一種注氣井封隔器上下兩端溫度的確定方法及裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及稠油注蒸汽熱力采油領(lǐng)域，尤其涉及一種注氣井封隔器上下兩端溫度的確定方法及裝置。該方法包括：獲取注氣井隔熱管內(nèi)蒸汽的溫度場分布；根據(jù)所述隔熱管內(nèi)蒸汽的溫度場分布，獲取隔熱管外壁的溫度場分布和套管內(nèi)壁的溫度場分布；根據(jù)所述隔熱管外壁的溫度場分布和所述套管內(nèi)壁的溫度場分布，獲取封隔器下端的溫度和封隔器上端的溫度。本申請實施例計算了封隔器上端的溫度和封隔器下端的溫度，從而可以優(yōu)化封隔器位置，對注氣井的隔熱效果、油井的熱采壽命以及蒸汽質(zhì)量和油井熱采效果的提高具有重要的指導意義。
【專利說明】
-種注氣井封隔器上下兩端溫度的確定方法及裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設及稠油注蒸汽熱力采油領(lǐng)域，尤其設及注氣井封隔器上下兩端溫度的確 定方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 注蒸汽熱力采油是W熱力學和傳熱學的理論和方法為基礎，W稠油和高凝油為主 要開采對象，通過加熱方式(注入蒸汽)來降低原油黏度，解除油層堵塞，改善地層滲流特 性，從而提高原油采收率的開采技術(shù)。目前，陸上稠油蒸汽熱力采油工藝的隔熱方式大多使 用"隔熱管+封隔器"的隔熱工藝，在運種工藝下，由于蒸汽的熱洽值遠大于環(huán)空的空氣，因 此有一部分蒸汽進入環(huán)空導致環(huán)空溫度升高，從而會對套管造成疲勞損壞;封隔器是用于 對油套環(huán)空進行密封，從而可W避免熱應力直接作用在套管上，而封隔器的位置會直接影 響保護效果。但是，目前封隔器安裝位置并不固定，而是依據(jù)經(jīng)驗隨意安放，從而影響了封 隔器的保護效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本申請實施例提供了一種注氣井封隔器上下兩端溫度的確定方法及裝置，W優(yōu)化 封隔器位置，提高油井熱采效果。
[0004] 為達到上述目的，一方面，本申請實施例提供了注氣井封隔器上下兩端溫度的確 定方法，所述方法包括：
[0005] 獲取注氣井隔熱管內(nèi)蒸汽的溫度場分布；
[0006] 根據(jù)所述隔熱管內(nèi)蒸汽的溫度場分布，獲取隔熱管外壁的溫度場分布和套管內(nèi)壁 的溫度場分布；
[0007] 根據(jù)所述隔熱管外壁的溫度場分布和所述套管內(nèi)壁的溫度場分布，獲取封隔器下 端的溫度和封隔器上端的溫度。
[000引進一步地，所述獲取封隔器下端的溫度和封隔器上端的溫度包括：
[0009] 計算封隔器下端的平均熱損失；
[0010] 根據(jù)所述隔熱管外壁的溫度場分布、所述套管內(nèi)壁的溫度場分布和所述封隔器下 端的平均熱損失，計算封隔器下端的溫度；
[0011] 計算封隔器的平均熱損失；
[0012] 根據(jù)所述封隔器下端的溫度和所述封隔器的平均熱損失，計算封隔器上端的溫 度。
[0013] 進一步地，所述封隔器下端的溫度按照下述公式計算：
[0014] TF = TE-Qi*R'/dh
[0015] 其中，
[0016]
[0017] 式中：Tf為封隔器下端的溫度;Te為隔熱管末端出口處的溫度;化為隔熱管下端的 平均熱損失;化為蒸汽出口至封隔器下端的距離;hf為水膜傳熱系數(shù);為套管內(nèi)壁半徑。
[0018] 進一步地，所述封隔器上端的溫度按照下述公式計算：
[0019] TG = TF-Q2*R"/dh
[0020] 其中，
[0021]
[0022] 式中Jg為封隔器上端的溫度;Tf為封隔器下端的溫度;Q2為隔熱管的平均熱損失； 化為蒸汽出口至隔熱器下端的距離;Kf為封隔器軸向?qū)嵯禂?shù);Lf為封隔器的軸向有效導熱 長度。
[0023] 進一步地，所述隔熱管內(nèi)蒸汽的溫度場分布按照下述公式計算：
[0024] Ts = 195.94P°. 225-17.8
[0025] 其中，Ts為隔熱管內(nèi)蒸汽的溫度，P為隔熱管內(nèi)蒸汽的壓力。
[0026] 進一步地，所述隔熱管外壁的溫度場分布按照下述公式計算：
[0027] T〇 = Ts-(Ri+R2+I?3+R4)dq/dl [002引 其中，
[0029]
[0030]
[0031]
[0032]
[0033] 式中：To為隔熱管外壁溫度;Ts為隔熱管內(nèi)蒸汽的溫度;dl為井段長度，dq為井段長 度dl上的熱損失;hf為水膜傳熱系數(shù);rt功隔熱油管內(nèi)管內(nèi)壁半徑;Ktub為油管導熱系數(shù);rt。 為隔熱油管內(nèi)管外壁半徑;Kins為絕熱層導熱系數(shù);ri為隔熱油管外管內(nèi)壁半徑;r。為隔熱油 管外管外壁半徑。
[0034] 進一步地，所述套管內(nèi)壁的溫度場分布按照下述公式計算：
[0035] Tci = Te+(R6+I?7+R8)dq/dl
[0036] 其中，
[0037]
[00；3 引
[0039]
[0040] 式中，Tu為隔熱管外壁溫度;Te為地層溫度;dl為井段長度，dq為井段長度dl上的 熱損失;為套管內(nèi)壁半徑;。。為套管外壁半徑;rh為水泥環(huán)半徑;Ksas為套管導熱系數(shù);Kcem 為水泥環(huán)導熱系數(shù);Ke為地層導熱系數(shù);f(t)為Ramey時間函數(shù)。
[0041] 另一方面，本申請實施例還提供了一種注氣井封隔器上下兩端溫度的確定裝置， 所述裝置包括：
[0042] 第一計算單元，用于獲取注氣井隔熱管內(nèi)蒸汽的溫度場分布；
[0043] 第二計算單元，用于根據(jù)所述隔熱管內(nèi)蒸汽的溫度場分布，獲取隔熱管外壁的溫 度場分布和套管內(nèi)壁的溫度場分布；
[0044] 第=計算單元，用于根據(jù)所述隔熱管外壁的溫度場分布和所述套管內(nèi)壁的溫度場 分布，獲取封隔器下端的溫度和封隔器上端的溫度。
[0045] 進一步地，所述第=計算單元包括：
[0046] 封隔器下端熱損失計算子單元，用于計算封隔器下端的平均熱損失；
[0047] 封隔器下端溫度計算子單元，用于根據(jù)所述隔熱管外壁的溫度場分布、所述套管 內(nèi)壁的溫度場分布和所述封隔器下端的平均熱損失，計算封隔器下端的溫度；
[0048] 封隔器熱損失計算子單元，用于計算封隔器的平均熱損失；
[0049] 封隔器上端溫度計算子單元，用于根據(jù)所述封隔器下端的溫度和所述封隔器的平 均熱損失，計算封隔器上端的溫度。
[0050] 進一步地，所述封隔器下端的溫度按照下述公式計算：
[0化1] TF = TE-Qi*R'/dh
[0052]其中，
[0化3]
[0054] 式中：Tf為封隔器下端的溫度;Te為隔熱管末端出口處的溫度;化為隔熱管下端的 平均熱損失;化為蒸汽出口至封隔器下端的距離;hf為水膜傳熱系數(shù);為套管內(nèi)壁半徑。
[0055] 進一步地，所述封隔器上端的溫度按照下述公式計算：
[0化6] TG = lV-Q2*R'7dh
[0057]其中，
[0化引
[0059] 式中Jg為封隔器上端的溫度;Tf為封隔器下端的溫度;Q2為隔熱管的平均熱損失； 化為蒸汽出口至隔熱器下端的距離;Kf為封隔器軸向?qū)嵯禂?shù);Lf為封隔器的軸向有效導熱 長度。
[0060] 進一步地，所述隔熱管內(nèi)蒸汽的溫度場分布按照下述公式計算：
[0061 ] Ts = 195.94P°. 225-17.8
[0062] 其中，Ts為隔熱管內(nèi)蒸汽的溫度，P為隔熱管內(nèi)蒸汽的壓力。
[0063] 進一步地，所述隔熱管外壁的溫度場分布按照下述公式計算：
[0064] T〇 = Ts-(Ri+R2+I?3+R4)dq/dl [00化]其中，
[0066]
[0067]
[006引
[0069]
[0070] 式中：To為隔熱管外壁溫度;Ts為隔熱管內(nèi)蒸汽的溫度;dl為井段長度，dq為井段長 度dl上的熱損失;hf為水膜傳熱系數(shù);rt功隔熱油管內(nèi)管內(nèi)壁半徑;Ktub為油管導熱系數(shù);rt。 為隔熱油管內(nèi)管外壁半徑;Kins為絕熱層導熱系數(shù);ri為隔熱油管外管內(nèi)壁半徑;r。為隔熱油 管外管外壁半徑。
[0071] 進一步地，所述套管內(nèi)壁的溫度場分布按照下述公式計算：
[0072] Tci = Te+(R6+I?7+R8)dq/dl
[0073] 其中，
[0074]
[0075]
[0076]
[0077] 式中，Tu為隔熱管外壁溫度;Te為地層溫度;dl為井段長度，dq為井段長度dl上的 熱損失;為套管內(nèi)壁半徑;。。為套管外壁半徑;rh為水泥環(huán)半徑;Ksas為套管導熱系數(shù);Kcem 為水泥環(huán)導熱系數(shù);Ke為地層導熱系數(shù);f(t)為Ramey時間函數(shù)。
[0078] 本申請實施例提供的一種注氣井封隔器上下兩端溫度的確定方法及裝置，首先獲 取注氣井隔熱管內(nèi)蒸汽的溫度場分布，然后確定出隔熱管外壁的溫度場分布和套管內(nèi)壁的 溫度場分布，最后根據(jù)隔熱管外壁的溫度場分布和套管內(nèi)壁的溫度場分布計算出封隔器下 端的溫度和封隔器上端的溫度。本申請計算了封隔器上端的溫度和封隔器下端的溫度，從 而可W依此指導現(xiàn)場操作，優(yōu)化封隔器位置，從而對注氣井的隔熱效果、油井的熱采壽命W 及蒸汽質(zhì)量和油井熱采效果的提高具有重要的指導意義。
【附圖說明】
[0079] 為了更清楚地說明本申請實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 申請中記載的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提 下，還可W根據(jù)運些附圖獲得其他的附圖。
[0080] 圖1是本申請實施例的注氣井井筒的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0081] 圖2是本申請實施例的注氣井封隔器上下兩端溫度的確定方法的流程圖；
[0082] 圖3是本申請實施例的注氣井封隔器上下兩端溫度的確定裝置的結(jié)構(gòu)圖。
【具體實施方式】
[0083] 為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本申請中的技術(shù)方案，下面將結(jié)合本申請實 施例中的附圖，對本申請實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施 例僅僅是本申請一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒旧暾堉械膶嵤├?，本領(lǐng)域普通 技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應當屬于本申請保護 的范圍。
[0084] 下面結(jié)合附圖，對本申請實施例的【具體實施方式】作進一步的詳細說明。
[0085] 參考圖2,本申請實施例提供了一種注氣井封隔器上下兩端溫度的確定方法，該方 法包括如下的步驟S1至步驟S3。
[0086] S1、獲取注氣井隔熱管內(nèi)蒸汽的溫度場分布。
[0087] S2、根據(jù)所述隔熱管內(nèi)蒸汽的溫度場分布，獲取隔熱管外壁的溫度場分布和套管 內(nèi)壁的溫度場分布。
[0088] S3、根據(jù)所述隔熱管外壁的溫度場分布和所述套管內(nèi)壁的溫度場分布，獲取封隔 器下端的溫度和封隔器上端的溫度。
[0089] 通過上述方法，綜合考慮了蒸汽的溫度、隔熱管外壁的溫度W及套管內(nèi)壁的溫度 等因素沿井深的變化，從而可W準確的計算封隔器上下兩端的溫度，進而可W通過封隔器 上下兩端的溫度優(yōu)化封隔器位置，對注汽井的隔熱效果、油井的熱采壽命W及蒸汽質(zhì)量和 油井熱采效果的提高具有重要的指導意義。
[0090] 本發(fā)明實施例中的主要假設條件為：
[0091] (1)隔熱油管內(nèi)為一維穩(wěn)態(tài)流動和傳熱，流速、壓力、溫度只沿軸向變化，在徑向上 相同；
[0092] (2)地層W井筒軸線為中屯、軸對稱分布，水泥環(huán)外緣到地層的傳熱為一維非穩(wěn)態(tài) 傳熱，服從Ramey的無因次時間函數(shù)，且不考慮沿井深方向的傳熱；
[0093] (3)油套環(huán)空充滿空氣和部分水(注汽時將有部分轉(zhuǎn)化為水蒸汽）；
[0094] (4)忽略地層導熱系數(shù)和地溫梯度沿井深方向的變化，并認為是一常數(shù)；
[00M] (5)封隔器密封條件良好，無泄漏現(xiàn)象；
[0096] (6)封隔器為壓縮式，主要隔熱材料為聚四氣乙締和石墨的符合材料，有效長度大 約為150~200mm。
[0097] 如圖1所述為注氣井結(jié)構(gòu)示意圖，在一個實施例中，在步驟SI之前，還包括：
[0098] 獲取注氣井井筒的相關(guān)參數(shù)數(shù)據(jù)。
[0099] 具體的，所述相關(guān)參數(shù)數(shù)據(jù)，包括：
[0100] 井身結(jié)構(gòu)及有關(guān)熱物理性質(zhì)：水泥導熱系數(shù)Keem;井眼半徑n;隔熱管深度h;隔熱 管導熱系數(shù)Kins;隔熱管內(nèi)管內(nèi)徑rti;隔熱管內(nèi)管外徑rto;隔熱管外管外徑r。;隔熱管外管內(nèi) 徑ri;套管內(nèi)徑套管外徑。〇;封隔器軸向?qū)嵯禂?shù)Kf;封隔器的軸向有效導熱長度Lf;蒸 汽出口至封隔器下端的距離化;注汽壓力；注汽干度;注汽速率;注汽時間；地溫梯度;地表 溫度;地層導熱系數(shù)。
[0101] 在一個實施例中，所述獲取注氣井隔熱管內(nèi)蒸汽的溫度場分布，包括：
[0102] 計算隔熱管內(nèi)蒸汽的壓力場分布；
[0103] 根據(jù)所述隔熱管內(nèi)蒸汽的壓力場分布，計算所述隔熱管內(nèi)蒸汽的溫度場分布。
[0104] 具體的，本申請實施例在計算隔熱管內(nèi)蒸汽的場分布時，可W采用分段計算的方 式，即將注氣井井筒從井口至井底分為若干個長度為dl的微元段，然后可W通過積分的方 法求得隔熱管內(nèi)蒸汽的場分布。
[0105] 隔熱管內(nèi)的蒸汽可W視為汽水兩相流，隔熱管內(nèi)汽水兩相流的壓力降是摩擦損 失、勢能變化W及動能變化的綜合結(jié)果。本申請實施例可W根據(jù)動量平衡原理得到下式：
[0106] dp = Pmgdl+Pm Vmdl-Tf
[0107] 其中，P為所述隔熱管內(nèi)蒸汽的壓力，Tf為摩擦損失梯度，Pm為多相混合物的密度，g 為重力加速度，Vm為多相混合物的流速，dl為所述隔熱管的微元段。
[0108] 上式中等號右邊的=項分別為重位壓降、加速壓降W及摩擦壓降，在計算時可W 取向上為正方向，從而可W確定所述=項前面的符號。
[0109] 進一步地，本申請實施例可W采用Beggs-化i 11方法，在上式的基礎上導出汽水兩 相流的壓降計算公式：
[01101
(1)
[0111] 其中，為多相混合物流動時的摩擦阻力系數(shù)，d為所述隔熱管的管徑，0為井斜角 的余角。進一步地，本申請實施例可W將上式細化整理得到計算所述隔熱管內(nèi)蒸汽的壓力 場分布的公式：
[0112]
(2)
[0113] 其中，P為所述隔熱管內(nèi)蒸汽的壓力，dl為所述隔熱管的微元段，Pi為液相密度，Pg 為氣相密度，出為持液率，A為所述隔熱管的截面積，g為重力加速度，Vm為多相混合物的流 速，fm為多相混合物流動時的摩擦阻力系數(shù)，d為所述隔熱管的管徑，0為井斜角的余角，G為 注入蒸汽的質(zhì)量流量，Vsg為氣體表觀流速。
[0114] 計算出所述隔熱管內(nèi)蒸汽的壓力場分布后，可W根據(jù)飽和蒸汽溫壓計算公式計算 出隔熱管內(nèi)蒸汽的溫度場分布。具體地，所述隔熱管內(nèi)蒸汽的溫度場分布可W按照下述公 式計算：
[0115] ts = 195.94P°'225-17.8 ( 3)
[0116] 其中，Ts為隔熱管內(nèi)蒸汽的溫度，P為所述隔熱管內(nèi)蒸汽的壓力。
[0117] 在一實施例中，所述隔熱管外壁的溫度場分布按照下述公式計算：
[011 引 T0 = Ts-(Ri+R2+I?3+R4)dq/dl (4)
[0119] 其中，
[0120]
(5) (6) (7)
[0'。。1 (扮
[0124] 式中：To為隔熱管外壁溫度;Ts為隔熱管內(nèi)蒸汽的溫度;dl為井段長度，dq為井段長 度dl上的熱損失;hf為水膜傳熱系數(shù);rt功隔熱油管內(nèi)管內(nèi)壁半徑;Ktub為油管導熱系數(shù);rt。 為隔熱油管內(nèi)管外壁半徑;Kins為絕熱層導熱系數(shù);ri為隔熱油管外管內(nèi)壁半徑;r。為隔熱油 管外管外壁半徑。
[0125] 在一實施例中，所述套管內(nèi)壁的溫度場分布按照下述公式計算：
[0126] Tci = Te+(R6+I?7+R8)dq/dl (9)
[0127] 其中，
[012 引
(10) (11) (12)
[0131] 式中，Tci為隔熱管外壁溫度;Te為地層溫度;dl為井段長度，dq為井段長度dl上的 熱損失;為套管內(nèi)壁半徑;。。為套管外壁半徑;rh為水泥環(huán)半徑;Ksas為套管導熱系數(shù);Kcem 為水泥環(huán)導熱系數(shù);Ke為地層導熱系數(shù);f(t)為Ramey時間函數(shù)。目前，隨時間變化的導熱傳 熱函數(shù)f(t)公式有很多，最常用的有Ramey模型和K.化iu等人的WHAP模型。Ramey模型當t> 11加寸很精確，注汽僅1加寸也能用，誤差僅11% dWHAP模型可用于任何注汽時間，但計算誤差 高達15%。本文采用Ram巧模型。
[0132] 具體的，井段長度dl上的熱損失dq可W通過按照下述公式計算： 「01331
(13)
[0134] 式中，UtD為總導熱系數(shù);Ke為地層導熱系數(shù);rt。為隔熱油管內(nèi)管外壁半徑;Ts為隔 熱管內(nèi)蒸汽溫度;Te為地層溫度;f(t)為Ramey時間函數(shù)。
[0135] 總導熱系數(shù)：
[0…1 (14)
[0137]其中總熱阻：
[013 引 R = Ri+I?2+R3+R4+R5+R6+R7+R8 (15)
[0139]
(16)
[0140] 式中：R為總熱阻，r。為隔熱油管外管外壁半徑;為套管內(nèi)壁半徑;。。為套管外壁 半徑;a為水泥環(huán)半徑;hr為油套環(huán)空福射傳熱系數(shù);h。為油套環(huán)空自然對流傳熱系數(shù)。
[0141] 在一個實施例中，所述根據(jù)所述隔熱管外壁的溫度場分布和所述套管內(nèi)壁的溫度 場分布，獲取封隔器下端的溫度和封隔器上端的溫度，包括：
[0142] 計算封隔器下端的平均熱損失；
[0143] 根據(jù)所述隔熱管外壁的溫度場分布、所述套管內(nèi)壁的溫度場分布和所述封隔器下 端的平均熱損失，計算封隔器下端的溫度；
[0144] 計算封隔器的平均熱損失；
[0145] 根據(jù)所述封隔器下端的溫度和所述封隔器的平均熱損失，計算封隔器上端的溫 度。
[0146] 具體的，可W根據(jù)W下公式計算井筒徑向熱損失：
[01471 (17)
[0148] 式中，Q為井筒徑向熱損失;Ts為隔熱管內(nèi)蒸汽溫度;Ts為地層溫度;R為總熱阻。
[0149] 如圖1所示，通過公式（17)計算界面AC處的徑向熱損失Qac和界面抓處的徑向熱損 Qbd,則封隔器下端的平均熱損失化可W按照W下公式計算：
[0150]
(18)
[0151] 在一個實施例中，如圖1所示，通過公式(4)、（9)可W計算得到A點套管內(nèi)壁溫度 Ta, B點套管內(nèi)壁溫度Tb，M點套管內(nèi)壁溫度Tm, C點隔熱管外壁溫度Tc，D點隔熱管外壁溫度Td， N點隔熱管外壁溫度Tn。
[0152] 在一個實施例中，所述封隔器下端的溫度可W按照下述公式計算：
[015；3] TF = TE-Qi*R'/dh (19)
[0154] 其中，
[0155]
(20)
[0 (21)
[0157] 式中：Tf為封隔器下端的溫度;Te為隔熱管末端出口處的溫度;化為隔熱管下端的 平均熱損失;化為蒸汽出口至封隔器下端的距離;hf為水膜傳熱系數(shù);為套管內(nèi)壁半徑。
[0158] 在一個實施例中，通過公式(17)可W計算界面MN處的徑向熱損失Qmn和界面抓處的 徑向熱損失Qbd,則封隔器的平均熱損失化可W按照W下公式計算：
[〔'-一 (22)
[0160] 所述封隔器上端的溫度按照下述公式計算：
[0161] Tg = T 廣跑 *R"/dh (23)
[0162] 其中，
[0163]
(24)
[0164] 式中Jg為封隔器上端的溫度;Tf為封隔器下端的溫度;Q2為隔熱管的平均熱損失； 化為蒸汽出口至封隔器下端的距離，即化= AB = CD = EFJf為封隔器軸向?qū)嵯禂?shù);Lf為封 隔器的軸向有效導熱長度。
[01化]在一個實施例中，在步驟S3之后，還包括：
[0166] 對所述封隔器下端的溫度和封隔器上端的溫度進行修正，獲得修正后封隔器下端 的溫度和封隔器上端的溫度。
[0167] 具體的，可W根據(jù)W下公式對所述封隔器下端的溫度進行修正：
[(T '。1 (25)
[0…7」為下，IF乃'|1多1￡后圭寸隔器下端的溫度。
[0170] 具體地，可W根據(jù)W下公式對所述封隔器上端的溫度進行修正：
[0171]
(26)
[U l "」本甲謂頭她例迪過計算封隔器上端的溫度和封隔器下端的溫度，當溫度不符合預 設條件時，可W調(diào)整封隔器位置，然后再計算封隔器上下端的溫度，直達滿足預設條件為 止，從而可W依此指導現(xiàn)場操作，避免封因隔器上下端溫度過高而對套管造成損害；同時通 過封隔器上下端溫度優(yōu)化封隔器位置，對注氣井的隔熱效果、油井的熱采壽命W及蒸汽質(zhì) 量和油井熱采效果的提高具有重要的指導意義。
[0173] 如圖3所示，本申請實施例還提供了一種注氣井封隔器上下兩端溫度的確定裝置， 所述裝置包括：
[0174] 第一計算單元21，用于獲取注氣井隔熱管內(nèi)蒸汽的溫度場分布；
[0175] 第二計算單元22,用于根據(jù)所述隔熱管內(nèi)蒸汽的溫度場分布，獲取隔熱管外壁的 溫度場分布和套管內(nèi)壁的溫度場分布；
[0176] 第=計算單元23,用于根據(jù)所述隔熱管外壁的溫度場分布和所述套管內(nèi)壁的溫度 場分布，獲取封隔器下端的溫度和封隔器上端的溫度。
[0177] 在一個實施例中，所述第=計算單元包括：
[0178] 封隔器下端熱損失計算子單元，用于計算封隔器下端的平均熱損失；
[0179] 封隔器下端溫度計算子單元，用于根據(jù)所述隔熱管外壁的溫度場分布、所述套管 內(nèi)壁的溫度場分布和所述封隔器下端的平均熱損失，計算封隔器下端的溫度；
[0180] 封隔器熱損失計算子單元，用于計算封隔器的平均熱損失；
[0181] 封隔器上端溫度計算子單元，用于根據(jù)所述封隔器下端的溫度和所述封隔器的平 均熱損失，計算封隔器上端的溫度。
[0182] 本實施例的裝置的各組成部分分別用于實現(xiàn)前述實施例的方法的各步驟，由于在 方法實施例中，已經(jīng)對各步驟進行了詳細說明，在此不再寶述。
[0183] 本申請實施例提供的一種注氣井封隔器上下兩端溫度的確定方法及裝置，首先計 算注氣井隔熱管內(nèi)蒸汽的溫度場分布，然后確定出隔熱管外壁的溫度場分布和套管內(nèi)壁的 溫度場分布，最后根據(jù)隔熱管外壁的溫度場分布和套管內(nèi)壁的溫度場分布計算出封隔器下 端的溫度和封隔器上端的溫度。本申請計算了封隔器上端的溫度和封隔器下端的溫度，從 而可W依此指導現(xiàn)場操作，優(yōu)化封隔器位置，從而對注氣井的隔熱效果、油井的熱采壽命W 及蒸汽質(zhì)量和油井熱采效果的提高具有重要的指導意義。
[0184] 在一個或多個示例性的設計中，本申請實施例所描述的上述功能可W在硬件、軟 件、固件或運=者的任意組合來實現(xiàn)。如果在軟件中實現(xiàn)，運些功能可W存儲與電腦可讀的 媒介上，或W-個或多個指令或代碼形式傳輸于電腦可讀的媒介上。電腦可讀媒介包括電 腦存儲媒介和便于使得讓電腦程序從一個地方轉(zhuǎn)移到其它地方的通信媒介。存儲媒介可W 是任何通用或特殊電腦可W接入訪問的可用媒體。例如，運樣的電腦可讀媒體可W包括但 不限于341、1?01、66?1?01八0-1?01或其它光盤存儲、磁盤存儲或其它磁性存儲裝置，或其它任 何可W用于承載或存儲W指令或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和其它可被通用或特殊電腦、或通用或特殊處理 器讀取形式的程序代碼的媒介。
[0185] W上所述的具體實施例，對本申請的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳 細說明，所應理解的是，W上所述僅為本申請實施例的具體實施例而已，并不用于限定本申 請的保護范圍，凡在本申請的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包 含在本申請的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種注氣井封隔器上下兩端溫度的確定方法，其特征在于，所述方法包括： 獲取注氣井隔熱管內(nèi)蒸汽的溫度場分布； 根據(jù)所述隔熱管內(nèi)蒸汽的溫度場分布，獲取隔熱管外壁的溫度場分布和套管內(nèi)壁的溫 度場分布； 根據(jù)所述隔熱管外壁的溫度場分布和所述套管內(nèi)壁的溫度場分布，獲取封隔器下端的 溫度和封隔器上端的溫度。2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述獲取封隔器下端的溫度和封隔器上端的 溫度包括： 計算封隔器下端的平均熱損失； 根據(jù)所述隔熱管外壁的溫度場分布、所述套管內(nèi)壁的溫度場分布和所述封隔器下端的 平均熱損失，計算封隔器下端的溫度； 計算封隔器的平均熱損失； 根據(jù)所述封隔器下端的溫度和所述封隔器的平均熱損失，計算封隔器上端的溫度。3. 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述封隔器下端的溫度按照下述公式計算： Tf = Te-Qi^R7 /dh 其中，式中：Tf為封隔器下端的溫度;Te為隔熱管末端出口處的溫度A1為隔熱管下端的平均 熱損失;dh為蒸汽出口至封隔器下端的距離;hf為水膜傳熱系數(shù);rcl為套管內(nèi)壁半徑。4. 如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述封隔器上端的溫度按照下述公式計算：式中：Tg為封隔器上端的溫度;Tf為封隔器下端的溫度;Q2為隔熱管的平均熱損失;dh為 蒸汽出口至隔熱器下端的距離;Kf為封隔器軸向?qū)嵯禂?shù);Lf為封隔器的軸向有效導熱長 度。5. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述隔熱管內(nèi)蒸汽的溫度場分布按照下述公 式計算：其中，Ts為隔熱管內(nèi)蒸汽的溫度，P為隔熱管內(nèi)蒸汽的壓力。6. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述隔熱管外壁的溫度場分布按照下述公式 計I式中：To為隔熱管外壁溫度;Ts為隔熱管內(nèi)蒸汽的溫度;dl為井段長度，dq為井段長度dl 上的熱損失;hf為水膜傳熱系數(shù);rtl為隔熱油管內(nèi)管內(nèi)壁半徑;Ktub為油管導熱系數(shù);r t。為隔 熱油管內(nèi)管外壁半徑;Kins為絕熱層導熱系數(shù);Γι為隔熱油管外管內(nèi)壁半徑;r。為隔熱油管外 管外壁半徑。7. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述套管內(nèi)壁的溫度場分布按照下述公式計 算：式中，Tcl為隔熱管外壁溫度;Te為地層溫度;dl為井段長度，dq為井段長度dl上的熱損 失;為套管內(nèi)壁半徑;r。。為套管外壁半徑;rh為水泥環(huán)半徑;Kcias為套管導熱系數(shù);Kcie?為水 泥環(huán)導熱系數(shù);K e3為地層導熱系數(shù);f (t)為Ramey時間函數(shù)。8. -種注氣井封隔器上下兩端溫度的確定裝置，其特征在于，所述裝置包括： 第一計算單元，用于獲取注氣井隔熱管內(nèi)蒸汽的溫度場分布； 第二計算單元，用于根據(jù)所述隔熱管內(nèi)蒸汽的溫度場分布，獲取隔熱管外壁的溫度場 分布和套管內(nèi)壁的溫度場分布； 第三計算單元，用于根據(jù)所述隔熱管外壁的溫度場分布和所述套管內(nèi)壁的溫度場分 布，獲取封隔器下端的溫度和封隔器上端的溫度。9. 如權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述第三計算單元包括： 封隔器下端熱損失計算子單元，用于計算封隔器下端的平均熱損失； 封隔器下端溫度計算子單元，用于根據(jù)所述隔熱管外壁的溫度場分布、所述套管內(nèi)壁 的溫度場分布和所述封隔器下端的平均熱損失，計算封隔器下端的溫度； 封隔器熱損失計算子單元，用于計算封隔器的平均熱損失； 封隔器上端溫度計算子單元，用于根據(jù)所述封隔器下端的溫度和所述封隔器的平均熱 損失，計算封隔器上端的溫度。10. 如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述封隔器下端的溫度按照下述公式計算： 其中，式中：Tf為封隔器下端的溫度;Te為隔熱管末端出口處的溫度A1為隔熱管下端的平均 熱損失;dh為蒸汽出口至封隔器下端的距離;hf為水膜傳熱系數(shù);rcl為套管內(nèi)壁半徑。11. 如權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，所述封隔器上端的溫度按照下述公式計 Γ式中：Tg為封隔器上端的溫度;Tf為封隔器下端的溫度;Q2為隔熱管的平均熱損失;dh為 蒸汽出口至隔熱器下端的距離;Kf為封隔器軸向?qū)嵯禂?shù);Lf為封隔器的軸向有效導熱長 度。12. 如權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述隔熱管內(nèi)蒸汽的溫度場分布按照下述 公式計算： Ts = 195.94P°'225-17.8 其中，Ts為隔熱管內(nèi)蒸汽的溫度，P為隔熱管內(nèi)蒸汽的壓力。13. 如權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述隔熱管外壁的溫度場分布按照下述公 式計算：式中：To為隔熱管外壁溫度;Ts為隔熱管內(nèi)蒸汽的溫度;dl為井段長度，dq為井段長度dl 上的熱損失;hf為水膜傳熱系數(shù);rtl為隔熱油管內(nèi)管內(nèi)壁半徑;Ktub為油管導熱系數(shù);r t。為隔 熱油管內(nèi)管外壁半徑;Kins為絕熱層導熱系數(shù);Γι為隔熱油管外管內(nèi)壁半徑;r。為隔熱油管外 管外壁半徑。14. 如權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述套管內(nèi)壁的溫度場分布按照下述公式 計算：式中，Tcl為隔熱管外壁溫度;Te為地層溫度;dl為井段長度，dq為井段長度dl上的熱損 失;為套管內(nèi)壁半徑;r。。為套管外壁半徑;η為水泥環(huán)半徑;Kcias為套管導熱系數(shù);Kcie?為水 泥環(huán)導熱系數(shù);K e3為地層導熱系數(shù);f (t)為Ramey時間函數(shù)。
【文檔編號】E21B47/06GK106021958SQ201610416823
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月14日
【發(fā)明人】馬振, 張洪君, 孫振宇, 曲紹剛, 韋志華, 王智博, 楊寶春, 張成博, 李君 , 劉錦, 王磊, 劉洪芹
【申請人】中國石油天然氣股份有限公司