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目前直井(包括水平井)稠油热采注汽主要采用笼统方式注汽,但由于油层物性差异,将会导致油井各层或不同井段的吸汽、吸热不均匀,进而导致油层动用程度不均,不能发挥各油层的产能。产能发挥不均匀导致油井产油速度迅速下降和含水率上升过快等现象。改善油井吸汽剖面、提高油层吸汽与吸热的均匀程度,可以有效提高热采井产能、降低采出液含水率。稠油井井底热能分配技术就是在研究得到井筒内湿蒸汽流动规律基础上,采用特殊结构管柱进行湿蒸汽分配,改善吸汽剖面和油层动用程度,达到提高产能的目的。
本文主要研究内容包括:⑴建立了井筒蒸汽气液两相流动的物理和数学模型,编制了井筒的热力计算程序。对孤岛采油厂31口热采井进行了计算和与现场测井数据对比,其中28口注汽井的理论计算结果与测井数据吻合较好,其余3口井误差较大,结果表明吻合率超过90%,说明该理论模型具有较高的计算精度,可以为现场注汽设计提供技术参考和理论依据。⑵通过对湿蒸汽在分配器内和不同倾角射孔内的流动规律进行模拟计算,表明对于厚层油层油藏注汽管柱布孔和套管射孔宜采用上层倾斜向下、下层倾斜向上的布置方式,可以有效缓解蒸汽超覆。⑶设计了肋片流道型旋流结构的同心管柱分层配汽工具,并在孤岛采油厂进行了现场试验,结果表明实现了分层配汽,改善了注汽均匀程度,达到了预期的效果,经济效益明显。⑷利用编制的井内流体两相流动与传热程序,计算分析了不同射孔密度和注汽参数对井筒内压力、温度、干度分布和环空散热量的影响。计算结果表明适当减小水平井前端射孔密度和增大末端射孔密度的布孔方式可以提高了水平井筒和环空中蒸汽干度,改善了水平井注汽的各井段吸汽均匀程度,提高水平井产能