[發明專利]地面注汽管線內蒸汽熱力參數計算方法及裝置

有效

• 申請號: 201510505547.1
• 申請日: 2015-08-17
• 公開（公告）號: CN105178930B
• 公開（公告）日: 2018-02-02
• 發明（設計）人: 楊清玲;何金寶;呂孝明;朱靜;金璐;鄒楊;馮紫微;喬沐;黃麗;霍艷皎;周軼青;李復
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣股份有限公司
• 主分類號: E21B43/24
• 分類號: E21B43/24
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司11127
• 代理人: 黨曉林

技術領域

本發明涉及石油開采領域中的稠油熱采領域，特別涉及一種地面注汽管線內蒸汽熱力參數計算方法及裝置。

背景技術

稠油是指地層條件下粘度大于50mp·s(毫帕·秒)，或油層溫度下脫氣原油粘度為1000至10000mp·s的高粘度重質原油。由于稠油粘度大，因此流動性能較差，甚至在某些油層條件下不能流動，給稠油的開采帶來了困難。在油田的石油開采中，由于稠油具有特殊的高粘度和高凝固點的特性，在儲層和井筒中流動性差，常規開采采收率低，即無法保證正常的經濟產量。為了保證合理的采收率，往往通過降低原油的粘度來采油。

由于稠油的粘度對溫度非常敏感，隨著溫度增加，粘度極大降低，流動阻力減小，因此為了開采稠油，目前常用的開采稠油的方式之一為注蒸汽熱采技術，包括蒸汽吞吐、蒸汽驅、SAGD(蒸汽輔助重力泄油技術)。具體的，所述注蒸汽熱采技術主要是通過將鍋爐產生的高溫高壓濕飽和蒸汽，經過地面管線傳輸至井口、再由井口通過井筒傳輸后注入稠油油層，以達到降低稠油粘度的目的。

蒸汽的壓力、溫度、干度等熱力參數會由于地面管線輸送過程中的產生的熱損失和壓力損失而發生變化。其中熱損失的大小直接影響了注入井筒底部的蒸汽的熱力狀態，從而決定注蒸汽熱采效果的好壞。所述干度是指每千克濕蒸汽中含有干蒸汽的質量百分數的大小，對于注蒸汽熱采而言，干度越大，越有利于提高注蒸汽熱采的效果。在注蒸汽熱采時，需要計算地面管線內蒸汽的熱力參數：壓力、溫度、干度、熱損失，基于計算出的熱力參數，對地面管線進行改進，以最大限度地減小蒸汽運移過程中的熱量損失，提高蒸汽干度，從而提高注蒸汽開采稠油的效果。

在地面注汽管線內蒸汽熱力參數計算方法中，通常采用的技術是根據動量守恒定律建立管線中蒸汽壓降梯度的控制方程。然后根據飽和蒸汽溫度壓力一一對應的關系計算蒸汽溫度。現有的蒸汽熱力參數計算方法中，沒有考慮地面管線末端，即井口溫度壓力的約束作用。而在計算壓降過程中，特別是涉及摩阻系數取值，若不考慮井口溫度壓力的約束作用，會使得沿程壓降計算偏離真實值。當壓力計算具有較大誤差時，其會導致根據飽和蒸汽溫度壓力一一對應的關系計算蒸汽溫度也與實際值不符。此外，現有的技術方法中，其干度、熱損失求解公式僅依托于管線內蒸汽壓力，當壓力出現較大誤差時，相應地，干度、熱損失也很容易使結果偏離真實值。

發明內容

本發明的目的是提供一種地面注汽管線內蒸汽熱力參數計算方法及裝置，能夠提高確定地面注汽管線上任意位置的蒸汽熱力參數的精度。

本發明的上述目的可采用下列技術方案來實現：

一種地面注汽管線內蒸汽熱力參數計算方法，包括：

獲取計算參數，所述計算參數包括：鍋爐出口蒸汽壓力、溫度，井口蒸汽壓力、溫度，地面管線長度；

根據所述鍋爐出口蒸汽壓力、溫度，井口蒸汽壓力、溫度，地面管線長度，將地面管線內蒸汽壓力、溫度進行線性化處理，確定蒸汽沿著地面管線任意點的壓力、溫度，所述根據所述鍋爐出口蒸汽壓力、溫度，井口蒸汽壓力、溫度，地面管線長度，將地面管線內蒸汽壓力、溫度進行線性化處理，確定蒸汽沿著地面管線任意點的壓力、溫度包括：

建立蒸汽沿著地面管線壓力方程、溫度方程，分別如下：

(p-p₀)/(p_N-p₀)＝(z-0)/(L-0)

(T_s-T₀)/(T_N-T₀)＝(z-0)/(L-0)

上式中，p₀為鍋爐出口壓力，單位兆帕；T₀為鍋爐出口蒸汽溫度，單位攝氏度；p_N為井口壓力，單位兆帕；T_N為井口蒸汽溫度，單位攝氏度；L為地面管線長度，單位米；z為地面管線任意位置，單位米；

通過所述地面管線壓力方程，確定蒸汽沿著地面管線任意位置蒸汽壓力p；

其中，地面管線任意位置蒸汽壓力的計算公式為：

上式中，p₀為鍋爐出口壓力，單位兆帕；p_N為井口壓力，單位兆帕；L為地面管線長度，單位米；z為地面管線任意位置，單位米；

通過所述地面管線溫度方程，確定蒸汽沿著地面管線任意位置蒸汽溫度T_s；

其中，地面管線任意位置蒸汽溫度的計算公式為：