海上油井井口温度计算方法探讨.pdf

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1、第21卷第5期中国海上油气Vo1．21No．52009年1O月CHINA0FFSHOREOILANDGAS0ct．2009海上油井井口温度计算方法探讨于继飞吴晓东韩国庆李成见齐桃靳书凯(1．中海石油研究中心；2．中国石油大学(北京)石油天然气工程学院；3．中海石油(中国)有限公司湛江分公司)摘要渤海地区油田早期研究阶段井口温度预测结果与实测结果相对误差在15％～25％。利用PIPESIM软件，针对地层段、海水段和空气段分别建立模型，分析了海水段和空气段高度、总传热系数，以及海水、空气温度对井筒温降的影响；在此基础上，基于热力学、传热学理论

2、，推导出了考虑海水和空气影响的井筒温降表达式，讨论了丛式井对井筒温度的影响。实例计算分析表明，本文方法计算结果与实测结果的相对误差值平均为7．7％。关键词井口温度海水段空气段总传热系数丛式井海上油井井口温度预测结果会直接影响到地面海水和空气温度均为10。C，与井筒流体的温差为保温和加热、散热设备的选择，也决定着是否需要采15℃；海水流速取1．5m／s，空气流速取6．0m／s。取清防蜡措施和泵挂深度，对于气井还关系到水合物的防治问题，这些都将影响到油田开发的经济效益。统计数据表明，我国海上油田前期研究阶段井口温度的预测结果与实际生产数据吻合

3、程度较差。分析其原因，除了油藏的不确定性因素以外，没有充分考虑海水和空气对井筒温度的影响也是导致预测结果偏差较大的重要因素。目前国内外文献关于井筒温度的计算多只是研究了地层段井筒的传热问题，考虑海水和空气对井筒温度影响的计算方法未见有详细报道。笔者以渤海油田油井为例，讨论了图1渤海某油井井身结构示意图海水和空气对井筒温度的影响，并推导出了井筒温1．1海水段和空气段高度对井筒温降的影响降计算公式。渤海某油井海水段和空气段高度与井筒温降的1海水和空气对井筒温度的影响关系见图2。从图2可以看出，随着海水段和空气段高度的增加，井筒温降均呈线性大幅

4、增加，但海水渤海某油井井身结构如图1所示，隔水导管下段井筒温降曲线的斜率较空气段要大。入泥面以下50m左右，表层套管下入泥面以下300m左右，生产套管下入到井底，井区海水深度约30一m，空气段高度约25m。该井Ft产液50m，含水一逝3．0％，生产气油比30m。／m。。赠坦以该油井为例，利用PIPESIM软件，针对地层杀段、海水段和空气段分别建立模型进行分析。为便于讨论，计算参数取值如下：海水段和空气段高度均为50高度(n1)m，总传热系数分别取65w／(m2·K)和20Ⅵ(m2·K)；图2渤海某油井海水段、空气段高度与井简温降的关系第一

5、作者简介：于继飞，男，2007年毕业于中国石油大学(北京)油气田开发工程专业，获硕士学位，现主要从事油田采油工艺研究。地址JE京市东城区东直门外小街6号海洋石油大厦(邮编：100027)。电话：O10-84525465。第21卷第5期于继飞等：海上油井井口温度计算方法探讨3331．2海水和空气温度对井筒温降的影响渤海某油井海水和空气温度与井筒温降的关系见图3。从图3可以看出，随着海水和空气温度的^目一升高，井筒温降均呈线性减小(负值表示井筒温度升赚糸高)，但海水段井筒温降曲线斜率的绝对值要大于空气段。l2--o--N~jvN8——空气段图

6、5渤海某油井海水与空气对井筒温度的影响、-＼赠一．2考虑海水和空气影响的井筒温降篥。1020一—一4一一4。＼计算公式温度(0C)在前述研究基础上，基于热力学与传热学理论，图3渤海某油井海水和空气温度与井筒温降的关系推导出了考虑海水和空气影响的井筒温降计算式。2．1公式推导1．3海水段和空气段总传热系数对井筒温降的海水段、空气段井筒内流体单位时间热量损失影响为总传热系数值会随着环境温度的变化而变化，Q—CgAt(1)同时它也与环境流体的流速有关。因此在不同季节假定整个海水段、空气段总传热系数在某一时或环境流体流速发生了改变，总传热系数值也

7、会相间段为一固定值，从径向传热的角度分析，单位时问应改变(总传热系数是多因素影响的变量，在此不详流体向海水、空气的散热量可表达为细论述如何计算)。Q—US△T流体～环境(2)渤海某油井海水段、空气段总传热系数与井筒联立方程(1)和(2)得温降的关系见图4。从图4可以看出：At—Ah△T流体一环境／q(3)30式(3)中：A一27rrU／(cp)，为系数值，它与井筒半2o径、海水段(空气段)总传热系数、混合流体比热容、遨赠混合流体密度有关；r为井筒半径，m．q为油井产坦10珠量，m／d；h为海水段(空气段)的高度，m；C为混合流体比热，kJ

8、／(kg·℃)；U为海水段或空气段的总0总传热系数【W／(111．K)】传热系数值，w／(m·K)；p为混合流体密度，kg／图4渤海某油井海水段、空气段总传热系数与m。；At为考虑海水或空气影