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本文在分析国内外注蒸汽过程中温度场计算方法的基础上,利用井筒多相垂直管流理论和能量守恒原理,建立了特超稠油井注蒸汽时井筒中蒸汽的温度、压力和干度分布的计算模型。综合考虑压力、温度和干度之间的相关关系,采用四阶龙格库塔方法编制程序耦合计算了蒸汽的参数。通过计算结果与实测的蒸汽参数对比,所建模型与现场实测结果吻合较好。
针对特超稠油井电加热杆生产时井筒内各层介质的结构和物性的不均匀性,建立了井筒中各层温度分布的数学模型,采用控制容积法对数学模型进行了离散。考虑到井筒内流体的流动是对流和热传导共同作用的结果,在流体方程离散中引入了判断对流和热传导相对强弱的贝克莱数。在模型的计算中,充分考虑了特超稠油的物性(粘度,密度,导热系数)对未知量温度变化敏感的特性,采用全隐式方法编制程序求解方程。计算了电加热杆生产时,不同加热功率、产油速度、含水率和地层温度对井筒中特超稠油流体温度分布的影响。
在对蒸汽吞吐井产能的计算和井筒中特超稠油摩阻计算的基础上进行了抽汲参数优选,本研究采用逆向反推法从抽汲参数反算允许井液当量粘度的方法来进行参数优选。经过计算,使用常规抽油杆时推荐的抽汲方案为:56泵、4型机、16mm/19mm抽油杆、冲次为6,冲程为1.8m;采用空心抽油杆时,推荐方案为:56泵、5型机、杆径为32mm、冲次为6,冲程为1.8m。