微元選取示意圖其中:K為傳熱系數(shù),,w/(m.IK);F為井筒周圍地層溫度,,F(xiàn)=T+m(H-Z),,K;T為地面溫度,,C,;m為地溫梯度,/m,;q為單位長度上均攤的熱量,,w/m傳熱系數(shù)K與井筒內(nèi)流體流動情況有關(guān),還與井身結(jié)構(gòu)有關(guān)對于一般的井身結(jié)構(gòu),,傳熱系數(shù)K為其中:a1為井筒內(nèi)流體的對流換熱系數(shù),,w/(m2°IK),;at為油管管壁的導(dǎo)熱系數(shù),w/(m°IK),;Xe為油套環(huán)空內(nèi)流體的對流換熱系數(shù),,w/(m°IK);U為套管管壁的導(dǎo)熱系數(shù),,w/(m.IK),;Xcc為水泥環(huán)的導(dǎo)熱系數(shù),w/(m°K),;d1為油管內(nèi)徑,,m,;(t為油管外徑,,m;d3為套管內(nèi)徑,,m,;d4為套管外徑,m,;(為水泥環(huán)外徑,,m;R>為地層熱阻,,且風(fēng)=1〔17 -0.29〕,,Xf為地層導(dǎo)熱系數(shù),w/(m°K),;a為地層導(dǎo)溫系數(shù),,m /s;地層熱阻與時間有關(guān),。
根據(jù)不同井身結(jié)構(gòu),,可以計算得到傳熱系數(shù),進(jìn)而求得方程(1)的解,,得到各井段的溫度場2井筒內(nèi)溫度分布分析bookmark3度,,w/m3計算結(jié)果分析對于井下電潛式往復(fù)泵,產(chǎn)液量與泵功率成比例,,而電纜產(chǎn)生的熱流密度與電流平方成比例,,所以電纜產(chǎn)熱可以作為產(chǎn)出流體的加熱電源。同時,,電機(jī)也是產(chǎn)出流體的熱源,。這對于舉升稠油和含蠟原油十分有利。
單位長度電纜放熱量:其中:ft為單位長度電纜的電阻P/m,;I為電流,,A泵要將流體舉升到地面,所要做的功為井筒溫度分段示意圖將和代入方程(1)并假定各井段的傳熱系數(shù)為常數(shù),方程(1)可得到其解析解:1的數(shù)據(jù),,畫出油井產(chǎn)量為200m3/d,,生產(chǎn)時間分別為1個星期1個月和2個月的井筒溫度變化曲線,如所示其中系列1的生產(chǎn)時間為1個星期,,系列2的生產(chǎn)時間為1個月,,系列3的生產(chǎn)時間為2個月。從可以得出:在油井產(chǎn)量一定時,,隨著生產(chǎn)時間的增加,,井筒中各部分的溫度有一定的升高,但溫度隨著生產(chǎn)時間變化而升高的幅度越來越小除此之外,,井身結(jié)構(gòu),、水泥環(huán)厚度等也會影響井筒溫度場的分布。
4結(jié)論根據(jù)傳熱學(xué)和能量守恒原理,,建立了井下電潛式往復(fù)泵井筒溫度場分布模型,,并分段分析得到了各井段的解析解。