火燒油層分層電點火注氣井井筒溫度分布確定方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及火燒油層領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種火燒油層分層電點火注氣井井筒溫度分 布確定方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前國內(nèi)火燒油層部分區(qū)塊為多層火燒，分層點火分層注氣，由于分層注入的管 柱空間有限，無法用移動式電點火器實施分層點火，有人提出一種分層點火方法，基于圖1 所示的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)，如圖1所示，套管內(nèi)有兩層油管，其中內(nèi)管為普通油管，外管分為3段（AB 段為隔熱管，隔熱管是套管結(jié)構(gòu)，BC段為篩管，CD段為普通油管）。點火器下深一般不超過 隔熱管下深?？諝夥謩e從內(nèi)管、外管注入（如圖中箭頭方向所示），內(nèi)管注入的空氣經(jīng)過點 火器加熱后從內(nèi)管的底部進(jìn)入下部油層，外管注入的空氣經(jīng)過熱傳導(dǎo)的作用加熱后從篩管 進(jìn)入上部油層。通過該點火方法可實現(xiàn)上下兩段油層的分層注氣點火。
[0003] 計算井筒溫度分布是實現(xiàn)上述分層點火方法的關(guān)鍵，但是，目前尚未提出針對上 述分層點火結(jié)構(gòu)和方法的注氣井井筒溫度分布的確定方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明提供了一種火燒油層分層電點火注氣井井筒溫度分布確定方法及裝置，W 至少解決目前尚未有分層點火工藝下井筒溫度場確定方法的問題。
[0005] 根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種火燒油層分層電點火注氣井井筒溫度分布確 定方法，包括：步驟1，將電點火器的點火槍頂部到內(nèi)管底部運(yùn)段井筒在軸向上劃分為多個 井筒單元，每個井筒單元的長度為dl，令1 = 0,k= 1，其中，！表示當(dāng)前計算的長度，k表 示迭代次數(shù)；步驟2,計算注入到所述內(nèi)管的空氣經(jīng)過所述電點火器加熱后的溫度L;步驟 3,分別計算地層的熱阻Ri、水泥環(huán)的熱阻R2、套管內(nèi)外壁之間的熱阻R3、油套環(huán)空中的空氣 與套管之間的熱阻R4、隔熱管的外管內(nèi)外壁之間的熱阻起、隔熱層的熱阻Re、隔熱管的內(nèi)管 內(nèi)外壁之間的熱阻咕、篩管內(nèi)外壁之間的熱阻Rs、油管內(nèi)外壁之間的熱阻Rg、內(nèi)管與外管環(huán) 空中的空氣熱阻Ri。、內(nèi)管內(nèi)外壁之間的熱阻RiiW及內(nèi)管內(nèi)空氣的熱對流熱阻Ri2;其中，所 述注氣井井筒沿徑向從內(nèi)至外依次包括：內(nèi)管、外管、套管和水泥環(huán)，所述外管沿井口到井 底方向依次包括：隔熱管、篩管和油管，所述注氣井井筒外部為地層；步驟4,根據(jù)Ri至R12 計算井筒在徑向上的總熱阻；步驟5,根據(jù)所述溫度L、所述總熱阻和地層溫度，計算井筒在 徑向上的熱損失；步驟6,根據(jù)所述溫度L、所述熱損失和所述電點火器的功率，計算內(nèi)管的 空氣溫度；步驟7,根據(jù)所述溫度L、所述熱損失及Ri。至R12,計算內(nèi)管與外管環(huán)空的空氣溫 度；步驟8,令1 = 1+dl，k=k+l，根據(jù)地層溫度的變化，重復(fù)執(zhí)行上述步驟3至步驟7,進(jìn) 行迭代計算，直到1 >以則迭代結(jié)束，得到所述內(nèi)管的溫度分布曲線和所述外管的溫度分 布曲線，其中，L表不井口到內(nèi)管底部的長度。
[0006] 根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種火燒油層分層電點火注氣井井筒溫度分布 確定裝置，包括：劃分單元，用于將電點火器的點火槍頂部到內(nèi)管底部運(yùn)段井筒在軸向上劃 分為多個井筒單元，每個井筒單元的長度為dl，令I(lǐng)= 0，k= 1，其中，I表示當(dāng)前計算的長 度，k表示迭代次數(shù)；第一計算單元，用于計算注入到所述內(nèi)管的空氣經(jīng)過所述電點火器加 熱后的溫度L;第二計算單元，用于分別計算地層的熱阻R1、水泥環(huán)的熱阻R2、套管內(nèi)外壁 之間的熱阻R3、油套環(huán)空中的空氣與套管之間的熱阻R4、隔熱管的外管內(nèi)外壁之間的熱阻 起、隔熱層的熱阻Re、隔熱管的內(nèi)管內(nèi)外壁之間的熱阻咕、篩管內(nèi)外壁之間的熱阻Rs、油管內(nèi) 外壁之間的熱阻R9、內(nèi)管與外管環(huán)空中的空氣熱阻Ri。、內(nèi)管內(nèi)外壁之間的熱阻RiiW及內(nèi) 管內(nèi)空氣的熱對流熱阻Ri2;其中，所述注氣井井筒沿徑向從內(nèi)至外依次包括：內(nèi)管、外管、 套管和水泥環(huán)，所述外管沿井口到井底方向依次包括：隔熱管、篩管和油管，所述注氣井井 筒外部為地層；第S計算單元，用于根據(jù)Ri至R12計算井筒在徑向上的總熱阻；第四計算單 元，用于根據(jù)所述溫度L、所述總熱阻和地層溫度，計算井筒在徑向上的熱損失；第五計算 單元，用于根據(jù)所述溫度L、所述熱損失和所述電點火器的功率，計算內(nèi)管的空氣溫度；第 六計算單元，用于根據(jù)所述溫度L、所述熱損失及Ri。至R12,計算內(nèi)管與外管環(huán)空的空氣溫 度；迭代計算單元，用于令1 = 1+dl，k=k+1，根據(jù)地層溫度的變化，利用第二計算單元至 第六計算單元進(jìn)行迭代計算，直到1 >以則迭代結(jié)束，得到所述內(nèi)管的溫度分布曲線和所 述外管的溫度分布曲線，其中，L表不井口到內(nèi)管底部的長度。
[0007]通過本發(fā)明的火燒油層分層電點火注氣井井筒溫度分布確定方法及裝置，綜合考 慮井身和油管柱結(jié)構(gòu)、井筒徑向傳熱及地層熱物理性質(zhì)等多種因素沿井深的變化，將井筒 分成若干段，求出相應(yīng)段的物性參數(shù)，部分物性參數(shù)是溫度的函數(shù)，采用迭代法求解，計算 得到內(nèi)管溫度分布和外管溫度分布。能精確計算分層點火工藝情況下，任意流動狀況、任意 時刻沿注氣井井筒的溫度分布。同時，計算過程簡單方便，具有較高的精度，迭代次數(shù)低，計 算效率高，具有非常好的穩(wěn)定性和收斂性。根據(jù)井筒的溫度分布，能夠有效預(yù)測到達(dá)上下油 層的空氣溫度，W調(diào)整注氣量及點火器功率，進(jìn)而保證分層點火方法的順利實施。
【附圖說明】
[0008]此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，本發(fā) 明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的限定。在附圖中：
[0009] 圖1是本發(fā)明實施例的火燒油層分層電點火的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0010] 圖2是本發(fā)明實施例的火燒油層分層電點火注氣井井筒溫度分布確定方法的流 程圖；
[0011] 圖3是本發(fā)明實施例的火燒油層分層電點火注氣井井筒溫度分布的確定裝置的 結(jié)構(gòu)框圖；
[0012] 圖4是本發(fā)明實施例的內(nèi)管的溫度分布曲線圖；
[0013] 圖5是本發(fā)明實施例的外管的溫度分布曲線圖。
【具體實施方式】
[0014] 下面結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整 地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本 發(fā)明的實施例，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，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0015] 本發(fā)明實施例提供了一種火燒油層分層電點火注氣井井筒溫度分布確定方法，圖 2是本發(fā)明實施例的火燒油層分層電點火注氣井井筒溫度分布確定方法的流程圖，如圖2 所示，該方法包括如下的步驟S201至步驟S208。
[0016] 步驟S201，將電點火器的點火槍頂部到內(nèi)管底部運(yùn)段井筒在軸向上劃分為多個井 筒單元，每個井筒單元的長度為dl，令1 = 0,k= 1，其中，！表示當(dāng)前計算的長度，k表示 迭代次數(shù)。
[0017] 步驟S202,計算注入到內(nèi)管的空氣經(jīng)過電點火器加熱后的溫度L。
[0018] 步驟S203,分別計算地層的熱阻Ri、水泥環(huán)的熱阻R2、套管內(nèi)外壁之間的熱阻尺3、 油套環(huán)空中的空氣與套管之間的熱阻R4、隔熱管的外管內(nèi)外壁之間的熱阻起、隔熱層（即隔 熱管的內(nèi)管與外管之間）的熱阻Re、隔熱管的內(nèi)管內(nèi)外壁之間的熱阻咕、篩管內(nèi)外壁之間 的熱阻咕、油管內(nèi)外壁之間的熱阻咕、內(nèi)管與外管環(huán)空中的空氣熱阻Ri。、內(nèi)管內(nèi)外壁之間的 熱阻RiiW及內(nèi)管內(nèi)空氣的熱對流熱阻R12;其中，注氣井井筒沿徑向從內(nèi)至外依次包括：內(nèi) 管、外管、套管和水泥環(huán)，外管沿井口到井底方向依次包括：隔熱管、篩管和油管，注氣井井 筒外部為地層。
[0019] 步驟S204,根據(jù)Ri至R12計算井筒在徑向上的總熱阻。
[0020] 步驟S205,根據(jù)溫度L、總熱阻和地層溫度，計算井筒在徑向上的熱損失。
[0021] 步驟S206,根據(jù)溫度L、熱損失和電點火器的功率，計算內(nèi)管的空氣溫度。
[0022] 步驟S207,根據(jù)溫度L、熱損失及Ri。至R12,計算內(nèi)管與外管環(huán)空的空氣溫度。
[0023] 步驟S208,令1 = 1+dl，k=k+1，根據(jù)地層溫度的變化，重復(fù)執(zhí)行上述步驟S203 至步驟S207,進(jìn)行迭代計算，直到1 >以則迭代結(jié)束，得到內(nèi)管的溫度分布曲線和外管的溫 度分布曲線，其中，L表不井口到內(nèi)管底部的長度。
[0024] 通過上述方法，綜合考慮井身和油管柱結(jié)構(gòu)、井筒徑向傳熱及地層熱物理性質(zhì)等 多種因素沿井深的變化，將井筒分成若干段，求出相應(yīng)段的物性參數(shù)（熱阻、傳熱系數(shù)），部 分物性參數(shù)是溫度的函數(shù)，采用迭代法求解，計算得到內(nèi)管溫度分布和外管溫度分布。該方 法能精確計算分層點火工藝情況下，任意流動狀況、任意時刻沿注氣井井筒的溫度分布。同 時，該方法簡單方便，具有較高的精度，迭代次數(shù)低，計算效率高，具有非常好的穩(wěn)定性和收 斂性。根據(jù)井筒的溫度分布，能夠有效預(yù)測到達(dá)上下油層的空氣溫度，W調(diào)整注氣量及點火 器功率，進(jìn)而保證分層點火方法的順利實施。
[0025] 本發(fā)明實施例中的主要假設(shè)條件為：
[0026] (1)流體流動狀態(tài)為穩(wěn)定單向流動，流體為氣體單相流；
[0027] (2)井筒內(nèi)傳熱為穩(wěn)定傳熱；
[0028] (3)地層傳熱為不穩(wěn)定傳熱，且服從Ramey的無因次時間函數(shù)；
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