【文章內(nèi)容簡介】 管內(nèi)半徑，m。(2)油管的導(dǎo)熱熱阻： (33)式中，λtub為油管導(dǎo)熱系數(shù)，W/（m℃）；r2為油管外半徑，m。(3)環(huán)空的自然對流和輻射換熱的熱阻： (34)其中， (35)在井筒條件下， (36)式中，hc為環(huán)空內(nèi)自然對流換熱系數(shù)，W/(m2℃)，hr為環(huán)空內(nèi)輻射換熱系數(shù)，W/(m2℃)。為黑體輻射常數(shù)，108(W/m2K4)。Tto、Tti為油管外、套管內(nèi)溫度，K。及是油管外壁及套管內(nèi)壁的輻射系數(shù)，無因次。根據(jù)Dropkin等人的實(shí)驗，有 (37)其中 ， (38) (39)式中，htc為環(huán)空介質(zhì)的等效導(dǎo)熱系數(shù)（也稱環(huán)空介質(zhì)當(dāng)量導(dǎo)熱系數(shù)），即在環(huán)空平均溫度及壓力下，包括自然對流影響的環(huán)空液體的綜合導(dǎo)熱系數(shù)，W/(m2℃)。β為環(huán)空介質(zhì)的熱膨脹系數(shù)，；ρ為環(huán)空中介質(zhì)在平均溫度下的密度，kg/m2；Cp為環(huán)空中介質(zhì)在平均溫度下的定壓比熱，J/(kg℃)。Gr為葛拉曉夫數(shù)，Pr為普朗特數(shù)。(4)套管的導(dǎo)熱熱阻： (310)式中，λcas為套管的導(dǎo)熱系數(shù)，W/(m℃)；r4為套管外半徑，m；r3為套管內(nèi)半徑，m。(5)水泥環(huán)的導(dǎo)熱熱阻： (311)式中，λcem為水泥環(huán)導(dǎo)熱系數(shù),W/(m℃)；r5為水泥環(huán)外緣半徑，m。在這五項中，RR4其值太小，可忽略不計，若以油管外表面為基準(zhǔn)面積，總傳熱熱阻R可寫為 (312)總傳熱系數(shù)k為 (313) 水泥環(huán)外緣至地層的導(dǎo)熱由于這是不穩(wěn)定的熱傳導(dǎo)，隨時間而變化，用公式可表示為 (314)其中， (315)式中，為初始地層溫度。，K；為地表溫度，K；為地溫梯度，K/m；z為井深，m；為地層導(dǎo)熱系數(shù)，W/（mK）；為無因次地層導(dǎo)熱時間函數(shù)。為地層熱擴(kuò)散系數(shù)，m2/s。 由于井筒內(nèi)到水泥環(huán)外壁的傳熱與水泥環(huán)外壁到地層的傳熱相等，所以有 (316)假設(shè)k,計算得到Th,驗證假設(shè)的正確。如果正確則計算傳熱量Q；否則，重新假設(shè)k計算。 流體溫度分布計算 井下深部無熱管段流體溫度計算地層流體沿井筒上升時，由于向周圍地層散熱，其溫度逐漸降低。以井底為坐標(biāo)原點(diǎn)，垂直向上為正。根據(jù)能量守恒定律，其能量平衡方程式為 (317)式中，時。式（10）的通解為 (318)對常規(guī)開采井，可得 (319)式中，為井筒流體溫度，℃；為井筒深度，m；為井筒產(chǎn)出液溫度，℃；為井底原始地層溫度，℃；為地溫梯度，℃/m；為產(chǎn)出液水當(dāng)量，W/℃；K為單位管長到地層間的傳熱系數(shù)，W/m℃。 熱管吸熱段與油管內(nèi)流體及地層傳熱計算以熱管底端為坐標(biāo)原點(diǎn)，垂直向上為正，在油管流體上取長為的微元段體，其能量平衡方程式如下 (320)其中， 分別由式（21）和式（316）求得。式（320）的通解為 (321)式中，teo為熱管蒸發(fā)段底端流體溫度，℃，其他參數(shù)的含義及單位在上面公式中已介紹。 熱管放熱段與油管內(nèi)流體及地層傳熱計算以熱管底端為坐標(biāo)原點(diǎn)，垂直向上為正。在油管流體上取長為dl的微元體，其能量平衡方程式如下 (322)其中 分別由式（22）和式（316）求得。式（322）的通解為 (323)式中，teo為熱管冷凝段底端的溫度，℃。 井筒壓力場計算 常見的氣液兩相流計算模型 均相流模型 均相流模型是把氣液混合物看作為一種均勻介質(zhì)，因此可以把氣液管路當(dāng)作單相管路來處理，在均相流模型中做出了兩個假設(shè)：(1)氣相和液相的速度相等，由于氣液速度相等，因此管路還具有截面含氣率和體積含氣率相等，流動密度和真實(shí)密度相等等特點(diǎn)；(2)氣液兩相介質(zhì)已達(dá)到熱力學(xué)平衡狀態(tài)，氣液相間無熱量傳遞，故流動介質(zhì)的密度僅是壓力的單值函數(shù)。顯然，氣泡流（特別是分散氣泡流）和彌散流比較接近均相流模型的假設(shè)，而層流，波浪流和環(huán)狀流等均相流模型的假設(shè)條件偏差很大。 分相流模型分相流模型把管路氣液兩相的流動看作氣液各自的分別流動。為此需首先確定氣液相在管路內(nèi)各自占的流通面積，即截面含氣率，和截面含液率，再把氣相和液相都按單相管路處理并記入相間作用，最后將氣液相的方程加以合并。目前，截面含氣率（或含液率）和相間相互作用等數(shù)據(jù)主要依靠實(shí)驗求得。在把流體力學(xué)基本方程式應(yīng)用于分相流模型時也作兩條假設(shè)：(1)氣液兩相有各自的按所占流通面積計算的平均速度；(2)氣液兩相間可能有質(zhì)量交換，但氣液兩相介質(zhì)處于熱力學(xué)平衡狀態(tài)，相間無熱量的傳遞。顯然，分層流，波浪流，環(huán)狀流等流型與分相流模型的假設(shè)條件比較相符，但其它流型的偏差較大。 流型模型首先分清兩相流流型，然后根據(jù)各流型的特點(diǎn)，分析流動特性并建立關(guān)系式，這種處理方法稱流型模型。顯然，流型模型處理方法能更深入的揭示兩相間各種模型的流體力學(xué)特性，故近年來這一分析方法受到理論界得重視并取得一定的理論研究成果。但是由于流型分界尚未完全統(tǒng)一，這種模型的理論研究成果還不能普遍的用于實(shí)踐。 壓降公式的推導(dǎo)井筒內(nèi)油氣水兩相管流的壓力降是摩擦損失、勢能變化和動能變化的綜合結(jié)果，即垂直多相管流的壓力梯度，是三個壓降之和：靜水壓力梯度、耗于摩阻的壓力梯度以及耗于加速度的壓力梯度。根據(jù)動量方程，其壓力降是摩擦能量損失、位能變化和動能變化之和，壓力降公式可表示為 =++ (324)通過推導(dǎo)得出 (325)式中，ρm為氣液兩相真實(shí)密度，kg/m3；ftp為兩相流摩擦系數(shù)；Gm為氣液兩相質(zhì)量流量，kg/s；d為油管內(nèi)徑，m；vm為氣液兩相混合流速，m/s；vsg為氣相的表觀流速，m/s；θ為管線與水平線的夾角。 BB算法用BB方法計算壓力分布的步驟：從已知壓力p1出發(fā)，假定一個p2值，這兩個壓力點(diǎn)之間的距離為Δz，算出摩阻系數(shù)，進(jìn)而可計算出Δp，可得到另一個p2′，將兩個值進(jìn)行比較，如果不相等，將p2′賦予，如此循環(huán)下去，直到相等為止，計算步驟如下：(1)算出在這二個壓力點(diǎn)之間平均壓力； (326)其中，井筒深度，m；為在處的壓力，MPa。(2)確定在平均深度處的水蒸氣平均溫度，該值可由溫度場得到；(3)算出在平均壓力和平均溫度條件下液相和氣相的密度、流體含氣率；(4)算出水蒸氣的混合密度（流量密度）、就地的氣體和液體的流量； (327) (328) (329)式中，ρm為流體密度，kg/m3；q為水蒸氣注入量，m3/s；ql為液相流量，m3/s；q為氣相流量，m3/s。(5)算出就地的表觀氣、液流速； (330) (331) (332)式中，μsg為液相表觀流速，m/s；μsl為氣相表觀流速，m/s；Ap為油管截面積，m2；μm為混合物表觀流速，m/s。(6)算出單位截面積上的氣、液，以及總的質(zhì)量流量； (333) (334) (335)式中，Gl為單位截面積上的氣相質(zhì)量流量，kg/m2s ；Gg為單位截面積上的液相質(zhì)量流量，kg/m2s；Gm為單位截面積上總的質(zhì)量流量，kg/m2s。(7)算出入口的液體含量（體積含液率）； (336)式中，為體積含液率。(8)算出弗洛德準(zhǔn)數(shù)NFR、液相粘度μl、氣相粘度μg、混合粘度μm以及液相的表面張力； (337)