稠油将是21世纪的重要资源。动用稠油资源是缓解未来原油短缺的重要手段。经济高效的开发稠油对我国具有重要的现实和战略意义。蒸汽吞吐和蒸汽驱等热采模型的研究也因而显得格外重要。 本文应用热传递基本理论,通过井筒内能量守恒、动量守恒和质量守恒定理建立注蒸汽井井筒——地层温度场模型;按物质平衡关系计算出油层含油饱和度随时间变化,相对渗透率随时间、饱和度变化,以及地层温度和压力随时间和径向距离的变化;根据地层能量平衡建立了单井蒸汽吞吐产能解析模型。主要研究内容和工作如下: (一)考虑蒸汽超覆现象,结合波及系数,建立了一个求取最大加热半径的新计算公式。 (二)详细剖析了焖井过程中油层和蒸汽的能量变化,推导了焖井结束后加热半径的计算公式,推导出确定焖井时间的合理计算公式。 (三)建立了蒸汽吞吐各个阶段的热平衡关系式。由于地层中热量的交换是连续的,蒸汽吞吐中三个阶段的热量计算应是相互衔接的。注汽阶段主要考虑了井筒的热损失,井筒压力,盖层和底层的热损失以及蒸汽前缘的热传导;焖井阶段考虑了热损失和压力、温度的变化;生产阶段除了考虑热损失以外,还考虑了产出液带走的热量以及随着生产的进行压力、温度的变化。 (四)对于多周期吞吐,考虑了上个周期的余热量对加热半径的影响、对焖井时间的影响,进而影响到下一个周期的产能动态。 (五)应用多指标优化方法对蒸汽吞吐参数进行了优选,优选结果贴近实际方案。 (六)采用本文建立的模型和方法,对新疆克拉玛依九区进行了敏感性分析和实例计算,结果表明该方法计算所需参数少,计算时间短,计算精度满足该区实际要求,对稠油现场开采有一定实用价值。