【正文】 表31每種流型而定。s；μm為混合粘度，mPa(8)算出弗洛德準數(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) (338) (339) (340)式中，NFR為弗洛德準數(shù)，無因次；μl為液相粘度，mPas。s ；Gg為單位截面積上的液相質(zhì)量流量，kg/m2(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。 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，這兩個壓力點之間的距離為Δz，算出摩阻系數(shù)，進而可計算出Δp，可得到另一個p2′，將兩個值進行比較，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之間平均壓力； (326)其中，井筒深度，m；為在處的壓力，MPa。 壓降公式的推導井筒內(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。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。顯然，分層流，波浪流，環(huán)狀流等流型與分相流模型的假設條件比較相符，但其它流型的偏差較大。目前，截面含氣率（或含液率）和相間相互作用等數(shù)據(jù)主要依靠實驗求得。 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。 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作單相管路來處理，在均相流模型中做出了兩個假設：(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，流動密度和真實密度相等等特點；(2)氣液兩相介質(zhì)已達到熱力學平衡狀態(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)。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（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?！?。根據(jù)能量守恒定律，其能量平衡方程式為 (317)式中，時。 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。 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k,計算得到Th,驗證假設的正確。K）；為無因次地層導熱時間函數(shù)。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)外緣至地層的導熱由于這是不穩(wěn)定的熱傳導，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。(5)水泥環(huán)的導熱熱阻： (311)式中，λcem為水泥環(huán)導熱系數(shù),W/(m(4)套管的導熱熱阻： (310)式中，λcas為套管的導熱系數(shù)，W/(m℃)?！?。及是油管外壁及套管內(nèi)壁的輻射系數(shù)，無因次。K4)?！?。(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(2)油管的導熱熱阻： (33)式中，λtub為油管導熱系數(shù)，W/（m熱阻R包括以下5部分： (1)液膜層和污垢層對流換熱熱阻： (32)式中，h1為液膜和污垢對流換熱系數(shù)，W/（m2K；R為總傳熱熱阻, m2⑦熱管不設置平衡段。圖31 井筒結(jié)構(gòu) 假設條件依據(jù)常規(guī)生產(chǎn)井井筒傳熱的特點和重力熱管傳熱特性，對熱管井井筒傳熱模型作如下假設[6]：①井筒中的流體為一維穩(wěn)態(tài)且垂直流動；②熱管處于穩(wěn)定工作狀態(tài)，井筒熱管內(nèi)的蒸汽呈飽和狀態(tài)，熱管內(nèi)部工質(zhì)視為等溫；③原油中不含氣；④不考慮由于摩擦所引起的熱力學影響；⑤油、套管環(huán)空中介質(zhì)在整個井筒中均勻分布，且熱物理性質(zhì)近似不變。第3章 熱管井筒降粘技術(shù)第3章 熱管井筒降粘技術(shù) 井筒物理模型 井筒結(jié)構(gòu)井筒結(jié)構(gòu)如圖31所示。工作液液膜靠重力沿管壁向下流動，進入下一循環(huán)相變過程。熱管管壁高于井筒流體溫度，管內(nèi)蒸汽遇冷開始冷凝，并變?yōu)橐后w，以層流膜狀形式凝結(jié)而放出大量潛熱。井筒流體熱量損失主要體現(xiàn)在流體向油管外空間及地層的熱傳遞過程。隨著工作液吸收熱量的不斷增加，熱管管壁溫度近一步提高，液池內(nèi)工作液和管壁上液膜的換熱逐漸變成穩(wěn)定的核態(tài)沸騰，大量的熱量由蒸汽以潛熱形式攜帶到上部熱管空間。熱管內(nèi)工作液在溫差作用下，不斷吸收連續(xù)產(chǎn)出液的熱量，使其溫度升高，工作液逐漸蒸發(fā)。 圖22 熱管井井筒傳熱過程示意圖 吸熱段原理吸熱段工作原理與典型重力蒸發(fā)段傳熱機理一樣，熱管內(nèi)分為液池和液膜兩部分，隨外界流體所傳遞進來的熱流密度不同，分別處于蒸發(fā)和沸騰換熱狀態(tài)。井筒中重力熱管的傳熱與典型重力熱管相似，也分為吸熱段、平衡段和放熱段3個區(qū)域（見圖22）。圖21兩相閉式熱虹吸管工作原理井筒中的熱管是利用機抽井中現(xiàn)成的空心抽油桿經(jīng)特殊加工處理形成的重力熱管，或在其他采油方式井的井筒流體中直接下入重力熱管。②在熱虹吸管蒸發(fā)段液池以上部分，當熱流密度較小時，進行的是冷凝液膜的層流膜狀蒸發(fā)；當熱流密度較大時，是冷凝液膜的核態(tài)沸騰。 熱管改善井筒流體溫度分布原理 總述熱管改善井筒流體溫度分布剖面的原理是基于無芯兩相閉式熱虹吸管(又稱重力熱管)的傳熱機理[2]?！?；ρv工作液密度飽和蒸汽密度，kg/m3 ；qe為井筒流體傳遞給熱管吸熱段平均熱流密度，W/m2；hfg為工作液汽化潛熱，J/kg；μl為工作液動力粘度，kg/m 各段平均換熱系數(shù)蒸發(fā)段[8]： (21)冷凝段[8]： (22)式中，ρl為工作液液體密度，kg/m3；λl為工作液導熱系數(shù)，W/m(2) 在重力熱管蒸發(fā)段液池內(nèi)，當熱流密度較小時，進行的是自然對流蒸發(fā)，當熱流密度較大時，是液池內(nèi)的核態(tài)沸騰。將重力熱管的全部傳熱過程分成三個區(qū)域，并建立相應的傳熱模型。但與普通熱管不同的是熱管管內(nèi)沒有吸液芯，冷凝液從冷凝段返回到蒸發(fā)段不是靠吸液芯所產(chǎn)生的毛細力，而是靠冷凝段自身的重力，因此重力熱管的工作具有一定的方向性，蒸發(fā)段必須置于冷凝段的下方，這樣才能使冷凝液靠自身重力得以返回到蒸發(fā)段。(8)可遠距離傳熱。(6)恒溫特性。(4)熱流方向的可逆性。(2)具有熱流密度變換能力。當蒸發(fā)段受熱時，毛細材料中的液體自熱源吸熱蒸發(fā)產(chǎn)生蒸汽，蒸汽在壓差的作用下沿中間通道高速流向另一端冷凝段，蒸汽在蒸發(fā)段向冷源放出潛熱后冷凝成液體，液體工質(zhì)在管芯毛細壓力和重力等的回流動力作用下，再沿毛細多孔材料返回蒸發(fā)段，如此循環(huán)往復，將熱量從一端傳到另一端。液態(tài)工質(zhì)是熱管工作時傳遞熱量的工作介質(zhì)，要求有較高的氣化潛熱、導熱系數(shù)、密度、較低的粘度、熔點、和適當?shù)姆悬c、這些對流動和傳熱都有好處。管殼材料的選擇，取決于熱管內(nèi)充裝的工質(zhì)和工作環(huán)境情況。由于毛細現(xiàn)象的作用，在冷凝部分的液體不需外力的作用而流回到蒸發(fā)部分，這是熱管成為一個完全獨立而沒有活動零件的導熱裝置。熱管兩端外殼的溫差主要由于管內(nèi)外壁面的熱傳導，熱量經(jīng)過毛細物體由工作液到氣體所致。冷凝后的流體因毛細作用自冷凝部分又流回了蒸發(fā)部分，如此流體循環(huán)不息，熱量便由高溫處傳到了低溫處，這便是熱管的傳熱原理。熱流由高溫流體首先穿過金屬管壁傳給吸液芯，吸液芯內(nèi)的工作液體受熱開始蒸發(fā)，蒸汽向熱管的另一端流動。 熱管的工作原理熱管由管