一種熱水循環加熱降粘工藝的井筒溫度場獲取方法及裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及稠油舉升技術領域，特別設及一種熱水循環加熱降粘工藝的井筒溫度 場獲取方法及裝置。
【背景技術】
[0002] 電加熱技術是在空屯、抽油桿內下入加熱電纜，使空屯、抽油桿和加熱電纜組成集膚 效應加熱體，利用集膚效應加熱原理使原油在井筒內降粘的采油工藝技術。電加熱技術W 其地面管理簡單、維護方便及熱效率高等特點，在采油廠各稠油區塊生產中發揮著顯著作 用，是稠油區塊井筒降粘的主要工藝之一。
[0003] 隨著稠油區塊的持續開發，大規模應用電加熱井筒降粘技術導致的高能耗問題 日益突出，給采油單位生產運行和成本控制帶來較大壓力。雙空屯、桿技術是近年發展起來 的一項新型降粘技術，如圖1所示，該技術的工作原理分為兩種不同的情況：（1)正注：井口 熱水通過地面進熱水保溫軟管進入雙空屯、管內外管空間流到井下，到井下再經過雙空屯、管 內管返回到地面，再通過出水保溫軟管進入出油管線，和油井產出液一起進到計量站。（2) 反注：井口熱水通過地面進熱水保溫軟管進入雙空屯、管內管中間流到井下，到井下再經過 雙空屯、管內外管空間返回到地面，再通過出水保溫軟管進入出油管線，和油井產出液一起 進到計量站。
[0004] 雙層空屯、抽油桿熱水循環加熱降粘工藝的核屯、管柱結構由內、外兩層管組成，外 管為42mm空屯、桿，內管為24或19mm的連續油管，如圖1所示。空屯、桿通過抽油桿下接一段 普通實屯、抽油桿，實屯、抽油桿再接活塞，為抽油累提供動力。空屯、桿下完后注滿水，試壓合 格后在空屯、桿中間下入小直徑連續油管，油管下完后井口之上留出2~3m接滲水管線，空 屯、光桿上端接滲水=通，油管與空屯、管內壁形成環形空間。W反注為例，油管與環形空間之 間形成滲水回路，滲水從油管進入，從環形空間流出，油管可W為保溫管（2. 5mm保溫層）， 熱水通過油管進入井下的過程中熱量損失很少。空屯、桿為導熱體，熱水在流經環形空間返 回地面的過程中將熱量通過空屯、桿傳給油層產液，產液受熱后粘度降低，從而有利于原油 的采出與集輸。熱水由地面加熱爐提供熱源，根據油井生產情況和滲水進出口溫度可隨時 調整加熱溫度及滲液流速。
[0005] 雙層空屯、抽油桿熱水循環加熱降粘工藝技術的關鍵之一是確定井口的熱水滲入 排量和溫度。運兩參數指標主要受原油粘度隨溫度變化的影響。因此，要確定合理的井口 滲入排量和溫度，就必須研究原油的在井筒中溫度場、壓力場的分布。通過查詢大量文獻、 資料，目前尚無類似的計算方法，因此無法準確預測出雙層空屯、抽油桿熱水循環加熱降粘 工藝的關鍵參數。
【發明內容】
[0006] 為解決現有技術的問題，本發明提出一種熱水循環加熱降粘工藝的井筒溫度場獲 取方法及裝置，能夠準確預測出雙層空屯、抽油桿熱水循環加熱降粘工藝的關鍵參數。
[0007] 為實現上述目的，本發明提供了一種熱水循環加熱降粘工藝的井筒溫度場獲取方 法，包括：
[0008] 確定數據參數；
[0009] 利用所述數據參數獲取地層熱阻Ri、水泥環熱阻R2、套管壁熱阻R3、液體與套管內 壁之間的熱對流液體熱阻R4、空氣與套管內壁之間的熱對流熱阻Rs、油管內外壁之間的熱 傳導熱阻Re、原油與油管內壁之間的熱對流熱阻咕、空屯、桿內外壁之間的熱對流熱阻Rs、熱 流體與空屯、桿內壁之間的熱對流熱阻Rg、內管內外壁之間的熱對流熱阻Rl。和熱流體與內 管之間的熱對流熱阻Ru;
[0010] 利用熱阻信息確定單位長度的井筒單元徑向熱損失Q;
[0011] 從井口開始，在反注情況下，利用所述井筒單元徑向熱損失Q計算內管井筒單元 下端的溫度值，利用內管井筒單元下端的溫度值確定整個內管的溫度場；利用熱流體與空 屯、桿內壁之間的熱對流熱阻R9、內管內外壁之間的熱對流熱阻Ri。、熱流體與內管之間的熱 對流熱阻Rii和井筒單元徑向熱損失Q獲得內管外壁的溫度、空屯、桿內壁的溫度；利用所述 內管外壁的溫度確定內管外壁的溫度場，利用所述空屯、桿內壁的溫度確定空屯、桿內壁的溫 度場；利用內管外壁的溫度、空屯、桿內壁的溫度獲得內管與空屯、桿環空的溫度；利用內管 與空屯、桿環空的溫度確定內管與空屯、桿環空的溫度場；利用井筒單元徑向熱損失Q、油管 內外壁之間的熱傳導熱阻Re、原油與油管內壁之間的熱對流熱阻私、空屯、桿內外壁之間的 熱對流熱阻咕、熱流體與空屯、桿內壁之間的熱對流熱阻R9、內管內外壁之間的熱對流熱阻 Ri。和熱流體與內管之間的熱對流熱阻Ru確定油管內壁溫度、油管外壁溫度；利用油管內壁 溫度值確定油管內壁溫度場，利用油管外壁溫度值確定油管外壁溫度場；利用油管內壁溫 度、油管外壁溫度確定外油管井底入口處初始的原油溫度；利用外油管入口處初始的原油 溫度W及原油比熱容和原油的質量流速確定外油管內原油的溫度場分布。
[0012] 優選地，所述數據參數包括：井口注入熱水的排量和溫度；水泥導熱系數；井眼半 徑；內管內外徑誼屯、桿內外徑；深度；油管內外徑；油管導熱系數；套管導熱系數；套管內 徑；套管外徑；井筒液體含水率；原油導熱系數；水的導熱系數；原油相對密度；地層導熱 系數；地表溫度；地溫梯度。
[0013] 優選地，所述井筒單元徑向熱損失Q的表達式為：
[0015] 其中，L為內管熱水溫度，T。表示底層溫度，R為井筒單元徑向總熱阻，井筒單元徑 向總熱阻分兩種情況，第一種在正注情況下，R=R1+R2+R3+R4+R5+R6+R7+R8+R9;另一種在反注 情況下，R二Ri+Rz+Rs+Ra+Rs+Rs+Rt+Rs+IVWioWiI。
[0016] 優選地，所述內管的溫度的表達式為：
[0017] CmTs-QAOOO=CmlV
[0018] 其中，L'表示內管熱水變化后的溫度；C表示水的比熱容；m表示熱水的質量流 量；L為內管熱水溫度；
[0019] 所述內管外壁的溫度的表達式為：
[0020] Tn_t。= Ts-〇?i〇+Ru)Q/dl
[002。 其中，T。,。表示內管外壁的溫度，T歷內管熱水溫度；Ri。表示內管內外壁之間的熱 對流熱阻，Ru表示熱流體與內管之間的熱對流熱阻；
[0022] 所述空屯、桿內壁的溫度的表達式為：
[0023] Ti=TS-化+Rio+Rii)Q/dl
[0024] 其中，L為內管熱水溫度，Re為熱流體與空屯、桿內壁之間的熱對流熱阻，Ri。為內 管內外壁之間的熱對流熱阻，R。為熱流體與內管之間的熱對流熱阻；T1表示空屯、桿內壁的 溫度；
[00巧]所述內管與空屯、桿環空的溫度的表達式為：
[0027] 其中，Th表示內管與空屯、桿環空的溫度；
[002引所述油管內壁溫度的表達式為：
[0029] T" =TS-化+Rs+Rg+Rio+Rii)Q/dl
[0030] 其中，T。表示油管內壁溫度；
[0031] 所述油管外壁溫度場的表達式為：
[0032] Tto=TS-化+R7+R8+R9+R10+R11)Q/dl
[0033] 所述油管入口處初始的原油溫度的表達式為：
[003引其中，T。表示油管入口處初始的原油溫度；
[0036] 所述井筒原油溫度場的表達式為：
[00測其中，T。'表示井筒原油溫度場；Cz表示原油的比熱容，C2=4. 2Xf片.2X(l-f； );ni2表示原油的質量流速，
q表示產液量；丫。表示原油密度。
[0039] 對應地，為實現上述發明目的，本發明還提出一種熱水循環加熱降粘工藝的井筒 溫度場獲取裝置，包括：
[0040] 第一參數確定單元，用于確定數據參數；
[0041] 第二參數確定單元，用于利用所述第一參數確定單元確定的數據參數獲取地層熱 阻Rn水泥環熱阻R2、套管壁熱阻R3、液體與套管內壁之間的熱對流液體熱阻R4、空氣與套管 內壁之間的熱對流熱阻Rs、油管內外壁之間的熱傳導熱阻咕、原油與油管內壁之間的熱對 流熱阻私、空屯、桿內外壁之間的熱對流熱阻咕、熱流體與空屯、桿內壁之間的熱對流熱阻尺9、 內管內外壁之間的熱對流熱阻Ri。和熱流體與內管之間的熱對流熱阻R11;
[0042] 井筒單元徑向熱損失確定單元，用于利用熱阻信息確定單位長度的井筒單元徑向 熱損失Q;
[0043] 反注單元，用于從井口開始，在反注情況下，利用所述井筒單元徑向熱損失Q計算 內管井筒單元下端的溫度值，利用內管井筒單元下端的溫度值確定整個內管的溫度場；利 用熱流體與空屯、桿內壁之間的熱對流熱阻馬、內管內外壁之間的熱對流熱阻Ri。、熱流體與 內管之間的熱對流熱阻Ru和井筒單元徑向熱損失Q獲得內管外壁的溫度、空屯、桿內壁的溫 度；利用所述內管外壁的溫度確定內管外壁的溫度場，利用所述空屯、桿內壁的溫度確定空 屯、桿內壁的溫度場；利用內管外壁的溫度、空屯、桿內壁的溫度獲得內管與空屯、桿環空的溫 度；利用內管與空屯、桿環空的溫度確定內管與空屯、桿環空的溫度場；利用井筒單元徑向熱 損失Q、油管內外壁之間的熱傳導熱阻Re、原油與油管內壁之間的熱對流熱阻咕、空屯、桿內 外壁之間的熱對流熱阻咕、熱流體與空屯、桿內壁之間的熱對流熱阻R9、內管內外壁之間的 熱對流熱阻Ri。和熱流體與內管之間的熱對流熱阻R11確定油管內壁溫度、油管外壁溫度； 利用油管內壁溫度值確定油管內壁溫度場，利用油管外壁溫度值確定油管外壁溫度場；利 用油管內壁溫度、油管外壁溫度確定外油管井底入口處初始的原油溫度；利用外油管入口 處初始的原油溫度W及原油比熱容和原油的質量流速確定外油管內原油的溫度場分布。
[0044] 為實現上述發明目的，本發明還提出一種熱水循環加熱降粘工藝的井筒溫度場獲 取方法，包括：
[0045] 確定數據參數；
[0046] 利用所述數據參數獲取地層熱阻Ri、水泥環熱阻R2、套管壁熱阻R3、液體與套管內 壁之間的熱對流液體熱阻R4、空氣與套管內壁之間的熱對流熱阻Rs、油管內外壁之間的熱 傳導熱阻Re、原油與油管內壁之間的熱對流熱阻咕、空屯、桿內外壁之