井筒中蒸汽-氮气混合物流动与换热规律

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1、第31卷第3期石油学报Vo1．31No．32010年5月ACTAPETROLEISINICAMay2010文章编号：0253—2697(2010)03—0506—05井简中蒸汽一氮气混合物流动与换热规律林日亿’李兆敏。(1．中国石油大学储运与建筑工程学院山东东营257061；2．中国石油大学石油工程学院山东东营257061)摘要：针对注蒸汽开采稠油过程中出现的蒸汽超覆、窜流及热损失等问题，进行了氮气辅助蒸汽注入技术研究，建立了蒸汽一氮气混合物在井筒中流动和换热的数学模型。利用该模型研究了混合物在井筒中的流动与换热规律，分析了井口氮气注入流量和井口蒸汽干度对蒸汽一氮气混合物

2、在井筒中的流动压力、温度、干度的影响。结果表明，随着混合物的注入，混合物压力及蒸汽分压不断增加，混合物温度不断升高，气体干度和蒸汽干度不断下降，向地层的散热由靠水蒸气凝结释放汽化潜热提供。井口注入氮气流量增大，有利于提高井底的蒸汽和气相干度，减小井筒热损失。现场应用表明，注入蒸汽一氮气混合物能提高热能利用率，增大油气比。关键词：蒸汽一氮气混合物；流体流动；井筒换热；气液相平衡；氮气辅助蒸气注入技术中图分类号：TE357文献标识码：AFlowfeaturesandheatexchangelawsofsteam—nitrogenmixtureinthermalrecovery

3、wellboreLINRiyiLIZhaomin(1．CollegeofArchitecture＆StorageEngineering，ChinaUniversityofPetroleum，Dongying257061，China；2．SchoolofPetroleumEngineering，ChinaUniversityofPetroleum，Dongying257061，China)Abstract：Aimedattheissuesofsteamoverlap，channelingflowandheatlossintheprocessofheavyoildevelop

4、mentwithsteamin—jection，thenitrogen-assistedsteaminjectiontechniquewasresearched．Themathematicalmodelsforsteam—nitrogenmixtureflowandheatexchangeinwellborewereestablishedonthebasisofheattransferprincipleandflowtheory．Theflowfeaturesandheatex—changerulesofthemixtureinwellborewereanalyzed．T

5、heeffectsofthenitrogenflowrateandsteamqualityatwellheadonthepressure，temperatureandsteamqualityofthemixtureflowwerediscussed．Theresultsshowedthatthemixturepressure，steampartialpressureandthemixturetemperatureincreasedasthemixturewasinjectedintowellbore，butthesteamqualityandgasdry—nessdesc

6、ended．Theheatlossofformationwasprovidedbythelatentheatofsteamvaporcondensation．Increasingnitrogenflowrateatwellheadishelpfu1tOimprovethesteamqualityandgasdrynessfractionatwellbottomanddecreasetheshaftheatloss．Fieldapplicationshowedthatthesteam—nitrogenmixtureinjectioncouldimprovetheutiliz

7、ationrateofheatenergyandincreaseoil-gasratio．Keywords：steam-nitrogenmixture；fluidflow；heatexchangeinwellbore；gas—liquidequilibrium；nitrogen—assistedsteaminjectiontechnique注蒸汽是开采稠油、重质原油有效而经济的方油中，使原油黏度降低，且随压力的增加，溶解气量增法]。然而，注蒸汽技术本身还存在一些不足：井筒热大，原油越稠，氮气溶解降黏效果越显著_4；④氮气的损失