火烧油层笼统注气电点火井筒温度分布的确定方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及火烧油层领域，尤其设及一种火烧油层笼统注气电点火井筒溫度分布 的确定方法及装置。
【背景技术】
[0002] 目前国内火烧油层电点火工艺大部分为单层火烧，单层点火笼统注气。井身结构 如图1所示，从内至外依次包括：油管、油套环空、套管、水泥环、地层。油管内有电点火器， 由于点火枪的发热量很大，为了尽可能地不让环空热量上返，点火枪顶部（图中B处）的油 管连接有封隔器，将油套环空隔离。在图1中，AB段为点火器的电缆长度，电缆的发热量相 对来说比较小；BC段为点火枪的长度，点火枪大约长度为50m。AB段为普通油管，BC段有S 种可能：①采用隔热管，尽可能地避免热量损失，运种方式可W最大程度地提高出口处空气 的溫度，但是运种管柱结构连接起来比较麻烦，因为普通油管和隔热管连接需要变径；②采 用筛管，运种方式连接比较方便，但是热损失是最大的；③采用普通油管，使上下段油管连 接方便，运种方式的热损失较大。通过上述结构可实现笼统注气电点火。
[0003] 计算井筒溫度分布是实现上述笼统注气电点火的关键，但是，目前尚未提出针对 上述笼统注气电点火的注气井井筒溫度分布的确定方法。
【发明内容】
[0004] 本发明提供了一种火烧油层笼统注气电点火井筒溫度分布的确定方法及装置，W 至少解决目前尚未有笼统注气点火工艺下井筒溫度场确定方法的问题。
[0005] 根据本发明的一个方面，提供了一种火烧油层笼统注气电点火井筒溫度分布的确 定方法，包括：步骤1，将井筒在轴向上划分为多个井筒单元，每个井筒单元的长度为dl，令 1 = 0,k= 1，其中，1表示当前计算的长度，k表示迭代次数；步骤2,计算注入到油管的空 气经过电点火器加热后的溫度L;步骤3,分别计算地层的热阻R1、水泥环的热阻R2、套管内 外壁之间的热阻R3、油套环空中的空气与套管之间的热阻IV油管内外壁之间的热阻RsW 及油管内空气的热对流热阻Re;其中，所述井筒沿径向从内至外依次包括：油管、套管和水 泥环，油套环空中对应于点火枪顶部的位置连接有封隔器，W所述封隔器为界，所述油管分 为上段油管和下段油管，所述下段油管为隔热管、筛管或普通油管，所述井筒外部为地层； 步骤4,根据Ri至Re计算井筒在径向上的总热阻；步骤5,根据所述溫度1\、所述总热阻和地 层溫度，计算井筒在径向上的热损失；步骤6,根据所述溫度L、所述热损失和所述电点火器 的功率，计算油管的空气溫度；步骤7,令1=1+dl，k=k+1，根据地层溫度的变化，重复执 行上述步骤3至步骤6,进行迭代计算，直到1 >以则迭代结束，得到所述油管的溫度分布 曲线，其中，L表示油管的总长度。
[0006] 根据本发明的另一个方面，提供了一种火烧油层笼统注气电点火井筒溫度分布的 确定装置，包括：划分单元，用于将井筒在轴向上划分为多个井筒单元，每个井筒单元的长 度为dl，令1 = 0,k= 1，其中，1表示当前计算的长度，k表示迭代次数；第一计算单元，用 于计算注入到油管的空气经过电点火器加热后的溫度L;第二计算单元，用于分别计算地 层的热阻Rn水泥环的热阻R2、套管内外壁之间的热阻R3、油套环空中的空气与套管之间的 热阻R4、油管内外壁之间的热阻RsW及油管内空气的热对流热阻Re;其中，所述井筒沿径向 从内至外依次包括：油管、套管和水泥环，油套环空中对应于点火枪顶部的位置连接有封隔 器，W所述封隔器为界，所述油管分为上段油管和下段油管，所述下段油管为隔热管、筛管 或普通油管，所述井筒外部为地层；第=计算单元，用于根据Ri至Re计算井筒在径向上的总 热阻；第四计算单元，用于根据所述溫度L、所述总热阻和地层溫度，计算井筒在径向上的 热损失；第五计算单元，用于根据所述溫度L、所述热损失和所述电点火器的功率，计算油 管的空气溫度；迭代计算单元，用于令1=1+dl，k=k+1，根据地层溫度的变化，利用第二 计算单元至第五计算单元进行迭代计算，直到1>以则迭代结束，得到所述油管的溫度分 布曲线，其中，L表不油管的总长度。
[0007] 通过本发明的火烧油层笼统注气电点火井筒溫度分布的确定方法及装置，综合考 虑井身和油管柱结构、井筒径向传热及地层热物理性质等多种因素沿井深的变化，将井筒 分成若干段，求出相应段的物性参数（热阻、传热系数），部分物性参数是溫度的函数，采用 迭代法求解，计算得到油管溫度分布。能精确计算笼统注气点火工艺情况下，任意流动状 况、任意时刻沿注气井井筒的溫度分布。同时，计算过程简单方便，具有较高的精度，迭代次 数低，计算效率高，具有非常好的稳定性和收敛性。根据井筒的溫度分布，能够有效预测到 达油层的空气溫度，W调整注气量及点火器功率，进而保证点火工艺的顺利实施。
【附图说明】
[0008] 此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发 明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的限定。在附图中：
[0009] 图1是本发明实施例的火烧油层笼统注气电点火的结构示意图；
[0010] 图2是本发明实施例的火烧油层笼统注气电点火井筒溫度分布的确定方法的流 程图；
[0011] 图3是本发明实施例的火烧油层笼统注气电点火井筒溫度分布的确定装置的结 构框图； 阳01引图4是本发明实施例的BC段是隔热管情况下油管的溫度分布曲线图。
【具体实施方式】
[0013] 下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整 地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本 发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施 例，都属于本发明的保护范围。
[0014] 本发明实施例提供了一种火烧油层笼统注气电点火井筒溫度分布的确定方法，图 2是本发明实施例的火烧油层笼统注气电点火井筒溫度分布的确定方法的流程图，如图2 所示，该方法包括如下的步骤S201至步骤S207。
[0015] 步骤S201，将井筒在轴向上划分为多个井筒单元，每个井筒单元的长度为dl，令1 =0,k=1，其中，1表示当前计算的长度，k表示迭代次数。
[0016] 步骤S202,计算注入到油管的空气经过电点火器加热后的溫度L。
[0017] 步骤S203,分别计算地层的热阻Ri、水泥环的热阻R2、套管内外壁之间的热阻R3、 油套环空中的空气与套管之间的热阻R4、油管内外壁之间的热阻RsW及油管内空气的热对 流热阻Re;其中，井筒沿径向从内至外依次包括：油管、套管和水泥环，油套环空中对应于点 火枪顶部的位置连接有封隔器，W封隔器为界，油管分为上段油管和下段油管，下段油管为 隔热管、筛管或普通油管，井筒外部为地层。
[0018]步骤S204,根据Ri至R6计算井筒在径向上的总热阻。
[0019] 步骤S205,根据溫度L、总热阻和地层溫度，计算井筒在径向上的热损失。
[0020] 步骤S206,根据溫度L、热损失和电点火器的功率，计算油管的空气溫度。
[0021] 步骤S207,令1 = 1+dl，k=k+1，根据地层溫度的变化，重复执行上述步骤S203 至步骤S206,进行迭代计算，直到1 >以则迭代结束，得到油管的溫度分布曲线，其中，L表 示油管的总长度。
[0022] 通过上述方法，综合考虑井身和油管柱结构、井筒径向传热及地层热物理性质等 多种因素沿井深的变化，将井筒分成若干段，求出相应段的物性参数，部分物性参数是溫度 的函数，采用迭代法求解，计算得到油管溫度分布。该方法能精确计算笼统注气点火工艺情 况下，任意流动状况、任意时刻沿注气井井筒的溫度分布。同时，该方法简单方便，具有较高 的精度，迭代次数低，计算效率高，具有非常好的稳定性和收敛性。根据井筒的溫度分布，能 够有效预测到达油层的空气溫度，W调整注气量及点火器功率，进而保证点火工艺的顺利 实施。
[0023] 本发明实施例中的主要假设条件为：
[0024] (1)流体流动状态为稳定单向流动，流体为气体单相流；
[00巧](2)井筒内传热为稳定传热；
[0026] (3)地层传热为不稳定传热，且服从Ramey的无因次时间函数；
[0027] (4)井身结构如图1所示：油管一油套环空一套管一水泥环一地层；
[0028] (5)井筒和周围地层中的热损失是径向的，同时也考虑空气流动沿井深方向的传 执. "一，
[0029] (6)地层溫度按线性变化，已知地溫梯度和地表溫度；
[0030](7)油套管同屯、。 阳03U 如图1所示的井身结构，取井口为坐标原点，竖直向下为正。
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