[發明專利]一種考慮相變的同心雙管注蒸汽井筒干度確定方法

有效

• 申請號: 201810233036.2
• 申請日: 2018-03-21
• 公開（公告）號: CN110298047B
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發明（設計）人: 顧浩;孫建芳;秦學杰;曹立迎;方文超
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司石油勘探開發研究院
• 主分類號: G06F30/28
• 分類號: G06F30/28;G06F119/08
• 代理公司: 北京聿宏知識產權代理有限公司 11372
• 代理人: 吳大建;何嬌

本申請提供了一種考慮相變的同心雙管注蒸汽井筒干度確定方法，該方法包括以下步驟：步驟1、針對同心雙管注蒸汽井筒的內外管熱流體在向下流動的過程中出現的五種不同相態，分別建立熱物性參數方程模型；步驟2、將同心雙管注蒸汽井筒劃分為多個分段；步驟3、利用分段迭代法結合熱物性參數方程模型求解每個分段的干度。通過本方法，使得分析結果更加符合實際，為稠油注蒸汽井筒熱利用率評價、井筒傳熱規律研究、井口注蒸汽參數優化和注蒸汽方案設計提供了一個有效的方法和手段。

技術領域

本發明涉及石油勘探及開發領域，并且更具體地，涉及一種考慮相變的同心雙管注蒸汽井筒干度確定方法。

背景技術

近年來，稠油注蒸汽技術不斷進步，除了攜熱載體的變化外，還有注蒸汽管柱結構的改進。最早的注蒸汽方式是單管注蒸汽，但是水平井單管注蒸汽技術很容易引起蒸汽指進現象，進而導致油層加熱和動用不均勻，尤其對于非均質性比較嚴重的稠油油藏。平行雙管注蒸汽主要應用于雙水平井SAGD(Steam Assisted Gravity Drainage，蒸汽輔助重力泄油技術)中，即長短油管同時注蒸汽，確保水平井跟端和趾端都能有效加熱油層，但是這種注蒸汽方式也存在一些不足，比如：完井套管尺寸大，井口比較復雜，適合于埋深比較淺的稠油油藏。除了采用平行雙管注蒸汽外，還可以采用同心雙管注蒸汽。同心雙管注蒸汽是指井筒內部有兩根注蒸汽管柱，不是平行的，而是同心的，其中，環空(外管)到腳跟結束，無接箍油管(內管)延伸到腳尖，分別對水平井跟端和趾端同時注蒸汽。由于這兩根注蒸汽管柱是同心的，完井套管尺寸相對于平行雙管來說要小一些，因此，這種注蒸汽方式在深層稠油油藏中也適用。事實上，同心雙管注蒸汽技術在國內遼河油田杜84區塊水平井蒸汽吞吐方面已經有較大規模應用(邢二濤.水平井高效注蒸汽管柱及配套技術研究:(碩士學位論文).大慶:大慶石油學院,2009)，另外，為了解決層間注蒸汽矛盾，Kern River油田在分層蒸汽驅方面也曾使用過這種注蒸汽技術(Hight MA,Redus CL,Lehrmann JK.Evaluationof dual-injection methods for multiple-zone steamflooding.SPE ReservoirEngineering,February 1992:45-51.)，即內管向下層注蒸汽，外管向上層注蒸汽，上下兩層同時進行蒸汽驅。

對于稠油同心雙管注蒸汽，內外管熱流體因為存在溫度差會發生熱交換，導致同心雙管注蒸汽與傳統單管注蒸汽在井筒干度分布特征上存在很大差異，并且，如果考慮內外管熱流體在向下流動過程中的相態變化，相變傳熱的存在會使井筒干度分布變得更加復雜，因此，很有必要確定考慮相變的稠油同心雙管注蒸汽井筒干度。

目前國內外對稠油同心雙管注蒸汽井筒干度確定方法研究還比較少，尤其是考慮井筒中熱流體的相變，主要存在以下兩個方面的問題亟待解決：

(1)不同于傳統單管注蒸汽，同心雙管注蒸汽過程中內管(無接箍油管)和外管(環空)中的熱流體因為存在溫度差會發生熱交換，這種熱交換反過來會影響每根管柱內熱流體的干度，因此，針對同心雙管注蒸汽，如何確定井筒干度是一個關鍵問題。

(2)同心雙管注蒸汽過程中可能出現五種相態(未飽和水、飽和水、濕飽和蒸汽、干飽和蒸汽和過熱蒸汽)，且不同相態之間在流體向下流動過程中會發生相互轉換，在這種情況下，如何考慮相態變化對井筒干度的影響是一個難點。

發明內容

針對上述現有技術中的問題，本申請提出了一種考慮相變的同心雙管注蒸汽井筒干度確定的方法，針對一種相態，考慮了雙管之間的熱交換對井筒干度的影響，通過質量守恒、井筒傳熱、動量平衡和能量守恒獲取內外管傳熱速度、流體溫度、壓力降和干度之間的隱式關系，并利用分段迭代法求解無接箍油管內和環空內的蒸汽干度，為稠油同心雙管注蒸汽方案設計提供理論支撐。