同心油管井氮气隔热井筒传热模拟技术制造技术

一种同心油管井氮气隔热井筒传热模拟技术，其特征在于，该技术乃是在几何相似、热力学相似的前提下，建立一个耐温３５０℃、耐压２０ＭＰａ的井筒模型，并利用该模型进行井筒传热模拟，分析油套管环空注入介质温度、压力对井筒传热的影响程度，依据结果探讨井筒温场分布情况，评价油套环空充填氮气隔热的效果；该技术的实施步骤及要点如下：　　　　（１）　　建立井筒模型该模型由井筒本体、绝热密封系统、保温恒温系统、加热温控系统和数据采集处理系统组成，井筒模型应与实际注汽井达到以下几个相似：　　　　①几何相似ａ，径向几何尺寸上，从油管中心到水泥环外缘按１∶１的比例模拟注汽井井身结构；水泥环外缘至地层尺寸的模拟，利用４０ｍｍ厚的石英砂环模拟一定注汽时间内地层热阻来实现；ｂ，纵向几何尺寸上，设计井身有效长度为１．５ｍ；　　　　②热力学及一定的力学相似ａ，从油管中心到水泥环外缘各层管取材及水泥环材质均与现场完全一致；地层采用４０ｍｍ厚的石英砂，２０目、４０目、６０目、１２０目四种粒径的石英砂各占１／４；ｂ，采用高温压制定型可耐温４５０℃、耐压３５ＭＰａ的密封环，保证油套管之间、同心油管之间相互绝热，保证同心油管间隔热层处于可调的真空状态，油套管环空密封；ｃ，在石英砂层的外部安装循环水套，利用恒温水浴对模拟地层进行加热和恒温；ｄ，利用加热温控系统实现热量供给，采用直接注蒸汽加热整个井身，亦可在油管内充填导热油，由电加热管和温控表共同控制井筒加热温度；　　　　③内部装有温度传感系统，外部装有数据采集处理系统，即在油管、套管、水泥环外壁和模拟地层的８个不同半径处分别装有热电偶，形成纵向５层、径向分为８列的温度监测系统，各测点温度通过计算机自动采集；　　　　（２）　　井筒传热模拟　　　　①数值模拟应用井筒传热数据模拟，针对不同试验方案的计算结果，分析油套环空注入介质温度、压力对井筒传热的影响程度，依据结果探讨井筒温场分布情况；　　　　　②验证试验通过模型耐温、耐压性能测试、物理模拟所监测的井筒径向传热温场与数值理论计算温场的符合性，验证物理模型是否达到技术指标，能否满足物模研究需要；　　　　③物理模拟ａ，从内油管连续注入不同温度、一定流速的干饱和蒸汽，油套管环空注入氮气，注氮静态压力等于与饱和蒸汽温度相对应的饱和蒸汽压力，评价不同温度、不同注氮压力条件下井筒总的传热效果；ｂ，从内油管连续注入一定温度、一定流速的干饱和和蒸汽，油套管环空注入不同压力的静态氮气，评价同一注汽温度、不同注氮压力条件下井筒氮气隔热效果；ｃ从内油管注入某一温度干饱和蒸汽，油、套管环空注入静态氮气，同心油管间隔热层环空在不同真空度工况下，测定井筒温场分布，评价真空度对井筒隔热效果的影响；ｄ，在油套环空保持连通的状态下，从内油管注入一定温度的饱和蒸汽，油套管环空注入不同压力的氮气，评价氮气隔热工艺的技术界限；　　　　（３）　　利用数值模拟、物理模拟结果，全面评价油套环空充填氮气隔热效果。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：马春红，刘其成，刘宝良，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：