[发明专利]一种考虑相变的同心双管注蒸汽井筒干度确定方法

权利要求书

1.一种考虑相变的同心双管注蒸汽井筒干度确定方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、针对所述同心双管注蒸汽井筒的内外管热流体在向下流动的过程中出现的五种不同相态，分别建立热物性参数方程模型，其中，所述内外管包括内管和外管，所述内管为无接箍油管，所述外管为环空；

步骤2、将所述同心双管注蒸汽井筒划分为多个分段；

步骤3、利用分段迭代法结合所述热物性参数方程模型求解每个分段的干度；

所述五种不同相态为未饱和水、饱和水、湿饱和蒸汽、干饱和蒸汽和过热蒸汽；

所述热物性参数方程模型包括：

第一方程模型，其用于表征所述内外管热流体的密度与干度、温度、压力之间的关系，所述第一方程模型包括：

无接箍油管：

环空：

其中，W_ij和W_an分别为无接箍油管和环空内热流体的质量流量，kg/s；D_ii为无接箍油管的内径；ρ_ij和ρ_an分别为无接箍油管和环空内热流体的密度，kg/m³；ν_ij和ν_an分别为无接箍油管和环空内热流体的流速，m/s；r_1i和r_io分别为隔热管内管的内半径和无接箍油管的外半径，m，z为每个分段的上界面距井口的距离，m；

第二方程模型，其用于表征所述内外管热流体的传热速度与温度的关系；

第三方程模型，其用于表征所述内外管热流体的压力降与密度、压力之间的关系；以及

第四方程模型，其用于表征所述内外管热流体的干度与传热速度、压力、温度之间的关系，所述第四方程模型包括：

无接箍油管：

环空：

其中， dQ_ij/dz指单位长度上无接箍油管内热流体向环空内热流体的传热速度，W/m；dQ_an/dz为单位长度上环空内的热流体到水泥环的传热速度，W/m；h_ij和h_an分别为无接箍油管和环空内热流体的焓，J/kg； g为重力加速度，m/s²；θ为无接箍油管与水平方向的夹角，rad；

在不同的相态下，井筒内的热流体的密度函数为：

其中，ρ_s和ρ_w分别为干饱和蒸汽和饱和水的密度，kg/m³；x为干度；

对于湿饱和蒸汽，热流体的密度是温度和干度的函数，采用蒸汽干度加权的方法进行计算；对于干饱和蒸汽和饱和水，热流体的密度是温度的函数；对于过热蒸汽和未饱和水，热流体的密度是温度和压力的函数；

不同相态下热流体的焓函数为：

其中，对于湿饱和蒸汽，热流体的焓是温度和干度的函数，采用蒸汽干度加权的方法进行计算；对于干饱和蒸汽和饱和水，热流体的焓是温度的函数；对于过热蒸汽和未饱和水，热流体的焓是温度和压力的函数。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一方程模型基于质量守恒定律得出，所述第二方程模型基于井筒传热规律得出，所述第三方程模型基于动量守恒定律得出，所述第四方程模型基于能量守恒定量得出。