论文部分内容阅读
摘要:油井结蜡是原油开采中的不利因素,而结蜡厚度是反映油井结蜡状况的重要参数。通过对油井生产过程中结蜡剖面的预测,可反映井筒各深度处的结蜡厚度,为清防蜡工艺的实施提供理论基础,对确保油井的正常安全生产意义重大。
关键词:井筒;结蜡厚度;结蜡剖面
1.结蜡厚度模型的建立
根据Fick扩散方程:
(1)
(2)
式中WL——單位时间单位面积蜡分子的扩散沉积量;ρL——蜡密度;dw/dT——溶解蜡的浓度梯度;dT/dr——管壁处径向温度梯度;DM——蜡分子扩散系数;B0——原油常数;μ0——原油动力粘度。
以蜡微元体为研究对象有:
(3)
式中
——石蜡的结晶潜热;dw ——温度变化dT时的结蜡量;C——有相变时的石蜡比热;C'——无相变时的石蜡比热。
含蜡原油的比热是温度的函数,以析蜡点Tsl和最大比热容温度Tcmax为临界点,将
其划分为T≥ Tsl、Tsl >T≥ Tcmax和T <Tcmax。
T≥ Tsl区:
(4)
Tsl >T≥ Tcmax区:
(5)
T <Tcmax区:
(6)
式中C0、C1、A1、A、B1、n、m——常数。
依据傅立叶定律:
(7)
式中QL ——原油与管壁传热量;λ0 ——原油导热系数;A0 ——蜡沉积面积。
由牛顿冷却定律:
(8)
式中T ——油流温度;Te ——当前位置地层温度;
——结蜡时井筒总传热系数。
结蜡时井筒总传热系数为:
(9)
式中λL ——蜡导热系数;rti ——结蜡前油管内半径;rL ——结蜡后油管内半径。
依据蜡传质模型,将结蜡量表示为:
(10)
式中dt ——蜡沉积时间。
假设井筒中的蜡晶均匀的在管壁上析出,结蜡量可表示为:
(11)
聯立(1)~(11)并积分整理得:
(12)
求出rt后,即可求得结蜡厚度:
(13)
2.实例计算
应用Matlab编程计算得到B661-X11井生产100d时的井筒结蜡剖面,在井深500m左右出现结蜡峰值,这与现场结蜡趋势相符。
2.1 井筒结蜡剖面影响因素分析
(1)产液量对结蜡剖面的影响
计算得出:随着油井产液量的增加,结蜡厚度减小,结蜡峰值左移,如图1。原因:随着产液量的增加,①油流对管壁冲刷作用变强,使蜡晶不易在管壁上沉积;②降低了井筒流体热损失,减缓了蜡晶向管壁的扩散沉积;③井筒温度升高,使得最大比热容对应的井深随着产液量的增加而减小,故结蜡峰值左移。
(2)含水率对结蜡剖面的影响
计算得出:随着含水率的升高,结蜡厚度减小,结蜡剖面左移,如图2。原因:含水率的升高,①使得单位体积产出液中所含蜡分子数量减少,蜡晶析出的量会减少;②使得水流极易在管壁形成连续的水膜,减少了蜡沉积量;③从井底所携带的热量更多,井筒温度更高,越不利于蜡的结晶析出,故结蜡剖面左移。
(3)生产时间对结蜡剖面的影响
计算得出:随着生产时间的增加,结蜡厚度逐渐增加,如图3。原因:生产时间越长,蜡晶扩散沉积量越多,结蜡厚度越大。
3.结论
(1)建立了井筒结蜡剖面预测模型,并对B661-X11井进行了结蜡剖面的预测,预测结果与实际吻合。
(2)对影响井筒结蜡剖面的因素进行了分析,井筒结蜡厚度与产量、含水率呈负相关,与生产时间呈正相关。
参考文献
[1]黄启玉,毕权,李男.油水两相流蜡沉积研究进展[J]化工进展,2016,(S1):69-74.
关键词:井筒;结蜡厚度;结蜡剖面
1.结蜡厚度模型的建立
根据Fick扩散方程:
![](https://www.soolun.com/img/pic.php?url=file:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml4416\wps48.png)
![](https://www.soolun.com/img/pic.php?url=file:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml4416\wps49.png)
式中WL——單位时间单位面积蜡分子的扩散沉积量;ρL——蜡密度;dw/dT——溶解蜡的浓度梯度;dT/dr——管壁处径向温度梯度;DM——蜡分子扩散系数;B0——原油常数;μ0——原油动力粘度。
以蜡微元体为研究对象有:
![](https://www.soolun.com/img/pic.php?url=file:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml4416\wps50.png)
式中
![](https://www.soolun.com/img/pic.php?url=file:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml4416\wps51.png)
含蜡原油的比热是温度的函数,以析蜡点Tsl和最大比热容温度Tcmax为临界点,将
其划分为T≥ Tsl、Tsl >T≥ Tcmax和T <Tcmax。
T≥ Tsl区:
![](https://www.soolun.com/img/pic.php?url=file:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml4416\wps52.png)
Tsl >T≥ Tcmax区:
![](https://www.soolun.com/img/pic.php?url=file:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml4416\wps53.png)
T <Tcmax区:
![](https://www.soolun.com/img/pic.php?url=file:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml4416\wps54.png)
式中C0、C1、A1、A、B1、n、m——常数。
依据傅立叶定律:
![](https://www.soolun.com/img/pic.php?url=file:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml4416\wps55.png)
式中QL ——原油与管壁传热量;λ0 ——原油导热系数;A0 ——蜡沉积面积。
由牛顿冷却定律:
![](https://www.soolun.com/img/pic.php?url=file:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml4416\wps56.png)
式中T ——油流温度;Te ——当前位置地层温度;
![](https://www.soolun.com/img/pic.php?url=file:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml4416\wps57.png)
结蜡时井筒总传热系数为:
![](https://www.soolun.com/img/pic.php?url=file:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml4416\wps58.png)
式中λL ——蜡导热系数;rti ——结蜡前油管内半径;rL ——结蜡后油管内半径。
依据蜡传质模型,将结蜡量表示为:
![](https://www.soolun.com/img/pic.php?url=file:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml4416\wps59.png)
假设井筒中的蜡晶均匀的在管壁上析出,结蜡量可表示为:
![](https://www.soolun.com/img/pic.php?url=file:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml4416\wps60.png)
聯立(1)~(11)并积分整理得:
![](https://www.soolun.com/img/pic.php?url=file:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml4416\wps61.png)
求出rt后,即可求得结蜡厚度:
![](https://www.soolun.com/img/pic.php?url=file:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml4416\wps62.png)
2.实例计算
应用Matlab编程计算得到B661-X11井生产100d时的井筒结蜡剖面,在井深500m左右出现结蜡峰值,这与现场结蜡趋势相符。
2.1 井筒结蜡剖面影响因素分析
(1)产液量对结蜡剖面的影响
计算得出:随着油井产液量的增加,结蜡厚度减小,结蜡峰值左移,如图1。原因:随着产液量的增加,①油流对管壁冲刷作用变强,使蜡晶不易在管壁上沉积;②降低了井筒流体热损失,减缓了蜡晶向管壁的扩散沉积;③井筒温度升高,使得最大比热容对应的井深随着产液量的增加而减小,故结蜡峰值左移。
(2)含水率对结蜡剖面的影响
计算得出:随着含水率的升高,结蜡厚度减小,结蜡剖面左移,如图2。原因:含水率的升高,①使得单位体积产出液中所含蜡分子数量减少,蜡晶析出的量会减少;②使得水流极易在管壁形成连续的水膜,减少了蜡沉积量;③从井底所携带的热量更多,井筒温度更高,越不利于蜡的结晶析出,故结蜡剖面左移。
(3)生产时间对结蜡剖面的影响
计算得出:随着生产时间的增加,结蜡厚度逐渐增加,如图3。原因:生产时间越长,蜡晶扩散沉积量越多,结蜡厚度越大。
3.结论
(1)建立了井筒结蜡剖面预测模型,并对B661-X11井进行了结蜡剖面的预测,预测结果与实际吻合。
(2)对影响井筒结蜡剖面的因素进行了分析,井筒结蜡厚度与产量、含水率呈负相关,与生产时间呈正相关。
参考文献
[1]黄启玉,毕权,李男.油水两相流蜡沉积研究进展[J]化工进展,2016,(S1):69-74.