CO2井筒压力温度的分布
井口注入参数对CO2注入井井底温度、压力影响研究
井口注入参数对CO2注入井井底温度、压力影响研究王庆;吴晓东【摘要】CO2 flooding,the most studied oil displacement technique home and broad,can increase crude oil recovery and pull off CO2 sealing.The key link for CO2 flooding is to provide theoretical backup for injection well designs by choosing the best well injection parameter according to shaft calculations based on the bottom-hole pressure designed by reservoir projects.The existing calculating methods of shaft temperature and pressure profile tend to consider CO2 in a single phase state which result in poor accuracy.If taking the phase change of CO2 into consideration,the calculation model achieves higher accuracy in measuring the tested well according to the comparison of calculated results and the measured results.A sensitivity analysis shows that the temperature and amount of CO2 injection both has affected the temperature and pressure of the bottom of the injection well.%CO2驱既可以提高原油采收率又可以实现CO2气体的埋存,是目前国内外研究较多的驱油技术。
CO_2井筒压力温度的分布
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。
文章编号:1008-2336(2007)02-0059-07CO 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CO 2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CO 2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CO 2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。
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]:dPdz= g sin - V d V dz -D V 22(1)式中: g sin 为流体的重力; V d V dZ为加速度损失; D V 22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,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。
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。
CO2驱注采井井筒压力温度分布及管柱校核的开题报告
CO2驱注采井井筒压力温度分布及管柱校核的开题报告一、研究背景和意义随着油田开发逐渐深入，传统的常规油气开采方式已经不能满足产量和经济效益的需求，因此，新型的油田开采技术开始逐步应用，其中CO2驱注采技术是一种比较先进的油藏开发方式。
CO2驱注采技术利用CO2替代常规的水泥浆，对油藏进行驱替作用，减少水的浸润，提高注采效率，从而提高油田开采效率和产量。
而CO2驱注采井井筒压力和温度的分布情况以及管柱校核则是保证CO2驱注采井施工和生产过程中安全运营的重要技术问题。
因此，本研究旨在对CO2驱注采井井筒压力和温度的分布情况及管柱校核技术进行研究和探讨，为CO2驱注采技术的实际应用提供技术支撑和理论依据。
二、研究内容和方法本研究主要包括以下内容：1. CO2驱注采井井筒压力和温度的分布情况研究：建立CO2驱注采井井筒压力和温度的分布模型，通过计算分析得出CO2驱注采井井筒各个位置的压力和温度分布情况，探讨影响CO2驱注采井井筒压力和温度分布的因素。
2. 管柱校核技术研究：根据CO2驱注采井井筒的实际情况，对井筒上的管柱进行校核，确定管柱的材质和规格，通过计算得出管柱的拉弯应力和轴向应力，探讨管柱承受压力的能力。
本研究采用数值模拟和理论计算相结合的方法对CO2驱注采井井筒压力和温度分布情况及管柱校核技术进行研究。
三、预期成果和意义本研究的预期成果包括：1. 建立CO2驱注采井井筒压力和温度分布模型，深入研究CO2驱注采井井筒压力和温度的分布情况，为CO2驱注采技术实际应用提供技术支撑。
2. 确定CO2驱注采井井筒管柱的材质和规格，计算管柱的拉弯应力和轴向应力，探讨管柱承受压力的能力，为CO2驱注采井工程实际设计提供指导意义。
本研究的意义在于为CO2驱注采技术的应用提供更加科学的支撑和理论基础，有助于提高油田开采效率和产量，促进我国油气工业不断向前发展。
二氧化碳气井垂直管流压力温度分布计算
二氧化碳气井垂直管流压力温度分布计算
陈仙江;郭强;赵海燕;李倩
【期刊名称】《特种油气藏》
【年(卷),期】2009(016)004
【摘要】根据垂直管流的能量平衡方程,综合考虑压力、温度的相互影响,同时将流体偏差系数考虑为压力和温度的函数,建立了二氧化碳气井井筒压力分布计算模型.计算时将井筒分成等高度的若干段,在每段中进行迭代求解.以松辽盆地北部徐家围子芳深9井区芳深9井实测数据为例加以验证,此计算模型具有较高的精度.对于深度低于3 500 m的二氧化碳气井,计算结果与实测数据的偏差很小.将此计算模型用于二氧化碳气井垂直管流压力温度分布计算,能够满足工程要求.
【总页数】4页(P94-96,100)
【作者】陈仙江;郭强;赵海燕;李倩
【作者单位】提高油气采收率教育部重点实验室,大庆石油学院,黑龙江,大
庆,163318;中油塔里木油田公司,新疆,库尔勒,841000;提高油气采收率教育部重点实验室,大庆石油学院,黑龙江,大庆,163318;中油大庆油田有限责任公司,黑龙江,大庆,163318
【正文语种】中文
【中图分类】TE32
【相关文献】
1.多相管流流体温度分布计算公式的推导与应用 [J], 刘武;陈才林;吴小红;石昕;曹学博
2.气井垂直管流计算方法的推导与应用 [J], 陈元千
3.焦石坝页岩气井垂直管流计算新模型 [J], 黄灿
4.气井多相垂直管流段压力损失敏感性分析 [J], 杨帆
5.徐深气田深层气井温度压力分布计算 [J], 郭洪岩
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CO2注入井井筒温度及压力计算
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% 6 # 注入井井筒大学 ! 华东 " 机电工程学院 # 山东 青岛 "# 胜利油田孤东采油厂 # 山东 东营 "# / / ? ? ?$ #" ? 9 # 8 9 !"
# ! 刘自力!! 封 " 丽#
进行二氧化碳混相驱前 需 要 根 据 井 况 进 行 注 入 方 案 设 计 ! 以确定沿井筒方向二氧化碳温 "" 摘 " 要 ! 度" 压力及相态的变化情况 # 本文根据垂直管流的能量平衡方程及传热学理论 ! 结合 + A 0 \ 井筒温度分 布计算方法 ! 综合考虑了井筒内压力和温度相互作用下的二氧化碳密 度 " 相 态 以 及 摩 阻 等 影 响 因 素! 建 立了以井底所需混相压力及温度为边界条件的二氧化碳注入井温度压力 数 学 模 型 ! 并根据建立的模型 开发了应用软件 # 通过实例计算 ! 分析了注入速度 " 注入温度 " 井口注 入 压 力 等 注 入 因 素 对 井 底 压 力 和 温度的影响 ! 可有效指导现场施工 # 关键词 ! 二氧化碳 $ 混相驱 $ 压力 $ 温度场 $ 数值模拟 & ’ ! $ $ /%9 : ; ! # $ ! / $ /%$ $ ? ?%$ 7 ’"" 文章编号 ! & J 8 ? 9" 9"" 文献标识码 ! "" 中图分类号 ! 6 ""% # 注入井井底的压力和温度直接决定了 6 % 6 # 混相 # 能否实 现 与 油 藏 成 功 混 相 % 在 实 际 % 驱过程中 # 实测井 筒 压 力 & 温 度 有 一 定 困 难# 因此在 实施 % 6 # 驱前对井筒内压力和温度分布情况进行 !*7( % 计算 # 从 而 优 化 井 口 注 入 参 数 显 得 尤 为 重 要’ 本文根据垂直管流 的 能 量 平 衡 方 程 及 传 热 学 理 论 # 结合 + 考虑了各种因 A 0 \ 井筒温 度 分 布 计 算 方 法 # 素如二氧化碳密度 & 二氧化碳相态的变化 & 摩阻等对 压力的影响 # 建立了 综 合 考 虑 沿 程 流 体 相 态 及 热 物 理性质变化 的 井 筒 温 度 & 压 力 场 数 学 模 型# 为% 6 # 驱工艺参数优化和施工监测提供了一种技术手段 % !"% 6 # 在井筒中温度的计算 取地 面 井 口 为 坐 标 原 点 # 在任一深度处取微小 " 增量 # 则二氧化碳吸收的热量为 ) ] _OI% ] & ! ! # 式中 ) 为 处二氧化碳吸收的热量 U] b ] _ b M$ * ! $ % 为 二 氧 化 碳 液 体 的 热 容# P I 为二氧 K D+ C " * $ 化碳的注入速度 # 为二氧化碳升高的温度 # P L C% D # ! 而注气过程中 井 筒 的 热 损 失 量 或 热 增 加 量 " 为) ! " & ] b ] _ S # = ! O# Y Y! E*& !" 1‘ # $ ) 式中 ] b处 井 筒 的 热 损 失 量 M S _ Y 1 ! 为 bU] $ 为 以 油 管 外 表 面 为 基 准 的 传 热 为油管外径 # 0 ‘ Y
CO2注入井井筒压力温度分布研究
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＼ 三 ＼ ＼
Ｉ 一 ℃ …２ ℃ 一 ０ ２ 一 ０ｌ ０ ＂ １
Ｋ， ）取其 平 均值 １ ９ｋ／ ｇ Ｋ ； Ｐ ０ＭＰ ， ． Ｊ（ ・ ）在 ≥１ ０ ｋ ａ时 温
度 ０ｏ Ｃ≤ｔ ０ ≤１０ｏ 件 下 ， Ｏ 的 热 容 变 化 范 围 在 Ｃ条 Ｃ
可求得 不 同压 力 温度 下 的井筒 密度 （ ２ 。 图 ） 赣 曦制 零 ８
Ｌ ｌ Ｌ Ｏ Ｏ Ｏ
要对 以下 参数 进行 确定 ：
∞ 加 ∞ ∞ ∞ ∞ 加 ∞
① ｃ Ｏ 的热 容 ｃ 文 献 ［］ 出 了不 同压 力 温 ４列
关键题 Ｃ 井筒 压力 井 筒温度 预 测 Ｏ
苏 北工 区 目前 正 在进 行 中石 化 《 草舍 油 田泰 州
组 油藏 Ｃ 提 高采 收率 先导试 验 》 目， 中 Ｃ Ｏ驱 项 其 Ｏ 注 入 井 井 底 的压力 和 温 度是 大家 关 心 的主 要 问题
考 虑加 速 度损 失 主要 取 决 于速 度 的 改变 ， 于 对
的能量平 衡 方程 ，结 合 Ｒ ｍ ａ ｙ井筒 温 度分 布计 算 方 法 ， 导 了多 因素 影 响下 的 井筒 压力 、 推 温度 分 布 ， 为 Ｃ Ｏ 驱工 艺 优化设 计 和施 工监 测提 供 了一 种技 术 手
段
ｌ ０ ｔ Ｏ０ Ｇ
＿
Ａ
２ ４￣３ ０ ￣ ６ ０ ｐ￣７ Ｄ２ ７ ＂
根 据 能 量 半 衡 方 程 ， 入 井 单 位 管 长 的 压 降 损 注
（ ） 体 偏差 系数 的计算 ３气 气 体 的偏 差 系数 可 采 用 Ｒ ｄ ｃ — ｗ ｎ ｅ ｌ ｈ Ｋ ｏｇ方 程求 ｉ 得 ， ｅｌ ｈ Ｋ ｏｇ方程 如下 ： Ｒ ｄｉ — ｗ ｎ ｃ
海上ＣＯ２_埋存井井筒温度压力影响因素研究
Ａｂｓｔｒａｃｔ: Ａｃｃｕｒａｔｅ ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ｔｈｅ ｗｅｌｌｂｏｒｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｆｉｅｌｄｓꎬ ｔｈｅ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｏｆ ＣＯ ２ ｐｈｙｓｉｃａｌ ｐａ￣
ｒａｍｅｔｅｒｓ ｉｎ ｔｈｅ ｓｔｏｒａｇｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ａｒｅ ｃｒｕｃｉａｌ ｆｏｒ ｔｈｅ ｓａｆｅ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｕｃｈ ｔａｓｋｓ. Ｉｎ ｔｈｉｓ ｓｔｕｄｙꎬ ａ ｃｏｕｐｌｅｄ ｃａｌ￣
式中: Ｔ ｅ 为地层环境温度ꎬ℃ ꎻ Ｔ ｗｈ 为泥线处井口环
１ １ 模型基本条件
１ ３ 井筒温度场计算模型
意截面上各层结构均无偏心现象ꎬ 管柱密封条件良
在井筒内任一深度 Ｚ 处取增量微元 ｄｚꎬ 则微元体
温度压力模型的建立基于以下假设: ①井筒任
好ꎬ 无泄漏ꎻ ②ＣＯ ２ 在井筒为一维流动ꎬ 只考虑径
ｃｕｌａｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｗｅｌｌｂｏｒｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅꎬ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ａｎｄ ＣＯ ２ ｐｈｙｓｉｃａｌ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｉｎ ａ ｓｔｏｒａｇｅ ｗｅｌｌ ｗａｓ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄꎬ ｔｈｅ
ｗｅｌｌｂｏｒｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｏｆ ＣＯ ２ ｐｈｙｓｉｃａｌ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ａｌｏｎｇ ｔｈｅ ｗｅｌｌ ｄｅｐｔｈ
完整性评价的重要基础 [１－２] ꎮ
成熟 [３－６] ꎬ 但由于 ＣＯ ２ 具有可压缩性ꎬ 其密度、 黏
ＣＯ ２ 注入地层的过程中其各项物性参数都在不断变
化
[７－９]
ꎮ 而目前大多数研究中物性参数采用固定值
或通过 Ｓｐａｎ￣Ｗａｇｎｅｒ 模型等方法计算ꎬ 这样便存在
超临界二氧化碳钻井流体井筒温度传递特性
使用 ８ 钻头 、 ３ ． ｍｍ钻 杆钻 进的井眼 中二氧化碳流体 温度 进行 了计算 ，绘制 了钻具 内和环 空二氧化碳 ９ｍｍ １８
流体温度剖 面图 ； 比了在不 同井深 时和不 同井 眼尺 寸条件 下井眼 内二氧化碳流体 温度 剖面 图，发现随着 井深 的 对
增加 ，钻具 内二氧 化碳 流体更 易进入超临界状态 ，且超临界二氧化碳钻 井液更适合小井 眼钻井。
密度近于液体 ，黏度近于气体 ｐ ］ 。近几年二氧化碳 作为钻井液的应用研究越来越受到人们的关注，与
空气 和氮气 钻井 液 相 比，它能 为井 下 动力钻 具 提供 足够 的动 力 ； 能够 射流 破 岩而 实现 快 速钻 井 ； 能够
防止 储层 损 害 ； 在环 空又 可相 变 为气 相 ，易 实现井 下欠平 衡 钻井 状 态 ＿，国外 已在 连续 管 小井 眼 侧钻 ４ ］ 井 中成 功 进行 了试 验应 用 。超 临界 二 氧化碳 钻 井 液
ｍｍ，钻 杆 外 径 为 ３ ． ｍｍ，钻 头 外 径 为 ８ ； １ ８ ９ｍｍ 储存 罐 中二 氧化碳 温度 为 ０℃ ； 环空 节 流 阀压 力 为
５Ｍ Ｐａ。
＝
Ｋ１ ＋Ｋ２４ －Ｇ Ｇｅ ｃｅ ４ ｘ＋ －
（） ９
式 中 ： １（ ／ ）１ （＋ ） Ｃ＝ 日 ［＋ １ ４ ” ］
大 学研 究生 创 新 基金 “ 临界 二氧 化 碳 钻 井 液 特 性 研 究 ”（ ２ ０ — ｏ 超 Ｂ ０７１
第一作者简介 ： 王在 明，２ ０ ０ ８年获 中国石 油大学油气井工程博士学位 ，长 期从 事油气钻井技术研 究。地址 ： 河北省唐 山市路北 区新华西道 １８号钻采工 艺研 究院 ； ２ 邮政编码 ０ ３ ０ ６ ０ ０；电话 （３ ５ ８ ６ ０ ９； － ｉ： ｎ ８ ８ ０ ２ ２ ． ｒ。 ０ １）７ ８ ５ Ｅｍａｌ ｍｉｇ ０ ２ ０ ＠１６ｃｎ ｏ
注CO2井简温度压力预测模型及影响因素研究
关键词 ： 注二 氧 化 碳 状 态方 程 井 筒 流 动 压 力 温度
中图分类号 ： Ｔ Ｅ ２ ８
文 献标 识码 ： Ａ
ห้องสมุดไป่ตู้文章编号 ： ｌ Ｏ Ｏ ｌ 一 ０ ８ ９ ０ （ ２ ０ １ ３ ） ０ １ — ０ ０ ７ ６ — ０ ６
Ｗ ｅ ｌ ｌ ｂ ｏ ｒ ｅ Ｐｒ ｅ ｓ ｓ ｕ ｒ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ Ｐｒ ｅ ｄ ｉ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｍｏ ｄｅ ｌ ａ ｎ ｄ
注液态CO2采油井筒热力分析
由沿井深方向 ｚ 长度 的管段上满足热力学第一
定律 ， 可得
ｑ ｍｃｔ ２ ２一ｍ １ ． ｃｔ １ （） ６
２ 井 筒 传 热 模 型 的建 立
影 响井筒 传热 的 主要 因 素是 压 力 和 温 度 ， 因此 在 建立 数 学模 型 时主要 针 对 温度 和压 力 的变化 ．
内 Ｃ ，的温度和 压 力随 井深 的增加 而近似 成 线性增 加 ； Ｏ 当注入速 率 增 大 时 ， 气液分 界 面加 深 ； 井底
温度 随入 １流 量 的增加 而 降低 ， ３ 而受入 口温度 的影 响较 小 ； 井底 压 力 随井 口注入压 力的 增加 而成 比
例增 加 ， 随着 流量 的增加 呈先 增后 减的趋 势 ； 空介 质采 用 清水 比空 气的导热 效果好 ． 环
通 过对 影响 井筒 流 动 和 换 热 因素 分 析 ， 以下 作
假设来 建立 油井 的物理 模 型． 身结构 如 图 １ 井 所示 ．
井 筒 套 筒 水 泥 环 地层
渗透 油藏 原 油 储 量 ， 中 ５％ 左 右 尚 未 动 用 的储 其 ０
量 ，Ｏ Ｃ 驱 比水 驱 具 有 更 明显 的技 术 优 势 Ｊ注 液 ． 态 Ｃ 技 术 分 成 ３大 类 ： 解 气 驱 、 过 油 膨 胀 和 Ｏ 溶 通
摘要： 目前 Ｃ 已经被 用作有 效的 驱 油剂 ，Ｏ Ｏ Ｃ 到达 井底 时的 热 力状 态对 驱 油效 果 有较 大影 响． 针 对 影响 井底 Ｃ ， 力和 温度 的 因素 ， 据 液 态 Ｃ ，在 竖 直 井 筒 中的 热量 传 递 原 理 和 流 体 流 动理 Ｏ 压 根 Ｏ 论 ， Ｒ ｍ ｙ建 立 的物理 模 型基 础 上 ， 立 了液 态 Ｃ 井 筒流 动 与传 热数 学模 型 ， 过 求解 实例 ， 在 ａｅ 建 Ｏ 通 得 到 井筒 内液 态 Ｃ 温度 和 压 力 的分 布规律 以及 各 因素 对 井底 Ｃ 数 的影 响． 果表 明 ： 筒 Ｏ Ｏ 参 结 井
注CO2井井筒温度压力分布主控因素分析
度， ｋ ｇ ／ ｍ ； ｄ ｉ 为油管内径 ， ｍ 。 将 建立 的井 筒 温度 梯度 方 程 式 （ １ ） 和压 力 梯 度 方程式 （ ３ ） 联立 ， 结合可精确描述 Ｃ Ｏ ： 偏差 系数 、 密 度的 Ｐ— Ｐ状态方程 、 定压定热计算方程 得到井 筒温度 、 压力梯度方程组 ， 可用 四阶龙格 一 库塔法求 解， 选择从井 口开始计算 ， 若未达 到预计深度 ， 再将
陈林 等 ： 注Ｃ ０ ： 井井筒温度 、 压力分布主控 因素分析
一 ４ ７ —
９ ． ８ ｍ ／ ｓ ； 为 流 速 ， ｍ ／ ｓ 为摩 阻 系数 ； ｐ为 流 体 密
生热 交换 ， 注入 时 间 越 长 ， 它 们 之 间 的 温差 就 越 小 ，
导热 速度 就越 小 。 ２ ． １ ． ２ 对 井底 压 力的影 响 在 不 同注 气温 度 （一２ ０
度、 压力 场模 型 ， 其 中注入 流体 沿井 筒 的温度 梯度 ｖ
血 ：— ｄ Ｚ
．
— ２
卜 ｐ
。 。
（ ３ Ｊ ） ／
式 中： 为注气井井筒倾 角， （ 。 ） ； ｇ为重 力加速度 ，
收稿 日期 ： ２ ０ １ ３ ． １ １ － ２ ０
的分布 规律 ， 优 化注 入 参 数 ， 对油藏注气驱 、 注 气 吞
二氧化碳驱注入井管柱温度分布及影响因素研究
二氧化碳驱注入井管柱温度分布及影响因素研究
苏航;张琦;杨逍鹏;陈子晗;刘强;赵雪会;付安庆;马建杰;郑昕;时维才;姚峰
【期刊名称】《石油管材与仪器》
【年(卷),期】2023(9)1
【摘要】二氧化碳驱既可实现提高原油采收率又可实现CO_(2)气体的埋存,是一项促进低碳绿色发展和应对气候变化的三次采油技术。
针对二氧化碳驱注入井管柱,建立了基于CO_(2)分压、注入压力和注入流速的多相流腐蚀模型,明确了注入CO_(2)温度、压力、注入工艺对注入井管柱温度分布的影响规律。
研究表明:在井口部分,由于在注入期间与注入液体接触,因此井口温度和流体温度相近;随着井口注入温度的升高,井筒内流体压力降低,压力差逐步增大;注入压力、注入流速对井筒内流体的温度分布影响不大,不同注入压力下井筒流体温度分布基本相同。
研究结果可为优化井口注入参数、改进注入系统设计提供数据支持。
【总页数】6页(P28-33)
【作者】苏航;张琦;杨逍鹏;陈子晗;刘强;赵雪会;付安庆;马建杰;郑昕;时维才;姚峰【作者单位】中国石油集团工程材料研究院有限公司;中国石油技术开发有限公司;中国石化股份有限公司江苏油田分公司
【正文语种】中文
【中图分类】TE357.7
【相关文献】
1.二氧化碳驱注入井井筒温度分布规律研究
2.井口注入参数对CO2注入井井底温度、压力影响研究
3.温度和注入压力对二氧化碳驱油效果的影响规律实验
4.CO2注入井井筒温度压力剖面计算及影响因素研究
5.CO_(2)驱注入管柱温度压力耦合模型建立及其敏感性因素研究
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井筒流体温度分布计算方法
井筒流体温度分布计算方法在多相管流压力计算中，需要油藏流体的高压物性数据，而流体的高压物性对压力和温度非常敏感，因而准确预测多相流体的温度是压力梯度计算的基础。
另外，油藏流体沿井筒向地面流动过程中，随着不断散热，其温度将不断降低，油温过低可能导致原油结蜡，因而多相流体温度的准确预测对怎样采取防蜡措施、是否增加井口加热设备等也是很重要的。
国内外对井筒流体温度分布进行了大量的工作。
早在1937年，Schlumberger 等人就提出了考虑井筒温度分布的意义。
五十年代初期，Nowak 和Bird 通过井筒温度分布曲线解释注水和注汽剖面。
Lasem 等人于1957年首先提出了计算井筒温度分布的方法。
Ramey.H.J 于1962年首先用理论模型描述了井筒中流体温度分布于井深和生产时间的关系。
Ramey.H.J 从能量守恒的观点出发，建立了计算井筒温度分布的能量守恒方程JdW dQ J g uduJ g gdZ dH l c c -=++(2-8)Ramey.H.J 利用该模型推导了向井中注入液体和气体时的温度分布公式。
当注入液体时：Azl e b aA t T b aA aZ t Z T --+++-=])([),(0(2-9)当注入气体时：A zl e c a A b t T c a A b aZ t Z T -⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛±+-++⎪⎭⎫ ⎝⎛±-+=7781)(7781),(0(2-10)式中： []Ukr t Uf r k W A c 112)(π+=Eickmeier 等人于1970年在Ramey.H.J 研究的基础上建立了一套关于注液和产液期间液体和井筒周围地层间热交换的有限差分模型。
计算过程中，将油管、套管、水泥环及地层的传热全都考虑在内。
但作者仍然只是研究单相流体的温度分布，传热计算中把流体的物性等都看作是常数。
后来，Satter 对注蒸汽是相态的变化对温度分布的影响进行了研究。
二氧化碳驱注入井井筒温度分布规律研究
式中：ｄＱｒｇ－水泥环外壁向地层传递的热流量，ｋｃａｌ／ｈ；Ｔｅ －地层内某处温 度，Ｔｅ＝ｆ（ｒ，ｔ），℃； ｅ－地层导热系数，ｋｃａｌ／（ｍ２ｈ℃）；ａ－地层热扩散系数，
２ 二氧化碳传热模型建立
（１）井筒稳态传热模型。根据传热学原理，在稳定热流状态 下，井筒径向热流量可表示为［４］：
式中：ｈｆ－油管内流体对流传热系数，ｋｃａｌ／（ｍ２ｈ℃）；ｈｃ－环空流体自然对流 及传导热传热系数，ｋｃａｌ／（ｍ２ｈ℃）；ｈｒ－环空流体辐射传热系数，ｋｃａｌ／（ｍ２ ｈ℃）；
Ｔｕｂ－油管导热系数，ｋｃａｌ／（ｍ２ｈ℃）； ｃａｓ－套管导热系数，ｋｃａｌ／（ｍ２ｈ℃）。 ｃｅｍ－水泥 环导热系数，ｋｃａｌ／（ｍ２ｈ℃）；ｒｔｉ－油管内半径，ｍ；ｒｃｉ－套管内半径，ｍ；ｒｃｏ－油管 外半径，ｍ；ｒｈ－套管与水泥环交界面半径，ｍ；ｎ－套管及水泥环的层数，本模 型中为１。
每 一 计 算 步 长 的 起 点 位 置 ｚ０的 函 数 值 ｙｉ（ｚ０）记 为 ｙ ｉ０， 取 步 长 为
４ 结论
（１）本文运用传热学、流体力学计算方法，对井筒传热过程进 行分析，在此基础上建立井筒传热数学模型，可以预测不同时间沿井 深的温度变化规律。
（２）根据能量守恒原理，建立注入二氧化碳过程中井筒温度分 布数学模型，并可以求出该数学模型的解析解。
学术研讨
内江科技 ２０１２年第１２期 18
二氧化碳驱注入井井筒温度分布规律研究
李 明① 刘 杰② 秦大伟①
①油气藏地质及开发工程国家重点实验室（西南石油大学） ６１０５００ 成都；②川庆钻探工程有限公司川东钻探公司
计算气井井筒温度分布的新方法X
( 8)
2 热物性参数的确定
在进行井筒温度分布计算时 , 要用到许多热物 性参数 ,其计算过程较为繁琐 ,这里列出 3 个最主要 的热物性参数的计算公式 。 2 11 定压比热 Cpm 计算定压比热的公式为 [ 3 ] C pm = 1243 + 3 114 T f + 7 . 931 ×10 - 4 T 2 f 6 . 881 ×10 - 7 T 3 f 2 12 瞬态传热函数 f ( t ) ( 14)
第 21 卷 第 1 期 Vol. 21 No. 1 西 南 石 油 学 院 学 报 1999 年 2 月 Journal of Sout hwest Petroleum Institute Feb 1999
2π ke ( T h - T e)
f ( t)
dz
( 6)
中的传热为非稳态传热 ;
Ξ 1998 — 06 — 24 收稿
显然 ,从井筒传到第二接触面的热量等于从第
中国石油天然气总公司 “九五” 项目 ( 部 151) 部分内容 毛伟 ,男 ,1971 年生 ,博士生 ,现从事深井测试基础理论研究
第 1 期 毛伟等 : 计算气井井筒温度分布的新方法
地层 。 他们根据井筒中稳态传热的假设得出了计算总 传热系数的公式 。
U to = [ r to r toln ( rto/ r ti ) 1 + + + ( hc + h r ) rti h f k t ub rtoln ( rco/ rci ) r toln ( r h / rco) - 1 ( 16) + ] k cas k cem
( 12)
(12) 式即为计算整个井筒温度分布的数学模
型。 对于海上气井 ,在隔水管段内 ,因井筒直接暴露 在海水中 ,气体向井筒周围海水径向传递的热量为 ( 13) Q r1 ( z ) = 2πr to U to ( T f - T e ) dz 此时 T e 为井筒周围海水的温度 。 将 ( 13) 式代入 ( 4 ) 式 , 采用上述推导过程 , 最后得到形式上与 ( 13) 式完全相同的计算井筒温度分布的数学模型 , 区别
Y油田CO2驱注入井井筒温度场和相态模拟研究
Y油田CO2驱注入井井筒温度场和相态模拟研究随着全球能源需求的不断增长和环境保护意识的日益提高，CO2驱注入技术作为一种有效的油田开发方式备受关注。
CO2驱注入技术利用CO2的溶解和膨胀特性，可以有效提高油井的采收率并减少对环境的影响。
在CO2驱注入过程中，井筒温度场和相态的变化对于注入效果具有重要影响。
因此，对CO2驱注入井井筒温度场和相态的模拟研究具有重要意义。
首先，我们需要了解CO2驱注入过程中井筒温度场的变化规律。
在CO2注入井筒中，由于CO2的温度和压力特性不同于传统原油，其在注入过程中会引起井筒温度的变化。
通过数值模拟方法可以对CO2驱注入井井筒的温度变化进行模拟和分析。
通过建立适当的井井筒温度场模型和求解方法，可以有效预测CO2驱注入过程中井筒温度的分布和变化规律，为实际注入操作提供重要参考。
其次，CO2驱注入过程中相态的变化也是一个重要问题。
在CO2注入过程中，由于温度、压力和CO2浓度等因素的作用，CO2可能会从气态转化为液态或者从液态转化为超临界态。
这些相态的变化对于CO2的溶解、扩散和驱替效果均有重要影响。
因此，通过建立相态模型和进行相态模拟研究，可以有效评估CO2在井井筒中的相变行为和对油藏的影响，为CO2驱注入的优化设计提供科学依据。
最后，对CO2驱注入井井筒温度场和相态进行综合模拟分析，可以更全面地了解CO2注入过程中的物理规律和工程特性。
通过综合模拟可以揭示CO2在井井筒中的传热、传质和相态转化过程，并对CO2的注入效果和影响进行综合评估。
综合模拟研究不仅可以帮助优化CO2注入方案，提高驱替效果，还可以为工程操作提供可靠的指导和决策依据。
综上所述，CO2驱注入井井筒温度场和相态模拟研究对于提高CO2驱注入效果、降低开发成本和减少环境影响具有重要意义。
通过深入开展CO2驱注入井井筒温度场和相态的研究，可以为油田开发和CO2驱注入技术的推广应用提供重要的理论和技术支撑。
富含CO2天然气井井筒压力的温度计算
３ ８
油
气
井
测
试
２０ ０ ８年 ｌ ２月
计算 ， 即
Ｔ ： Ｔ０ ＋ ａ × ＡＨ
式 中 ： 。 — 当地气 温 ， ； — ℃
ａ —— 地温 梯度 ， ｍ； ℃／ △日—— 深度 ， ｍ。
对 流动气 柱 ， 于质 量 、 量 、 量守 恒 原 理 及 基 动 能 传 热学 理论 ， 算 温度分 布 ］即 计 １ ，
Ｔ＝ ａ ｙ＋Ａ 口＋ｂ ｔ ＋（ 一ａ ｈ—Ａ ａ—ｂ ｅ Ｙ—ｈ ／ ）（ ）Ａ
其 中 Ａ ＝ ＷＣ（ ６＋ ｒ ）（７ ６ ／２ ｒ ） ｒ
Ｗ Ｃ ＝ Ｗｇ Ｃｇ
若折 算地 面条 件 ， 则
ＷＣ ＝ Ｃ ２ ４×３ ０ ６ ０×１２ ５ ．０ Ｑ ７
式 中 ： Ｃ — 总热流 当量 ， （ Ｓ ； — ｗ／Ｋ・）
摘要
针 对 富含 Ｃ ：气井 ， Ｏ 区别 于烃 类 气井 ， 把偏 差 因子 研 究作 为 Ｃ ：气 井 的重 要参 数 。通 Ｏ
过 实验研 究表 明 ， 同 Ｃ 量 、 同压 力 和温度 ， 不 Ｏ含 不 对偏 差 因子都 有 一定 影 响。 应用 烃 类 气井 相关
压力、 温度分布模 型加 以偏差 因子等参数的修正进行计 算， 由于计算压力、 温度 以及偏差 因子的相
２０ ０ ８年 １ ２月
油
气
井
测
试
第１ ７卷
第 ６期
富含 Ｃ ２ 天然气 井井 筒压 力的温度计算 Ｏ
任双双 杨胜来 邱 吉平 何建军 袁秀杰 王 刚 杭达震
（． １ 中国石油大学石油工程教育部重点实验室 北京 １２ ０ ０ ２０；
２ 吉林石油集团公司井下作业工程公司 吉林松原 １８ ０ ） ． ３ ０ ２
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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 、
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)
(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
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 。
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
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 。
第 27 卷 第 2 期
张 勇 , 等 .CO2 井筒压力温度的分布
· 6 1·
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)。
· 60 ·
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
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
=0
.01 4736
(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 (9
(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
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 ,
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
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
· 59 ·
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