[发明专利]一种考虑井筒沿程能量损耗的水平井热扩散半径计算方法

说明书

本发明公开了油气田开发研究领域中一种考虑井筒沿程能量损耗的水平井热扩散半径计算方法，其主要步骤包括：确定蒸汽注入时间、注汽速度、井口压力和水蒸汽干度；沿井筒方向计算下一处压力；计算该压力下对应的水蒸汽饱和温度；根据水蒸汽饱和温度计算该井段的热损失；根据热损失计算该井段蒸汽热焓；之后计算下一井段热焓，直至整个井筒在全部注汽时间中的热焓计算完毕；根据井筒各处在各时刻的热焓计算各处的热扩散面积；根据热扩散面积计算各处的热扩散半径。该方法充分考虑了井筒沿程能量损耗的影响，适用于水平井蒸汽吞吐热扩散半径计算，提高了扩散半径计算的准确度，从而能准确预测水平井产量。

技术领域

本发明涉及油气田开发研究领域，尤其涉及一种考虑井筒沿程能量损耗的水平井热扩散半径计算方法，适用于确定考虑井筒沿程能量损耗情况下的水平井热扩散半径的大小。

背景技术

在稠油油田开发中，由于稠油粘度高、流动性差，在开发过程中需要通过向油层中注入热量降低稠油粘度，提高稠油流动性。油田早期开采稠油主要以直井蒸汽吞吐技术为主，而水平井技术的快速发展使得蒸汽能够大面积加热稠油，极大地提高了稠油产量，已经成为开采稠油油藏的重要方式之一。

在进行水平井蒸汽吞吐开发方案设计过程中，为预测水平井蒸汽吞吐产量，需要利用水平井蒸汽吞吐解析模型进行快速计算，其中最重要的一步是计算蒸汽注入水平井后的热扩散半径。由于水平井井段长度长，蒸汽在井筒中流动需要一定的时间，因此在计算热扩散半径时沿程热能量损失不可忽略。而目前常用热扩散半径模型假设过于理想，认为水平井每部分的热扩散半径是均匀的，没有考虑井筒沿程能量损失，导致计算的扩散半径与实际扩散半径之间存在一定的误差，直接影响产量预测精度。因此，为准确预测水平井蒸汽吞吐过程中的热扩散形态，提高水平井蒸汽吞吐产量预测精度，急需提出一种考虑井筒沿程能量损耗的水平井热扩散半径计算方法。

发明内容

为提高计算水平井蒸汽吞吐热扩散半径的精确性，从而快速、准确地预测水平井蒸汽吞吐生产产量，本发明提供了一种考虑井筒沿程能量损耗的水平井热扩散半径计算方法，该方法充分考虑了井筒热损失对蒸汽热扩散形态的影响。

本发明技术方案具体步骤如下：

(1)确定水平井注汽时间t_max，水平井垂直段长度d，水平井水平段长度L，取初始时刻t＝0，取井口位置距离为X＝0，时间步n＝t/Δt。

(2)令t＝t+Δt，X＝0，给定水蒸汽质量流量i_sⁿ，井口水蒸汽压力P₀ⁿ，井口水蒸汽干度k。

(3)根据井口水蒸汽压力查询饱和水和干饱和蒸汽参数性质表，获得干饱和蒸汽的热焓h_s、饱和水的热焓h_w，然后计算井口n时间步时湿饱和蒸汽热焓

(4)令X＝X+ΔX，利用已知的饱和水蒸汽混合物密度ρ_m，井筒倾角θ，摩擦损失梯度τ_f，水蒸汽质量流量i_sⁿ，水蒸汽体积流量q_s，井筒截面积A_p，井筒上一井段处蒸汽压力计算井筒X处n时间步时的蒸汽压力

(5)计算井筒X处n时间步时水蒸汽饱和温度

(6)利用水平井油管外径r₂、总传热系数U₂、水泥环外缘处温度T_h计算井段单位时间内的热损失：

其中，是井筒X处n时间步时井段单位时间内的热损失，ΔX是井段长度。