井筒偏心环空换热实验研究-中国石油大学毕业论文

第1章 前 言
3.2.1 开式循环 ........................................................................................................................ 16 3.2.2 闭式循环 ........................................................................................................................ 19 3.3 实验总结.................................................................................................................................... 21 第 4 章 实验分析与评价 .................................................................................................................... 22 第5章 结 致 论 ...................................................................................................................................... 23
摘
要
油田采油现用主要的井筒伴热方式有闭式循环和开式循环两种。 其热力计算都是基 于同心管柱环空，而生产安装中由于采油管柱的偏离，往往油套管或安装的用于闭式循 环的管柱之间是不同心的，进而会对对流换热系数产生影响。本文根据井筒伴热的方式 和原理，综合叙述了所搭建的实验装置的基本结构、原理和测试方法，通过分析一系列 的实验数据，探究偏心环空对对流换热系数的影响，其中影响因素包括管内流量大小和 不同偏心状态等，受影响参数包括管内压力和对流换热系数，并给出相应的实验结论， 最后还分析了和评价了所搭建的实验台的优缺点，并提出了改进建议。
第1章 前 言
第1章
பைடு நூலகம்
前
言
热载体循环工艺主要依靠稠油的强热敏感性，适用于油层较浅、高凝固点、高粘度 稠油油藏。热载体循环工艺的特点：工艺原理简单，一次投资大；循环热载体温度应保 证产液温度不低于粘温曲线拐点值，防止由于温度太低，粘度突变（可出现对掺入水加 热情况；井筒热载体循环工艺是针对稠油依赖于温度的强热敏感性；井筒热载体循环工 艺基本不受井深的限制，它除了提高产液的温度外，还可以通过提高井筒中混合液（产 液+掺入的热载体）的含水量来降低粘度。常用的热载体有热水、水蒸气、导热油等， 常用热载体循环方式有以下几种。
本文根据井筒伴热的方式和原理综合叙述了所搭建的实验装置的基本结构原理和测试方法通过分析一系列的实验数据探究偏心环空对对流换热系数的影响其中影响因素包括管内流量大小和不同偏心状态等受影响参数包括管内压力和对流换热系数并给出相应的实验结论最后还分析了和评价了所搭建的实验台的优缺点并提出了改进建议
第1章 前 言
图 1-3
新型热载体闭式循环降粘举升工艺示意图
该新型采油工艺的提出，克服了传统热载体循环工艺中的诸多缺陷，不会将热载体 液柱压力作用于井底，不需要地面分离设备，不影响油井产液量的计量等优势，且节能 效果显著、运行成本低，可替代井筒电加热采油工艺。 井筒密闭热载体循环降粘工艺研究的目的在于对稠油组分、油品性质、流变性、粘 温关系等进行综合分析的基础上，对比分析前期井筒降粘工艺，根据产液性质、油品性 质、含水率等优化闭式热载体循环降粘工艺参数，从而进一步提高系统效率，有效指导 油气生产，为形成完善的配套工艺技术提供技术支撑。以密闭热载体循环降粘工艺原理 为基础， 优选出经济的井筒热载体循环降粘工艺参数， 为现场的施工作业提供技术支持。 同时将这一过程计算机化，利用计算机的速度快、精度高、能够实现一些较为复杂的数 学运算与逻辑判断等特性， 实现对密闭热载体循环降粘工艺的分析， 提出合理节能措施， 从而到达提高油田综合经济效益的目的。最终实现优化结果数字化，数据管理批量化， 生产管理科学化。
1
第1章 前 言
后作为循环的热油导入油套环空流至井底与从油层进入井筒的稠油相混合。 但混合式热载体反循环也存在许多问题：循环的热油是通过油套环形空间、油管、 油嘴进行循环，它不但占用了油管、油嘴的一部分通过能力，而且影响了油层中产出伴 生气的举升能力。其次全井段循环时油套环空的循环热载体液柱的压力直接作用于井 底，减少了油层与井底的压差及流入井筒的原油产量。而且地面需分离、加热等工艺， 地面设备复杂且影响油井产液量的计量。 (2) 开式热载体正循环
1.1 井筒开式热载体循环 ................................................................................................................ 1 1.2 新型闭式热载体循环工艺 ....................................................................................................... 2 第 2 章 实验装置的搭建 ...................................................................................................................... 4 2.1 实验器材及型号的选择 .......................................................................................................... 4 2.1.1 实验器材工具准备 ........................................................................................................ 4 2.1.2 实验材料和规格选择 ................................................................................................... 4 2.1.3 测量方法的选择............................................................................................................. 6 2.2 实验原理 ....................................................................................................................................... 8 2.2.1 开式循环实验原理 ........................................................................................................ 8 2.2.2 闭式循环实验原理 ........................................................................................................ 8 2.3 实验内容...................................................................................................................................... 9 第 3 章 实验数据及处理 .....................................................................................................................11 3.1 受影响参数与冷流体变化关系 ............................................................................................11 3.1.1 开式循环 .........................................................................................................................11 3.1.2 闭式循环 ........................................................................................................................ 13 3.2 受影响参数与热流体变化关系 ............................................................................................ 16
关键词：偏心环空；对流换热；实验
目
第1章 前
录
言 ........................................................................................................................................ 1
1.2 新型闭式热载体循环工艺
通过深入的研究和探索，结合多种热载体加热方式的优缺点，石油开发中心提出一 种新型闭式热载体循环工艺见图 1-3。该工艺采用空心抽油杆加内隔热管，在空心抽油
2
第1章 前 言
杆和隔热内管之间建立热载体循环通道，热载体从隔热管内注入，通过隔热管和抽油杆 间环空循环放热后流出；油管和抽油杆间是产出液的流道，保持油套环空。该循环工艺 的优势是：充分利用循环热载体携带的热量以及油套环空的隔热效果，提高产出液的出 口温度，使产出液在井筒中维持较高的温度，达到井筒降粘的目的，是井筒加热采油工 艺的一大进步。
1.1 井筒开式热载体循环
开式循环是指热载体从油套环空进入， 在井下某一深度与产出液混合后一起被举升 到地面，开式循环又分为正循环和反循环。 (1) 开式热载体反循环
图 1-1 开式热载体反循环
开式热载体反循环的井筒结构和流程见图 1-1。该工艺适用于自喷井或游梁抽油机 从井管采油的循环。从油管采出的原油和伴生气经过加热炉加热升温后引致分离器，分 出一部分脱气原油送回油套环形空间，靠重力流向井底，并与油层中产生的油气在井底 混合，再次上升到井口。热载体反循环有效提高了井筒中上部原油的温度，大幅降低了 原油的粘度， 有效降低抽油机的悬点载荷， 改善抽油杆的断脱状况。 也可采用分段循环， 在循环深度上安装一个封隔器，封隔器上再加装一个单向阀，这样可减轻或消除油套环 空液柱作用于油层上的压力。同时也可以同掺稀油并用，即用粘度较低的外来原油加热
谢 ........................................................................................................................... 错误!未定义书签。
参考文献 ...................................................................................................................... 错误!未定义书签。
图 1-2 开式热载体正循环
开式热流体正循环的井筒结构见图 1-2，循环的热载体从油管进入井筒流向油井深 处与产出液混合，经油套环空返回地面，它适用于自喷井或水力活塞泵抽油井。由于热 载体处于井筒中心，热损失比反循环小，故加热效果略优于反循环。但使用水力活塞泵 的热载体正循环不宜用于开采稠油， 因为过高的水力活塞泵的活塞往复运动频率降低了 泵效。此外使用水力活塞泵的热载体正循环需要配置一个高压的热流体地面流程，所需 的技术要求和费用均较高。 近年来随着空心抽油杆的使用，一些油田开始采用空心抽油杆开式热载体正循环： 热载体由空心抽油杆引入，在某一深度上流出，与从油管采出的原油一同流向井口。这 种情况下，油套环空的流体是静止的，起着保温层的作用。但仍然需复杂的地面设备且 影响油井产液量的计量。