海上非凝结气与过热蒸汽混注井筒传热特征研究
【部分图文】：
述模型奠定了井筒传热研究的理论基础，但这些模型的研究对象都为饱和蒸汽，饱和蒸汽的压力和温度为一一对应关系，因此不适用于注混合汽／气井筒传热分析。为此，笔者根据质量、动量和能量守恒方程，结合海水中传热模型和地层中瞬态导热模型，建立了完整的海上混合汽／气井筒传热模型，对于高效利用海上非凝结气、优化混合汽／气注入参数和分析井筒传热规律具有一定指导意义，并可进一步分析弯曲井筒和油管／套管接触等复杂情况下的井筒传热规律。１数学模型的建立１．１基本假设海上混合汽／气混注井筒结构如图１所示［１５－１６］。为了建立数学模型，进行了以下基本假设：１）海上平台注汽参数不随时间变化；２）混合汽／气向隔水管外壁的传热为稳态传热；３）混合汽／气向水泥环外壁的传热为稳态传热；４）海水热物性参数不随深度变化。图１海上注汽井井筒结构示意Ｆｉｇ．１Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｏｆｆｓｈｏｒｅｗｅｌｌｂｏｒｅｆｏｒｓｔｅａｍｉｎｊｅｃｔｉｏｎ１．２非等温流动数学模型在笔者建立的陆地同心双管注多元热流体条件下内油管质量守恒方程的基础上［８，１３］，海上单管混合汽／气注入过程中油管内质量守恒方程可表示为：鐓ｗｍｕｌ鐓ｚ＝πｒ２ｉ鐓ρｍｕｌｖ（ｍｕｌ）鐓ｚ＝０（１）式中：ｗｍｕｌ为井筒中混合汽／气的质量流速，ｋｇ／ｓ；ｒｉ为内油管内半径，ｍ；ρｍｕｌ为内油管中混合汽／气的密度［５，１３］，ｋｇ／ｍ３；ｖｍｕｌ为内油管中混合汽／气的流速，ｍ／ｓ；ｚ为井筒深度，ｍ。东晓虎等人［２６］建立了混合汽／气水平
，外油管外半径５７．２ｍｍ，套管内半径８０．７ｍｍ，套管外半径８８．９ｍｍ，隔水管外半径９９．７ｍｍ，海水段井筒长度１６０．００ｍ，保温材料导热系数０．２Ｗ／（ｍ·Ｋ），保温层厚度６０．０ｍｍ，油管黑度０．８，油管导热系数５７．０Ｗ／（ｍ·Ｋ），隔热管导热系数０．０７Ｗ／（ｍ·Ｋ），海水深度１５０．００ｍ，海水黏度２．０ｍＰａ·ｓ，海水导热系数０．６Ｗ／（ｍ·Ｋ），海水温度２８０Ｋ。热物性参数分布计算结果如图２所示，图２（ａ）、图２（ｂ）分别为压力和温度实测值与预测值的对比结果，预测值与实测值的最大相对误差小于６．０％，验证了模型的准确性。图２模型计算压力和温度与实测值对比Ｆｉｇ．２Ｍｅａｓｕｒｅｄａｎｄｃａｌｃｕｌａｔｅｄｐｒｅｓｓｕｒｅａｎｄｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ·９４·
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