單位為W/(m2 ?°C); (3) 通過公式= 計算單位長度dl段熱損失dQ，其中，TiM為地面管線表皮溫 A 度； (4) 通過公^5
十算dl段壓降損失dp,下一節(jié)點 蒸汽壓力Pw=P化，其中，P為混合物的壓力（絕對），單位為化；1為軸向流動的距離， 單位為m ; P1為液相密度，單位為kg/m3; Pg為氣相密度，單位為kg/m3;H1為持液率，單位 為m3/m3;g為重力加速度，單位為m/s2;0為管道與水平方向的夾角，單位為度；A為兩相 流動的沿程阻力系數(shù)；G為混合物的質(zhì)量流量，單位為kg/s;v為混合物的流速，單位為m/ S 氣相的折算速度，單位為m/s;D為管道直徑，單位為m;Ap為管道截面積，單位為m2; 妨通過飽和蒸汽溫度壓力公式Ts= 195. 94P° 225-17. 8計算下一節(jié)點蒸汽溫度Tw; (6) 通過公式
計算下一節(jié)點蒸汽干度Xw; (7) 通過公式
W及
計算下一節(jié)點混合氣體的總壓力Pzw; (8) 通過公式
計算下一節(jié)點飽 和蒸汽和氮氣的氣相干度計算Xqw，其中，X'為整個混合系統(tǒng)的氣相干度；Vm為氣相中氣體 (飽和水蒸氣和氮氣）的體積流速，單位為mVs;V為混合物總體積流速，單位為mVs;V'W2 為壓力P、溫度T下的氮氣體積，單位為m3;P1為飽和水蒸汽密度，單位為kg/m3;X為水蒸 汽干度； 巧）令i=i+l，l=l+dl，Pi=p…，Ti=T…Pu=Pz…Xi=X…X。i=X。…返回第 (4)步繼續(xù)迭代計算下一節(jié)點的溫度、壓力、干度，若1 >管線長度，則迭代結(jié)束。
5.如權(quán)利要求4所述的注入的蒸汽、氮氣混合物的溫度、壓力、干度的計算方法，其特 征在于，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 為初始計算點，任意設(shè)定步長，計算井筒處的井筒溫度、井筒壓力和井筒干度分布具體包 括： (1) 初始蒸汽壓力P。，混合物總壓力PzO,初始蒸汽溫度T。，初始蒸汽干度X。，混合物氣 相干度X'。，則W井口開始為第一個節(jié)點，在節(jié)點上端；Pi= P〇，Ti= Te，Pu= Pz〇，Xi= X。， X" = X' 0; (2) 通過公j
計算dl段壓降損失dp,下一節(jié)點 蒸汽壓力Pw=Pi-化，其中，P為混合物的壓力（絕對），單位為化；1為軸向流動的距離， 單位為m ; P1為液相密度，單位為kg/m3; Pg為氣相密度，單位為kg/m3;H1為持液率，單位 為m3/m3;g為重力加速度，單位為m/s2;0為管道與水平方向的夾角，單位為度；A為兩相 流動的沿程阻力系數(shù)；G為混合物的質(zhì)量流量，單位為kg/s;v為混合物的流速，單位為m/ S;v 氣相的折算速度，單位為m/s;D為管道直徑，單位為m;Ap為管道截面積，單位為m2; 做通過飽和蒸汽溫度壓力公式Ts= 195. 94P° 225-17. 8計算下一節(jié)點蒸汽溫度Tw; (4)迭代計算該段的總導(dǎo)熱系數(shù)；具體步驟包括： 1) 給U2設(shè)定初始值，初始值為5,其中U2為井筒單元的總導(dǎo)熱系數(shù)； 2) 通過公式
計算Th，其中，Th為水泥環(huán)溫度；A。為地層導(dǎo)熱系數(shù)， 單位為W/(m?°C) ;T。為原始地層溫度，單位為1：，T。=TiM+adl，Tim為地表溫度，單位為1：，a為地溫梯度，dl為單位長度；r2為隔熱管內(nèi)管外半徑，單位為為無因次地層導(dǎo)熱 時間函數(shù)，
a為熱擴散系數(shù)，單位為m2/h，rh為井眼半徑； 3) 通過公式dQ= 2 3ir2U2(T-Th)dl，
計算些其中rh為井眼半徑，單位為m;dQ為單位長度dl段熱損 出' 失； 4) 通過公式
計算 隔熱管外管外壁溫度T4和套管內(nèi)壁溫度Tti，其中，Th為水泥環(huán)溫度；Atub為油管導(dǎo)熱系數(shù)， 單位為W/(m?°C) ;Ahs為絕熱層材料導(dǎo)熱換熱系數(shù)，單位為W/(m?°C);r1為隔熱管內(nèi) 管內(nèi)半徑，單位為m;r2為隔熱管內(nèi)管外半徑，單位為m;r3為隔熱管外管內(nèi)半徑，單位為m; r。,為套管內(nèi)半徑，單位為m;r。。為套管外半徑，單位為m;AC3sb為套管導(dǎo)熱系數(shù)，單位為W/ (m?°C)； 5) 通過公式
，''4
計算油套環(huán)空內(nèi)自然對流傳熱系數(shù)h。和福射傳熱系數(shù)hf，其中，5為 Stefan-Boltzmann常數(shù)，2. 189Xl〇-8W/(m2 ?K) 為油管或絕熱管外壁表面向套管內(nèi)壁 表面福射有效系數(shù)；T/為T4的開氏溫度；Ttfi為Tti的開氏溫度；e。為隔熱管外壁黑度；e為套管內(nèi)壁黑度；Gr為Grashof數(shù)；Pr為Pran化1數(shù)；Kh。為環(huán)空流體的導(dǎo)熱系數(shù)，單位為 W/(m*K)江4為隔熱管外管外半徑，單位為m;g為重力加速度，單位為m/s2;P。。為環(huán)空流 體在平均溫度T。。下的密度，單位為kg/m3;U。。為環(huán)空流體在平均溫度T^下的粘度，單位為 mPa?S電。為環(huán)空流體在平均溫度T。。下的熱容，單位為J(m3 ?K); 6) 計算新的總傳熱系數(shù)U' 2,其中U' 2為U2的迭代值； 7) 利用化-U' ,1 <e判斷是否滿足精度，判斷重復(fù)或結(jié)束，其中e為無限小的一常 數(shù)； (5) 通過公式
計算下一節(jié)點蒸汽干度Xw; (6) 通過公式
I計算下 一節(jié)點混合氣體的總壓力Pzw; (7) 通過公式
計算下一節(jié)點飽 和蒸汽和氮氣的氣相干度計算Xqw，其中，Pi為飽和水蒸汽中蒸汽密度，單位為kg/m3;P2為飽和水蒸汽中水的密度，單位為kg/m3; 巧）令i=i+l，l=l+dl，Pi=P…Ti=T…Pzi=Pz…Xi=X…X。i=X。…返回第 (2)步繼續(xù)迭代計算下一節(jié)點的溫度、壓力、干度，若1 >隔熱管長度，則迭代結(jié)束。
6.如權(quán)利要求4或5所述的注入的蒸汽、氮氣混合物的溫度、壓力、干度的計算方法，其 特征在于，通過化gedom-化own算法公式
和PPi化Pg(1-Hi)計 算dl段壓降損失化，下一節(jié)點蒸汽壓力Pw=Pi-化，其中，P為混合物的壓力（絕對），單 位為化；1為軸向流動的距離，單位為m;Pg為氣相密度，單位為kg/m3;P巧液相密度，單 位為kg/m3;Pm為混合物密度，單位為kg/m3;H1為持液率；g為重力加速度，單位為m/s2;A 為管道流通截面積，A= 31妒/4,單位為m2;D為管子內(nèi)徑，單位為m;Gm為混合物質(zhì)量流量， 單位為kg/s，其中，Gm=Gg+gi=A(vsiPi+VsgPg)，Gg為氣相質(zhì)量流量，單位為kg/s，G1為液 相質(zhì)量流量，單位為kg/s，v,i為氣相表觀流速，單位為m/s，V 液相表觀流速，單位為m/ S，Vsi=Qi/A，Vsg=q/A，其中，Qg為氣相體積流量，單位為111^3,Qg為液相體積流量，單位 為m3/s。
7.如權(quán)利要求4或5所述的注入的蒸汽、氮氣混合物的溫度、壓力、干度的計算方法， 其特征在于，通過0服ISZEWSKI算法公式
計算dl段壓降損失化，下一 節(jié)點蒸汽壓力Pw=P化，其中，P為混合物的壓力（絕對），單位為化；1為軸向流動的距 離，單位為m;Wm為混合物質(zhì)量流量，單位為kg/s，Wm=qm。mt，qm。為地面脫氣原油體積流量， 單位為m/3s，mt為伴隨生產(chǎn)Im3地面脫氣原油產(chǎn)出的油氣水的總質(zhì)量，單位為kg，對于穩(wěn)定 流動，Hit為一常數(shù)；g為重力加速度，單位為m/s2;qG為氣體體積流量；Pm為混合物的平均 密度，單位為kg/m3;Tf為摩阻壓力梯度，單位為化/m;A為管道流通截面積，單位為m2。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種注入的蒸汽、氮氣混合物的溫度、壓力、干度的計算方法，方法包括：計算蒸汽和氮氣混合后的混合物初始溫度、混合物初始氣相干度和蒸汽干度；以蒸汽鍋爐出口處為初始計算點，任意設(shè)定步長，計算地面管線井口處的井口溫度、井口壓力和井口干度分布；以井口為初始計算點，任意設(shè)定步長，計算井筒處的井筒溫度、井筒壓力和井筒干度分布；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)場進行相應(yīng)工藝的實施。本發(fā)明具有良好的計算穩(wěn)定性和較高的計算精度，為蒸汽+氮氣混合體系在井筒注入?yún)?shù)的優(yōu)化設(shè)計提供可靠的計算手段。
【IPC分類】E21B49-08, E21B47-07, G06F17-50, E21B47-06
【公開號】CN104850681
【申請?zhí)枴緾N201510181253
【發(fā)明人】張成博, 馬振, 孫振宇, 曲紹剛, 劉錦, 于曉聰, 王欣葉, 呂孝明, 姜佳悅, 盧麗絲, 李輝, 唐麗, 劉佩衡, 李 杰, 康宸博, 王文剛, 哈長鳴, 王河
【申請人】中國石油天然氣股份有限公司
【公開日】2015年8月19日
【申請日】2015年4月16日