微元選取示意圖其中:K為傳熱系數(shù),w/(m.IK);F為井筒周?chē)貙訙囟?,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(zhǎng)度上均攤的熱量,w/m傳熱系數(shù)K與井筒內(nèi)流體流動(dòng)情況有關(guān),還與井身結(jié)構(gòu)有關(guān)對(duì)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(duì)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(duì)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(shí)間有關(guān)。
根據(jù)不同井身結(jié)構(gòu),可以計(jì)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(chǎng)2井筒內(nèi)溫度分布分析bookmark3度,w/m3計(jì)算結(jié)果分析對(duì)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(shí),電機(jī)也是產(chǎn)出流體的熱源。這對(duì)于舉升稠油和含蠟原油十分有利。
單位長(zhǎng)度電纜放熱量:其中:ft為單位長(zhǎng)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(huà)出油井產(chǎn)量為200m3/d,生產(chǎn)時(shí)間分別為1個(gè)星期1個(gè)月和2個(gè)月的井筒溫度變化曲線,如所示其中系列1的生產(chǎn)時(shí)間為1個(gè)星期,系列2的生產(chǎn)時(shí)間為1個(gè)月,系列3的生產(chǎn)時(shí)間為2個(gè)月。從可以得出:在油井產(chǎn)量一定時(shí),隨著生產(chǎn)時(shí)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(shí)間變化而升高的幅度越來(lái)越小除此之外,井身結(jié)構(gòu)、水泥環(huán)厚度等也會(huì)影響井筒溫度場(chǎng)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(chǎng)分布模型,并分段分析得到了各井段的解析解。