CO2井筒压力温度的分布

第 27 卷 第 2 期
张 勇 , 等 .CO2 井筒压力温度的分布
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压力 P <10 MPa , 温度 0 ≤t ≤100 ℃条件下 , CO2 的 热容变化范围在 0 .818 ～ 1 .38 kJ/ (kg·K), 取其平 均值 1 .09 kJ/(kg·K);在 P ≥10 MPa 时 , 温度 0 ≤t ≤100 ℃条件下 , CO2 的热容变化范围在 1 .427 ～ 2 .66 kJ/(kg·K), 取其平均值 2 .04 kJ/(kg·K)。
Gt ρD2
(2)
1 .2 密度的计算
ρ为井筒中 CO 2 的密度 , 与温度压力值有关 。 根据真实气体压缩方程 , 考虑气体偏差系数 , 则在
不同压力温度下的气体密度为
ρ=ZPRμT 1 .3 气体偏差系数的计算
(3)
气体的偏差系数可采用以下 Redlich-Kwong
方程求得 :
Z 3 -Z 2 +[ PA -BP -(BP)2] Z -ABP2 =0 (4)
(5) 黏度 、热膨胀系数 、热容及导热系数等参数 , 这些
式中 :
参数均是压力温度的函数, 其参数可参见文献
A
=11 .593
GtC[
K +f (t)rtoUt ] 2 πrtoU tK
(6)
f (t)=ln
2 αt rh
-0 .29
(7)
由于油管和套管的热阻很小 , 从注入流体到
地层总的传热系数 U t 可表示为
第 27 卷 第 2 期
海 洋 石 油
O FFSHO RE O I L
文章编号 :1008 -2336(2007)02 -0059-07
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CO 2 井筒压力温度的分布
张 勇 , 唐人选
(中国石油化工股份有限公司华东分公司采油厂 , 江苏泰州 225300)
摘 要 :根据垂直管流的能量平衡方程 , 结合 Ramy 井 筒温度分布计算 方法 , 推导出 CO2 在 不同的 注入速度 、注 入温度 、 注入时间等因素下的井筒压力和温度分布 。 以苏北工区草 8 井试注实测数 据为例加 以验证 , 验证结果 压力误差 3.8%, 温度误差 2.5%。 在此基础上进一步讨论 了影响 CO2 井底温度的因素 , 并预测了 3 口注入井井筒压力温度分布 。 关键词 :二氧化碳 ;井筒压力 ;井筒温度 ;预测 中图分类号 :T E357.45 文献标识码 :A
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海 洋 石 油
2007 年 6 月
图 1 不同压力温度下 CO 2 的压缩系数 F ig .1 Coefficient of compressibility of CO2 in different pressure and temperature
图 2 不同压力温度下 CO 2 的密度 F ig .2 CO2 density of different pressure and temperature
Ut =
hc
1 +h r
r +
to
ln
rh r co
λcem
-1
(8)
[ 3] 。 求出 U t 后 , 再求出 A , 代入公式(5)即可求 得某一深度下的温度 T 。
在采用 Ramy 法计算井筒中流体的温度时 , 需要对以下参数进行确定 :
(1)CO2 的热容 C 文献[ 4] 列出了不同压力温度下 CO 2 的热容 值 , 经分析 CO2 的热容随温度的升高而降低 , 随压 力的升高先升后降 。 实际应用时 , 可将其简化 , 在
从实际数据分析 , CO 2 在井筒中的密度变化不是 很大 , 因此该项 损失可忽略不计 。θ为井筒轴线
与水平方向的夹角 , 实际计算可用水平位移与相
应的垂深来确定 。
在(1)式中有关参数的确定 :
1 .1 注入速度的计算
V
=QA
= 24
1000 Gt ×3600 ×ρ×4πD 2
百度文库
=0
.01 4736
在苏北工区 , 目前正在进行题为《草舍油田泰 州组油藏 CO 2 驱提高采收率先导试验》的中石化 研究项目 , 其中 CO2 注入井井底的压力和温度是 大家关心主要问题之一 。 其大小直接决定了油田 是否混相 , 如注入井井底附近均不能混相 , 那么其 它地方更不能混相 , 因为注入井井底压力要高于 油藏的压力 。另外 , 实测压力温度也很费工费时 , 本文基于地层热力学计算及 CO 2 物性数据 , 编制 了相应的预测软件 , 预测井底压力和温度 , 实例表 明该方法是可行的 。
筒温度不同而存在温差 , 因此注入的 CO 2 必然与
周围存 在热交换 , 导致 注入 CO 2 的温度 发生改
变 , Ramy 在文献[ 2] 中推导出流体温度沿井筒的
收稿日期 :2006 -11 -09 ;改回日期 :2007 -01 -19 作者简介 :张勇(1967 —), 男 , 工程师 , 现为华东分公司采油厂副总地质师 , 注采科科长 , 从事油气田开发及生产管理 。
变化关系式 , 该关系式考虑了注入时间 、注入速度
Ut 的求法见文献[ 3] , 是经过反复迭代求得 。
等因素 : T (H , t )=aH +b -aA +(To +aA -b)e -H/ A
另外 , 在求 U t 的过程中需要用到若干参数 , 如环 空是充满防腐液的水 , 需求不同温度下水的密度 、
(2)地层的导热系数与地层热扩散系数 文献[ 3] 列出了美国热采工程常用的油藏岩 石热物性参数 , 典型的孔隙性岩石的导热系数 K =1 .7 ～ 2 .4 W/ (m·K), 取其平均值 2 .09 W/(m· K), 地层热扩散系数 α约为 0 .003 7 m2/h 。 (3)水泥浆导热系数和水泥环导热系数
A
=0 .4278
Tc2 .5 PcT 2.5
B
=0
.0 867
Tc PcT
给定实际压力和温度 , 求解方程(4)即得不同
压力温度下的偏差系数(图 1)。将偏差系数代入
(3)式 , 即可求得不同压力温度下的井筒密度(图
2)。
1 .4 CO 2 在井筒中温度的计算
在 CO 2 注入过程中 , 由于 CO2 温度与周围井
1 注入井压力计算方法
根据能量平衡方程 , 注入井单位管长的压降 损失可写为[ 1] :
dP dz
=ρgsin θ-ρV
dV dz
-λDρV22
(1)
式中
:ρg sin θ为 流体 的 重力
;ρV
dV dZ
为加速度损
失 ;λDρV22为摩擦损失 。
考虑加速度损失主要取决于速度的改变 , 对
于可压缩流体而言主要取决于流体密度的改变 ,