浅论稠油热采过程中的热-流-变形耦合及注汽方案优化

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1、中国石油大学（华东）硕士学位论文稠油热采过程中的热-流-变形耦合及注汽方案优化姓名：王海静申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：仝兴华;薛世峰20080501摘要注蒸汽热力采油是一项复杂、技术难度大的系统工程，它涉及到油藏地质、采油工程、传热学、经济分析等多门学科，因此，科学、经济的管理好蒸汽吞吐井就必须从油藏的实际出发，研究蒸汽吞吐的热力学过程，包括井筒内饱和水蒸汽温度／压力传输、储层内多相流传质传热等，进而选定科学合理的生产方式和工作制度。本文将蒸汽在井简及地层中的流动作为一个统一的系统，考虑井口注汽参数与地层吸汽能力之间的协调关系，

2、建立了注汽过程中井筒高温汽／液热动力学数学模型，综合分析了油藏中温度场、流体场、固体力场之间的耦合关系和三场耦合的力学机理，建立了一个反映变温、变形油藏的热．流．变形耦合模型。在此基础上，针对水平井段吸汽不均匀问题，建立了水平井注汽参数优化模型，对注汽管柱结构和注汽参数进行研究及优化，为提高油井产能和油井采收率提供了技术支持。论文研究内容包括：1、基于质量、动量、能量守恒及传热学理论，建立了预测井筒蒸汽压力、温度分布的综合数学模型，采用迭代法求解，计算了井筒中的压力和干度等参数的分布，同时对其进行了敏感性分析。2、基于连续介质力学、流固耦合、

3、耦合热弹性力学及热力学理论，建立了热一流-变形耦合数学模型，并给出了相应的Galerkin有限元公式及解耦方法。采用FEPG有限元软件对热采油藏注蒸汽过程进行了模拟计算，在初始地应力和热．流．变形耦合状态下对岩层水平位移、垂向位移、水平应力、垂向应力等参数进行对比分析。在此基础上得出了相应结论，从应用的角度说明了油藏热．流．变形耦合研究的重要性。3、在上述研究工作的基础上，以水平段注汽均匀为设计目标，建立了水平注汽管柱压降模型、热损失模型和配注器节流模型。通过仿真与有限元数值模拟的方法，对水平注汽管柱结构进行了优化设计，给出了部分定量结果。关

4、键词：蒸汽吞吐，热一流．变形耦合，热采水平井，均匀注汽，注汽参数优化TheThermal-·Hydro--MechanicalCouplingforHeavyOilRecoveryandtheOptimizationofSteamInjectionWangHaijing(GeotechnicalEngineering)DirectedbyProf．TongXinghuaandProfXueShifengAbstractSteamstimulationisacomplexsystemengineeringwithsomegreattechnic

5、aldifficulties，whichreferstoreservoirgeology,productiontechnology,heattransfer,economicanalysis，etc．therefore，toachievetheobjectofthesteamstimulationscientificallyandeconomically,weshould，fromactualconditions，studythemainprocessesofsteamstimulation，whichincludestemperaturea

6、ndpressuretransmissionofsteaminthewellbore，heatandmasstransferofmultiphaseflowinreservoir,etc．SOastodeterminescientificandrationalproductionmodeandworkingsystem．Inthispaper,theflowofsteaminthewellboreandreservoirareseemedasawholesystem．Byconsideringthecoordinatingrelationsh

7、ipbetweenwellheadinjectionparametersandsteamabsorptionabilityofreservoir,vapor-liquiddynamicmathematicalmodelsofshaftintheprocessofsteaminjectionisestablished．Bycomprehensivelyanalyzingthecouplingrelationshipamongtemperaturefield，fluidfieldandsolidfieldandmechanicalmechanis

8、mofthreefields，athermo—hydro—mechanicalcouplingmodelreflectingrealreservoirconditi