[发明专利]一种高效隔热控制方法及装置

说明书

本发明提供的一种高效隔热控制方法及装置，通过根据注蒸汽热采井的油藏地质参数、井型、蒸汽注入参数、隔热管参数，确定环空氮气临界注入排量的计算模型；再通过环空氮气临界注入排量与油藏地质参数、蒸汽注入参数、隔热管参数之间分别对应的分布关系，对环空氮气临界注入排量的计算模型进行优化；通过优化后的环空氮气临界注入排量的计算模型，确定注蒸汽热采井在临界条件下的环空氮气的注气排量；根据注蒸汽热采井在临界条件下的环空氮气的注气排量与环空阻隔面积之间的分布关系，确定阻隔装置的封隔外径。本发明提供能够针对不同井型及不同的蒸汽注入参数，为现场蒸汽注入工艺提供理论指导，有效保护套管，同时大幅提高蒸汽利用效率。

技术领域

本申请属于热力采油领域，特别涉及一种高效隔热控制方法及装置。

背景技术

稠油蒸汽吞吐热采过程中，保证套管安全和尽可能减少井筒热损失是注热开采稠油的重要环节。氮气辅助注蒸汽热采利用氮气导热系数低及压力降低后体积迅速膨胀的特点，达到隔热目的。此项技术在起到隔热作用的同时补充了地层压力，因而可以大幅度的提高地层产能，改善蒸汽吞吐开采效果。目前，氮气辅助注蒸汽的隔热工艺包括连续注入、间歇注入、段塞注入三种氮气注入方式。

赵利昌等人(2013)建立井筒数学模型评价了在多元热流体热采中油套环空无氮气隔热、油套环空充氮气隔热、油套环空连续注氮气隔热三种方式，结果表明油套环空连续注氮气隔热效果最好，井筒沿程热损失较其它环空隔热措施小，套管温度低，同时连续氮气的注入有利于增加地层能量。

刘利等人(2015)根据海上大斜度热采井的井身结构特点，利用流体力学和传热学基本原理建立了蒸汽和氮气参数的计算模型，通过两种流体在隔热管出口出混合后的特征分析推导出注氮排量的优化方法。

张学萍等人(2018)利用FLUENT软件对比分析了注汽井筒油套环空充氮气和伴注氮气的隔热效果对注蒸汽的影响，并且研究了伴注氮气条件下不同注蒸汽速度和不同注氮压力下井筒的内部流场。结果表明：注汽井筒油套环空伴注氮气比充氮气隔热效果好；且油套环空伴注氮气条件下随着蒸汽注入速度的增大，油管内蒸汽压降越大，蒸汽的热损失越大；随着环空伴注氮气压力的增大，氮气的隔热效果越好，蒸汽热损失越小。

通过隔热管注蒸汽、同时油套环空连续注氮气的隔热工艺，能够在特殊工况下，实现对稠油油藏的经济、高效、高质量开发，参见图1。在该隔热方式下，套管将地层与隔热油管分隔开，套管中心套设有隔热油管，隔热油管与套管之间的环空区域由氮气填充，蒸汽从隔热油管中心区域进行注入。油套环空注入的氮气和隔热管内注入的蒸汽在隔热管出口附近进行混合。

由于，在相同压力条件下，氮气的密度比蒸汽密度高，加上蒸汽与氮气的对流换热，蒸汽自身上返进入环空趋势明显。在使用该隔热工艺时，氮气注入排量的控制尤为重要。现有的连续注氮气模型计算过程相对繁琐，计算结果精度低，对稠油开采现场的数据变化，不能及时做出响应。氮气注入不足，蒸汽上返油套环空，导致环空温度升高，造成井筒热损失增加，降低蒸汽利用效率；氮气注入过量，造成氮气不必要浪费，严重增加井筒隔热成本，单位油气生产成本大大增加。因此，有必要发明一种新的高效隔热控制方法，以解决目前计算繁琐、精度低的问题。

发明内容

本发明提供一种高效隔热控制方法及装置，能够为现场蒸汽注入工艺提供理论指导，有效保护套管的同时，还能够大幅提高蒸汽利用效率。

第一方面，提供了一种高效隔热控制方法，包括：

根据注蒸汽热采井的油藏地质参数、井型、蒸汽注入参数、隔热管参数，确定环空氮气临界注入排量的计算模型；

根据套管和隔热管之间的环空区域的氮气注入量，获取环空氮气临界注入排量；

获取所述环空氮气临界注入排量分别与油藏地质参数、蒸汽注入参数、隔热管参数之间分别对应的分布关系；