油井井筒传热模型和温度计算.pdf

第四节 油井井筒传热模型及温度计算 正确计算油井井筒温度是进行油井动态分析，特别是油井结蜡预测和井筒热力分析的基 础性工作之一。本节根据能量守恒原理导出井筒传热基本方程，重点介绍 Shiu Beggs 井 筒温度计算方法。 一、油井井筒传热模型 将流体在井筒油管内流动考虑为稳定的一维问题，建立如图1-21 所示的坐标系。对管 流dz 微元段，建立下式能量守恒方程（SI 单位制）。 dh dq vdv = − −gsinθ (1-107) dz dz dz 式中 h——流体比焓； q——流体径向热流量。 由热力学基本方程可导出流体比焓梯度。 dh dTf dp = c −cα (1-108) dz p dz p J dz 式中c——流体的定压比热； p T——油管内流体流动温度； f α——焦耳－汤姆孙系数； J 以上其它符号的意义同前。 考虑油套管同心，其井筒径向结构如图1-26所示。若忽略油管内壁水膜及金属的热阻， 根据复合多层圆筒壁热阻串联原理，考虑环空流体和水泥环热阻的井筒总传热系数为 流 油 环 套 水 地 泥 体 管 空 管 环 层 Tf Tti T to Tci T co Th T e rti rto rci rco rh ∞ 图1-26 井筒径向温度分布 − − ⎡ ⎤−−1 ⎡ ⎤ ⎡⎡ r ln (r r )⎤⎤ (