[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

说明书

本申请提供了一种考虑相变的同心双管注蒸汽井筒干度确定方法，该方法包括以下步骤：步骤1、针对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；步骤2、将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热物性参数方程模型求解每个分段的干度。通过本方法，使得分析结果更加符合实际，为稠油注蒸汽井筒热利用率评价、井筒传热规律研究、井口注蒸汽参数优化和注蒸汽方案设计提供了一个有效的方法和手段。

技术领域

本发明涉及石油勘探及开发领域，并且更具体地，涉及一种考虑相变的同心双管注蒸汽井筒干度确定方法。

背景技术

近年来，稠油注蒸汽技术不断进步，除了携热载体的变化外，还有注蒸汽管柱结构的改进。最早的注蒸汽方式是单管注蒸汽，但是水平井单管注蒸汽技术很容易引起蒸汽指进现象，进而导致油层加热和动用不均匀，尤其对于非均质性比较严重的稠油油藏。平行双管注蒸汽主要应用于双水平井SAGD(Steam Assisted Gravity Drainage，蒸汽辅助重力泄油技术)中，即长短油管同时注蒸汽，确保水平井跟端和趾端都能有效加热油层，但是这种注蒸汽方式也存在一些不足，比如：完井套管尺寸大，井口比较复杂，适合于埋深比较浅的稠油油藏。除了采用平行双管注蒸汽外，还可以采用同心双管注蒸汽。同心双管注蒸汽是指井筒内部有两根注蒸汽管柱，不是平行的，而是同心的，其中，环空(外管)到脚跟结束，无接箍油管(内管)延伸到脚尖，分别对水平井跟端和趾端同时注蒸汽。由于这两根注蒸汽管柱是同心的，完井套管尺寸相对于平行双管来说要小一些，因此，这种注蒸汽方式在深层稠油油藏中也适用。事实上，同心双管注蒸汽技术在国内辽河油田杜84区块水平井蒸汽吞吐方面已经有较大规模应用(邢二涛.水平井高效注蒸汽管柱及配套技术研究:(硕士学位论文).大庆:大庆石油学院,2009)，另外，为了解决层间注蒸汽矛盾，Kern River油田在分层蒸汽驱方面也曾使用过这种注蒸汽技术(Hight MA,Redus CL,Lehrmann JK.Evaluationof dual-injection methods for multiple-zone steamflooding.SPE ReservoirEngineering,February 1992:45-51.)，即内管向下层注蒸汽，外管向上层注蒸汽，上下两层同时进行蒸汽驱。

对于稠油同心双管注蒸汽，内外管热流体因为存在温度差会发生热交换，导致同心双管注蒸汽与传统单管注蒸汽在井筒干度分布特征上存在很大差异，并且，如果考虑内外管热流体在向下流动过程中的相态变化，相变传热的存在会使井筒干度分布变得更加复杂，因此，很有必要确定考虑相变的稠油同心双管注蒸汽井筒干度。

目前国内外对稠油同心双管注蒸汽井筒干度确定方法研究还比较少，尤其是考虑井筒中热流体的相变，主要存在以下两个方面的问题亟待解决：

(1)不同于传统单管注蒸汽，同心双管注蒸汽过程中内管(无接箍油管)和外管(环空)中的热流体因为存在温度差会发生热交换，这种热交换反过来会影响每根管柱内热流体的干度，因此，针对同心双管注蒸汽，如何确定井筒干度是一个关键问题。

(2)同心双管注蒸汽过程中可能出现五种相态(未饱和水、饱和水、湿饱和蒸汽、干饱和蒸汽和过热蒸汽)，且不同相态之间在流体向下流动过程中会发生相互转换，在这种情况下，如何考虑相态变化对井筒干度的影响是一个难点。

发明内容

针对上述现有技术中的问题，本申请提出了一种考虑相变的同心双管注蒸汽井筒干度确定的方法，针对一种相态，考虑了双管之间的热交换对井筒干度的影响，通过质量守恒、井筒传热、动量平衡和能量守恒获取内外管传热速度、流体温度、压力降和干度之间的隐式关系，并利用分段迭代法求解无接箍油管内和环空内的蒸汽干度，为稠油同心双管注蒸汽方案设计提供理论支撑。