力和井口干度分布； 基于地面管線井口處的所述井口溫度、所述井口壓力和所述井口干度分布，W井口為 初始計(jì)算點(diǎn)，任意設(shè)定步長(zhǎng)，計(jì)算井筒處的井筒溫度、井筒壓力和井筒干度分布；W及 基于所述井筒溫度、所述井筒壓力和所述井筒干度分布指導(dǎo)油田現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行相應(yīng)工藝的 實(shí)施。
2. 如權(quán)利要求1所述的注入的蒸汽、氮?dú)饣旌衔锏臏囟取毫?、干度的?jì)算方法，其特 征在于，通過迭代法計(jì)算蒸汽和氮?dú)饣旌虾蟮幕旌衔锍跏紲囟萒和蒸汽干度X具體包括： (1)通過克拉巧現(xiàn)方程P3' =PM/RT計(jì)算井口注入氮?dú)獾拿芏萈3'，其中，M為蒸 汽和氮?dú)饣旌虾蠡旌衔锏哪栙|(zhì)量；R為普適氣體常量，R的取值為8. 31441 + 0. 00026J/ (mol?K)，T為氮?dú)夂驼羝旌虾蠡旌衔锏某跏紲囟龋琍為氮?dú)夂驼羝旌虾蠡旌衔锏目倝?力； 似通過公式叫=MsXX〇、ni2=MsX(l-X〇)、ni3=V3><P3計(jì)算m1、m2、nv其中，mi為鍋 爐出口處飽和蒸汽的質(zhì)量流量，單位為kg/s;m2為鍋爐出口處水的質(zhì)量流量，單位為kg/s; m3為初始氮?dú)赓|(zhì)量流量，單位為kg/s;M,為飽和蒸汽的流速，單位為kg/s;X。為鍋爐出口處 蒸汽的干度；V3為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的氮?dú)怏w積流速，單位為m ;P3為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的氮?dú)獾拿? 度，單位為kg/m3; 做令X=X〇，V3=V'3,P3二P' 3,代入公式叫'=MsXX、ni2' =MsX(1-X)、ni3' =V'3XP3'計(jì)算m'i，m'2，m'3,其中，X為飽和蒸汽的干度；V'3為溫度T、壓力P下 的氮?dú)怏w積流速，單位為mVs;P'3為溫度T、壓力P下的氮?dú)獾拿芏?，單位為kg/m3;m'1 為氮?dú)夂驼羝旌虾箫柡驼羝馁|(zhì)量流量，單位為kg/s;m'2為氮?dú)夂驼羝旌虾笏馁|(zhì) 量流量，單位為kg/s;m'3為氮?dú)夂驼羝旌虾蟮獨(dú)獾馁|(zhì)量流量，單位為kg/s; (4) 根據(jù)能量守恒定律將初始計(jì)算得到的叫、m2、m3、m'i，m'2,m'3代入公式 Q"|7； +C>:7； +〇";7；^二(C>,' +C,'";')r計(jì)算氮?dú)夂驼羝旌虾蠡旌衔锏某跏紲? 度T，其中，Cl為水蒸汽的比熱容，為2.化J/化g'°C) ;C2為水的比熱容，為4.化J/化g'°C);C3為氮?dú)獾谋葻崛?，?.038kJ/(kg-°C) ;T,為鍋爐出口處飽和蒸汽的溫度，單位為1： ;Tw2 為鍋爐出口處氮?dú)獾臏囟?，即未混合之前氮?dú)鉁囟龋瑔挝粸椤鉉; (5) 通過公式=%計(jì)算混合后蒸汽的壓力P 其中，P為氣相中飽和蒸汽所 i-f H1O 片 2^ 占的分壓力，單位為MPa;Yh2。為氣相中的飽和蒸汽的摩爾百分?jǐn)?shù)； 做通過公式^二^、P3' =PM/RT、rw:c=單、W及= 式)計(jì)算氮 J. Q i巧2〇I J jV: 氣和蒸汽混合后混合物的總壓力P，其中，為水的摩爾質(zhì)量，單位為kg/mol;Mv,為氮 氣的摩爾質(zhì)量，單位為kg/mol;由于m3= XPs.
p3' =PM/RT中計(jì)算V3和 P3'用到P，而公式ni3=V3XP3中計(jì)算m3需要用到Vs和P3,因此需要迭代計(jì)算氮?dú)夂驼?汽混合后混合物的總壓力P，具體步驟包括： 1)首先假設(shè)一個(gè)P，代入公式^ = P3' =PM/RT計(jì)算V3和P3; 。將計(jì)算得到的V3和P3代入m3=V3XP3; 3) 將計(jì)算得到的m3代入公壬
4) 將計(jì)算得到的Yh2。代入公式而2。=^計(jì)算P'，如果|P' -P|<e，則循環(huán)結(jié)束， 否則返回第1)步繼續(xù)計(jì)算，其中，P'為迭代后的P;e為無窮小的常數(shù)； (7)通過公式Lv= 273X(374. 15-T)°38、X=VCiXCTs-T)/Lv計(jì)算水蒸汽干度X，其 中，Lv為干飽和蒸汽的熱洽，單位為kj/kg;C1為水蒸氣的比熱容，單位為kj/kg.°C; 做將X代入叫"=MsXX、ni2"=MsX(1-X。）計(jì)算m"1和m"2,將P和T代入m]"= V'3XP3'
P3' =PM/RT計(jì)算m"3,其中，m"1為迭代后的m'神"2為 迭代后的m' 2;m" 3為迭代后的m'3； (9)再次將m"i、m"2、m"3代入W下公式： C|";|7； + = (C>," +C";2" +C/";")廠計(jì)算氮?dú)夂驼羝旌虾蟮臏囟? T'，如果It' -T|<e，則循環(huán)結(jié)束，否則返回第（5)步繼續(xù)計(jì)算，其中，T'為迭代后的T;e為無窮小的常數(shù)。
3. 如權(quán)利要求1所述的注入的蒸汽、氮?dú)饣旌衔锏臏囟?、壓力、干度的?jì)算方法，其特 征在于，通過W下公式計(jì)算蒸汽和氮?dú)饣旌虾蟮幕旌衔锍跏細(xì)庀喔啥萖':
其中，X'為混合物初始?xì)庀喔啥龋琕m為氣相中氣體（飽和水蒸氣和氮?dú)猓┑捏w積流速， 單位為mVs;V為混合物總體積流速，單位為mVs;
其中；V'W2為壓力P、溫度T下的氮?dú)怏w積，單位為m3;P1為飽和水蒸汽中蒸汽的密 度，單位為kg/m3;M,為飽和蒸汽的流速，單位為kg/s;X為飽和蒸氣的干度；
其中，P2為飽和水蒸汽中水的密度，kg/m3;V'3為溫度T、壓力P下的氮?dú)怏w積流速， 單位為mVs。
4. 如權(quán)利要求1所述的注入的蒸汽、氮?dú)饣旌衔锏臏囟取毫?、干度的?jì)算方法，其特 征在于，基于混合物初始溫度、混合物初始?xì)庀喔啥群驼羝啥?，w蒸汽鍋爐出口處為初始 計(jì)算點(diǎn)，任意設(shè)定步長(zhǎng)，計(jì)算地面管線井口處的井口溫度、井口壓力和井口干度分布具體包 括： (1)初始蒸汽壓力P。，總壓力PzO,初始的蒸汽溫度T。，初始的蒸汽干度X。，氣相干度X'。，則將蒸汽鍋爐出口作為第一個(gè)節(jié)點(diǎn)，在節(jié)點(diǎn)上端；Pi=Pe，Ti=Te，Pzi=Pz〇，Xi=X。， X"=X0; 似通過公
計(jì)算地面管線的 總熱阻R，其中，hf為液膜層對(duì)流換熱系數(shù)，單位為W/(m2 ?C 為地面管線鋼管內(nèi)半徑， 單位為m;hp為污垢層對(duì)流換熱系數(shù)，單位為W/(m2 ?°C) ;AP為管壁導(dǎo)熱系數(shù)，單位為W/ (m，°C) ;r。為地面管線鋼管外半徑，單位為m;Ahs為隔熱層導(dǎo)熱系數(shù)，單位為W/(m，°C); riM為地面管線外半徑，單位為m;hf。為強(qiáng)迫對(duì)流換熱系數(shù)，