确定保温隔热油管井筒的温度分布的方法及装置

摘要

本发明公开了一种确定保温隔热油管井筒的温度分布的方法及装置，属于油田采油技术领域。该方法包括：确定油井井筒内井轴处温度场的控制方程；确定油井井筒的温度分布模型；采用第五公式确定油井井筒的内半径与套管的外半径之间的综合传热系数；根据温度场的控制方程、温度分布模型和综合传热系数确定保温隔热油管在油井中下入的深度。本发明通过依次确定油井井筒内井轴处温度场的控制方程、油井井筒的温度分布模型以及油井井筒的内半径与套管的外半径之间的综合传热系数，再确定第二公式中的深度L，使得技术人员能够控制保温隔热油管在油井中下入的深度，进而达到了提高油井井口的温度的效果。

主权项

一种确定保温隔热油管井筒的温度分布的方法，其特征在于，所述方法包括：确定油井井筒内井轴处温度场的控制方程，所述控制方程包括第一公式和第二公式，所述第一公式为：$\frac{{\partial }^2}{\partial y^2}\left({\lambda }_{1}T\right)+\frac{{\partial }^2}{\partial x^2}\left({\lambda }_{1}T\right)+\frac{\partial }{\partial y}\left({\lambda }_{1}T\right)+\frac{\partial }{\partial x}\left({\lambda }_{1}T\right)=\frac{\partial }{\partial t}\left(c_1{\rho }_{1}T\right)+\frac{\partial }{\partial x}\left(c_1{\rho }_1{v}_{y}T\right)+\frac{\partial }{\partial y}\left(c_1{\rho }_1{v}_{y}T\right),$所述第二公式为：T＝T(L,t)，其中，所述λ₁为所述油井井筒内流体的导热系数，ρ₁为所述油井井筒内流体的密度，所述x为所述油井井筒任意点径向坐标，所述y为所述油井井筒任意点轴向坐标，所述c₁为所述油井井筒内流体的热容量，所述t为所述油井井筒内的流体从抽油泵进口被举升至井口所需要的时间，v_y为所述油井井筒内流体沿所述油井井筒向井口的流动的速度，所述T为所述油井井筒内流体的温度，所述L为保温隔热油管在油井中下入的深度；确定所述油井井筒的温度分布模型，所述温度分布模型包括第三公式和第四公式，所述第三公式为：$T(L,t)=0.382a(L-B)e^{-\frac{1}{\pi +1}}+({\pi }^{0.618}-1)b+0.618(1.8T_0+0.55aB-1.8b)e^{-\frac{L}{B}},$所述第四公式为：$B=\frac{{\rho }_{1}W[5912.3{\lambda }_2(e^{0.618}-1)+1802.1(r_0-r_1-r_2){\lambda }_{3}f\left(t\right)(e^{0.382}+1)]c_1}{2\pi (r_0-r_1-r_2){\lambda }_2{\lambda }_3({\pi }^{0.618}-1)},$其中，所述W为油井的日产液量，所述a为地温梯度，所述T₀为所述油井的产出液在井口处的温度，所述B为时间的函数，所述b为地表温度，所述e为无理数，所述π为圆周率，所述λ₂为地层导热系数，所述λ₃为所述油井井筒的内半径与套管的外半径之间的综合传热系数，所述r₀为所述保温隔热油管本体的外半径，所述r₁为油管本体的内半径，所述r₂为所述保温隔热油管本体的内半径；采用第五公式确定所述油井井筒的内半径与套管的外半径之间的综合传热系数，所述第五公式为：$\begin{array}{c}{\lambda }_3=[\frac{r_0}{2\pi (r_0-r_1-r_2)h_f}+\frac{r_0\ln \left(\frac{r_0}{r_0-r_1-r_2}\right)}{2{\mathrm{\pi \lambda }}_4(e^{0.618}-1)}+\frac{r_0}{2\pi (r_0-r_1-r_2)(h_e+h_r)}\\ +\frac{r_0\ln \left(\frac{r_3}{r_4}\right)+r_0\ln \left(\frac{r_5}{r_3}\right)}{2{\mathrm{\pi \lambda }}_5(e^{0.382}+1)}+\frac{\ln \left(\frac{r_5}{r_4}\right)}{2{\mathrm{\pi \lambda }}_6}{]}^{-1}\end{array},$其中，所述h_f为所述油井井筒内流体与油管壁的对流换热系数，所述λ₄为所述油管壁的导热系数，所述h_e为油管与套管的环空内当量对流换热系数，所述h_r为所述油管与所述套管的环空内的辐射当量对流换热系数，所述r₃为所述套管的外缘半径，所述r₄为所述套管的内缘半径，所述r₅为水泥环的厚度，所述λ₅为所述套管的套管壁的导热系数，所述λ₆为所述水泥环的导热系数；根据所述温度场的控制方程、所述温度分布模型和所述综合传热系数确定所述第二公式中的深度L。