CN104462750A - 蒸汽干度确定方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种蒸汽干度确定方法及装置，所述方法包括：确定第一范围和第二范围；读取参数，确定第一范围内半径方向的热阻值及热损失最大值；根据热损失最大值及第一预设间距，确定第二位置及第一单元热损失；根据第一单元热损失，确定第一热损失和第二热损失；确定第一蒸汽干度和第二蒸汽干度；根据第一范围内各处的第一蒸汽干度及第二蒸汽干度，确定第一油层蒸汽出口处的蒸汽干度；确定第二范围内井筒第三位置处的第三热损失值；根据第三位置及第二预设间距，确定第四热损失及第四蒸汽干度；确定第二油层蒸汽出口处的蒸汽干度。本申请实施例提供的蒸汽干度确定方法及装置，可以确定蒸汽出口处的蒸汽干度。

Description

蒸汽干度确定方法及装置

技术领域

本申请涉及同心双管注汽采油技术领域，特别涉及一种蒸汽干度确定方法及装置。

背景技术

石油开采技术中，直接从油井中开采出来未加工的石油为原油，不同品种的原油黏度一般是不同的。其中，稠油是指沥青质和胶质含量较高、黏度较大的原油。实践表明，稠油的黏度一般会随着温度的变化发生显著的改变。随着温度的升高，稠油的黏度一般会降低，所以对超稠油的开采、输送一般需要利用热力手段来降低超稠油的黏度，例如采用注蒸汽开采技术进行超稠油的开采。目前，稠油开采的主要方式为注蒸汽开采，包括蒸汽吞吐和蒸汽驱两种方式，利用注入的湿饱和蒸汽热量来加热油层，降低稠油黏度，以自喷和机械举升方式将稠油输送至地面。

目前对直井中两个层位的石油进行注蒸汽开发一般都使用同心双管注汽。采用同心双管注汽可以同时使两个油层均匀受热，从而提高原油的动用程度，提高油井产油量，是提高稠油油藏采收率的最有效开采方式。

为了能保证采油过程的顺利进行，通常需要保证两个油层处蒸汽出口的蒸汽干度能达到40％以上，以满足热采条件，当蒸汽出口处的蒸汽干度不能达到40％时，需要对注汽的压力等参数进行调整。因此，需要确定采油过程中蒸汽出口处的蒸汽干度。

由于现有技术中对于同心双管注汽工艺的研究不完整，目前尚未有确定蒸汽出口处蒸汽干度的方案。

发明内容

本申请实施例的目的是提供一种蒸汽干度确定方法及装置，以确定蒸汽出口处的蒸汽干度。

为解决上述技术问题，本申请实施例提供一种蒸汽干度确定方法及装置是这样实现的：

一种蒸汽干度确定方法，包括：

根据井筒中的油层位置，确定第一范围和第二范围；

读取参数，根据所述参数确定第一范围内井筒中半径方向的热阻值及井筒热损失最大值；

根据所述井筒热损失最大值及第一预设间距，确定第一范围内的第二位置及第一位置处的第一单元热损失；

根据所述第一单元热损失，确定第二位置处的第一热损失和第二热损失；

基于第二位置处的第一热损失和第二热损失，确定第二位置处第一蒸汽干度和第二蒸汽干度；

根据确定的第一范围内各处的第一蒸汽干度及第二蒸汽干度，将第一范围末端的第二蒸汽干度作为第一油层蒸汽出口处的蒸汽干度；

确定第二范围内井筒第三位置处的第三热损失值；

根据第三位置、第二范围内的第二总热阻及第二预设间距，确定第二范围内第四位置处的第四热损失及第四蒸汽干度；

确定第二范围内各处的第四蒸汽干度，将第二范围末端的第四蒸汽干度作为第二油层蒸汽出口处的蒸汽干度。

优选方案中，所述第一范围内井筒热损失最大值通过下述公式计算获得：

其中，R₄是蒸汽与隔热管内管内壁之间的热对流热阻，R₅是隔热管内管的内外壁之间的热传导热阻，R₆是隔热层的热传导热阻，R₇是隔热管外壁的热传导热阻，R₉是套管壁的热传导热阻，R₁₀是水泥环的热传导热阻，R₁₁是地层的热传导热阻；dl是第一预设间隔；T_s为注入蒸汽温度，T_e为地层平均温度，摄氏度。

优选方案中，所述确定第二位置处的第一热损失和第二热损失，具体包括：

确定第二位置处的地层平均温度、内管与隔热管之间的第一平均压力和内管的第二平均压力；

确定内管与隔热管之间的第一蒸汽平均温度和内管的第二蒸汽平均温度；

根据第一单元热损失计算确定第一总热阻所需的温度，并根据所述温度计算环空辐射传热系数和环空自然对流传热系数；

计算第一总热阻，并根据所述第一总热阻确定第一热损失，确定第二热损失。

优选方案中，第一平均压力和第二平均压力均采用下述公式来计算获得：

$\frac{\mathrm{dp}}{\mathrm{dl}}=-\frac{[{\mathrm{\ρ}}_l{H}_l+{\mathrm{\ρ}}_g(1-H_l)]g\sin \mathrm{\θ}+\frac{\mathrm{\λGv}}{2\mathrm{DA}}}{1-\frac{[{\mathrm{\ρ}}_l{H}_l+{\mathrm{\ρ}}_g(1-H_l)]{\mathrm{vv}}_{\mathrm{sg}}}{p}}$

其中，p表示水和水蒸气混合物的压力，帕斯卡；z表示轴向流动的距离，米；ρ₁表示液相密度，千克/立方米；ρ_g表示气相密度，千克/立方米；H₁表示持液率，立方米/立方米；g表示重力加速度，米/平方秒；θ表示管道与水平方向的夹角，度；λ表示两相流动的沿程阻力系数，单位为1；G表示注入的水和蒸汽的混合物质量流量，千克/秒；v表示混合物的流速，米/秒；v_sg表示气相的折算速度，米/秒；D表示管道直径，米；A表示管道截面积，平方米。上述物理量的值均为已知。

优选方案中，第一蒸汽平均温度采用下式来计算获得：

T_s＝195.94P^0.225-17.8

其中，T_s表示第一蒸汽平均温度；P表示第一平均压力，帕斯卡。

优选方案中，第二蒸汽平均温度采用下式来计算获得：

T_{s_i}＝195.94P′^0.225-17.8

其中，T_{s_i}表示第二蒸汽平均温度；P′表示第二平均压力，帕斯卡。

优选方案中，所述第一蒸汽干度与所述第二蒸汽干度利用下述公式计算得到：

$x_2=e^b(-\frac{c_3}{c_2}{e}^{\frac{c_2\mathrm{dl}}{c_1}}+x_1+\frac{c_3}{c_2})$

其中，

$b=-\frac{c_2}{c_1}\mathrm{dl}$

c₁＝G(h_s-h_w)

$c_2=G\left[\frac{\mathrm{dp}}{\mathrm{dl}}(\frac{{\mathrm{dh}}_s}{\mathrm{dp}}-\frac{{\mathrm{dh}}_w}{\mathrm{dp}})\right]$

$c_3=\frac{\mathrm{dq}}{\mathrm{dl}}+G\frac{{\mathrm{dh}}_w}{\mathrm{dp}}\frac{\mathrm{dp}}{\mathrm{dl}}+\frac{G^3}{A^2{\mathrm{\ρ}}_m}\frac{d(1/{\mathrm{\ρ}}_m)}{\mathrm{dz}}-\mathrm{Gg}$

公式中，G为注入的水和蒸汽的混合物质量流量，千克/秒，为已知量；dq为井段长度dz上的热损失，瓦，为已知量；ρ_m为混合物的密度，千克/立方米，为已知量；h_w为饱和水的焓，焦耳/千克，h_s为干饱和蒸汽的焓，焦耳/千克；所述h_w和h_s由水蒸汽的热力学性质，用插值法求得，这里作为已知量。

优选方案中，设定第二范围开端处的热损失的值为第一范围末端的第二热损失的值乘以一个系数；所述系数选取的范围是1.5～2.5。

优选方案中，所述第二范围内的第二总热阻为：

R′＝R₁+R₂+R₃+R′₈+R₉+R₁₀+R₁₁

其中，R′为第二总热阻，R₁是蒸汽与油管内壁之间的热对流热阻、R₂是油管的内壁与外壁之间的热传导热阻、R₃是蒸汽与油管外壁之间的热对流热阻、R′₈是第二范围内环空热对流热阻、R₉是套管壁的热传导热阻、R₁₀是水泥环的热传导热阻、R₁₁是地层的热传导热阻；

环空热对流热阻R′₈的计算公式如下：

$R_8^{\′}=\frac{1}{2\mathrm{\π}(h_c+h_r)r_{\mathrm{to}\_i}}$

公式中，hr为环空辐射传热系数，瓦/(平方米·开尔文)；hc为环空自然对流传热系数，瓦/(平方米·开尔文)；r_{to_i}为油管外壁半径，米。

一种蒸汽干度确定装置，所述装置包括：范围确定模块、参数读取模块、第一单元热损失模块、第二位置热损失模块、第二位置蒸汽干度模块、第一油层蒸汽干度模块、第三热损失模块、第四蒸汽干度模块和第二油层蒸汽干度模块；其中，

所述范围确定模块，用于根据油层位置，确定第一范围和第二范围；

所述参数读取模块，用于读取参数，根据所述参数确定第一范围内井筒中半径方向的热阻值及井筒热损失最大值；

所述第一单元热损失模块，用于根据所述井筒热损失最大值及第一预设间距，确定第一范围内的第二位置及第一位置处的第一单元热损失；

所述第二位置热损失模块，用于根据所述第一单元热损失，确定第二位置处的第一热损失和第二热损失；

所述第二位置蒸汽干度模块，用于基于第二位置处的第一热损失和第二热损失，确定第二位置处第一蒸汽干度和第二蒸汽干度；

所述第一油层蒸汽干度模块，用于根据计算出的第一范围内各处的第一蒸汽干度及第二蒸汽干度，将第一范围末端的第二蒸汽干度作为第一油层蒸汽出口处的蒸汽干度；

所述第三热损失模块，用于确定第二范围内井筒第三位置处的第三热损失值；

所述第四蒸汽干度模块，用于根据第三位置及第二预设间距，确定第二范围内第四位置处的第四热损失及第四蒸汽干度；

所述第二油层蒸汽干度模块，用于确定第二范围内各处的第四蒸汽干度，将第二范围末端的第四蒸汽干度作为第二油层蒸汽出口处的蒸汽干度。

由以上本申请实施例提供的技术方案可见，本申请实施例中确定蒸汽干度的方法及装置，根据同心双管注汽管的结构分别计算两个油层蒸汽出口处的蒸汽干度，在逐段计算井筒中各处的蒸汽干度的过程中同时考虑油管内蒸汽的作用以及油管与隔热管之间的蒸汽作用，能保证计算得到的蒸汽干度值的准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请一种蒸汽干度确定方法实施例的流程图；

图2是本申请同心双管注汽的结构示意图；

图3是本申请井筒第一范围内半径方向的剖面示意图；

图4是本申请井筒第二范围内半径方向的剖面示意图；

图5是本申请蒸汽干度确定方法实施例中确定第一热损失和第二热损失的流程图；

图6是本申请一种蒸汽干度确定装置实施例的模块图。

具体实施方式

本申请实施例提供一种蒸汽干度确定方法及装置。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

图1是本申请一种蒸汽干度确定方法实施例的流程图。如图1所示，所述方法可以包括：

S101：根据井筒中的油层位置，确定第一范围和第二范围。

对直井中两个层位的石油进行注蒸汽开发一般都使用同心双管注汽，采用同心双管注汽的结构示意图可以如图2所示。在第一油层与第二油层之间可以设置有封隔器。可以设置井口与所述封隔器之间的范围为第一范围。可以设置所述封隔器与井筒底部之间的范围为第二范围。

在第一范围内，所述井筒的半径方向的剖面可以如图3所示。所述井筒在第一范围的半径方向可以依次包括：油管、与所述油管有空隙的隔热管、与所述隔热管具有空隙的套管、水泥环，及井壁。其中，所述隔热管可以包括：隔热管内管、隔热层和隔热管外管。

在第二范围内，所述井筒的半径方向的剖面可以如图4所示。所述井筒在第二范围内的半径方向可以包括：油管、与所述油管有空隙的套管、水泥环，及井壁。

S102：读取参数，根据所述参数确定第一范围内井筒中半径方向的热阻值及井筒热损失最大值。

计算机可以读取用户输入的参数。所述参数可以包括：用于描述井筒结构的油管内壁半径r_ti；油管外壁半径r_to；套管内径r_ci；隔热管内壁半径r_i；隔热管外壁半径r_o；套管外径r_co；绝热层导热系数K_ins；水泥环导热系数K_cem；井眼半径r_h；等。

所述参数还可以包括：用于描述地层热物性的地表温度T_e；地层导热系数K_e；等。

所述参数还可以包括：用于描述井口注汽的注汽压力P_s；注汽干度X_i；注汽速率M_s；注汽时间t；等。

根据上述参数，可以确定第一范围内井筒半径方向的热阻值。可以包括：蒸汽与油管内壁之间的热对流热阻R₁、油管的内壁与外壁之间的热传导热阻R₂、蒸汽与油管外壁之间的热对流热阻R₃、蒸汽与隔热管内管内壁之间的热对流热阻R₄、隔热管内管的内外壁之间的热传导热阻R₅、隔热层的热传导热阻R₆、隔热管外壁的热传导热阻R₇、环空热对流热阻R₈、套管壁的热传导热阻R₉、水泥环的热传导热阻R₁₀和地层的热传导热阻R₁₁。具体地，

蒸汽与油管内壁之间的热对流热阻R₁的计算公式为：

$R_1=\frac{1}{2{\mathrm{\πh}}_f{r}_{\mathrm{ti}\_i}}---\left(1\right)$

其中，h_f为水膜传热系数，瓦/(平方米·开尔文)，为已知量；r_{ti_i}为油管内壁半径，米，为测量得到的已知量。

油管的内壁与外壁之间的热传导热阻R₂的计算公式为：

$R_2=\frac{1}{{2\mathrm{\πK}}_{\mathrm{tub}}}\ln \frac{r_{\mathrm{to}\_i}}{r_{\mathrm{ti}\_i}}---\left(2\right)$

其中，K_tub为油管导热系数，瓦/(米·开尔文)，为已知量；r_{ti_i}为油管内壁半径，米，为测量得到的已知量。

蒸汽与油管外壁之间的热对流热阻R₃的计算公式为：

$R_3=\frac{1}{{2\mathrm{\πh}}_f{r}_{\mathrm{to}\_i}}---\left(3\right)$

其中，h_f为水膜传热系数，瓦/(平方米·开尔文)，为已知量；r_{to_i}为油管外壁半径，米，为测量得到的已知量。

蒸汽与隔热管内管内壁之间的热对流热阻R₄的计算公式为：

$R_4=\frac{1}{2{\mathrm{\πh}}_f{r}_{\mathrm{ti}}}---\left(4\right)$

其中，h_f为水膜传热系数，瓦/(平方米·开尔文)，为已知量；r_ti为隔热管内管内壁半径，米，为测量得到的已知量。

隔热管内管的内外壁之间的热传导热阻R₅的计算公式为：

$R_5=\frac{1}{{2\mathrm{\πK}}_{\mathrm{tub}}}\ln \frac{r_{\mathrm{to}}}{r_{\mathrm{ti}}}---\left(5\right)$

其中，K_tub为油管导热系数，瓦/(米·开尔文)，为已知量；r_ti为隔热管内管内壁半径，米，为测量得到的已知量；r_to为隔热管内管外壁半径，米，为测量得到的已知量。

隔热层的热传导热阻R₆的计算公式为：

$R_6=\frac{1}{{2\mathrm{\πK}}_{\mathrm{ins}}}\ln \frac{r_i}{r_{\mathrm{to}}}---\left(6\right)$

其中，K_ins为隔热管导热系数，瓦/(米·开尔文)，为已知量；r_i为隔热管外管内壁半径，米，为测量得到的已知量。

隔热管外壁的热传导热阻R₇的计算公式为：

$R_7=\frac{1}{{2\mathrm{\πK}}_{\mathrm{tub}}}\ln \frac{r_o}{r_i}---\left(7\right)$

其中，K_tub为油管导热系数，瓦/(米·开尔文)，为已知量；r_i为隔热管外管内壁半径，米，为测量得到的已知量；r_o为隔热管外壁半径，米，为测量得到的已知量。

环空热对流热阻R₈的计算公式为：

$R_8=\frac{1}{2\mathrm{\π}(h_c+h_r)r_o}---\left(8\right)$

其中，hr为环空辐射传热系数，瓦/(平方米·开尔文)，为未知量；hc为环空自然对流传热系数，瓦/(平方米·开尔文)，为未知量；r_o为隔热管外壁半径，米，为测量得到的已知量。

套管壁的热传导热阻R₉的计算公式为：

$R_9=\frac{1}{{2\mathrm{\πK}}_{\mathrm{cas}}}\ln \frac{r_{\mathrm{co}}}{r_{\mathrm{ci}}}---\left(9\right)$

其中，K_cas为套管导热系数，瓦/(米·开尔文)，为已知量；r_ci为套管内壁半径，米，为测量得到的已知量；r_co为套管外壁半径，米，为测量得到的已知量。

水泥环的热传导热阻R₁₀的计算公式为：

$R_{10}=\frac{1}{{2\mathrm{\πK}}_{\mathrm{cem}}}\ln \frac{r_h}{r_{\mathrm{co}}}---\left(10\right)$

其中，K_cem为水泥环导热系数，瓦/(米·开尔文)，为已知量；r_h为井眼半径，米，为测量得到的已知量。

地层的热传导热阻R₁₁的计算公式为：

$R_{11}=\frac{f\left(t\right)}{{2\mathrm{\πK}}_e}---\left(11\right)$

其中，K_e为地层导热系数，瓦/(米·开尔文)，为已知量；f(t)是随时间变化的导热传热函数，由下式进行计算：

$f\left(t\right)=\ln \left(\frac{2\sqrt{\mathrm{at}}}{r_h}\right)-0.29---\left(12\right)$

公式(12)中，a是地层平均散热系数，平方米/天，为已知量；t表示注汽时间，天，根据工作时的实际天数取值；r_h为井眼半径，米，为测量得到的已知量。

上述公式(1)-(11)中的R₁～R₁₁的计算单位均为：(米·开尔文)/瓦。

上述公式(1)-(11)中，公式(8)计算所需的参数中有未知量，因此，不能直接计算得到R₈的值。除R₈外的R₁～R₁₁均可以通过相应的计算公式得到相应的热阻值。

设定第一预设间距为d1，所述d1可以大于0且小于第一范围的长度。设定第一预设间距的长度上井筒的单元径向热损失为Q。则，根据注蒸汽采油的原理，Q满足下述两个公式：

$Q=\frac{T_s-T_{\mathrm{ti}}}{R_4}\mathrm{dl}=\frac{T_{\mathrm{ti}}-T_{\mathrm{to}}}{R_5}\mathrm{dl}=\frac{T_{\mathrm{to}}-T_i}{R_6}\mathrm{dl}\frac{T_i-T_o}{R_7}\mathrm{dl}---\left(13\right)$

$Q=\frac{T_{\mathrm{ci}}-T_{\mathrm{co}}}{R_9}\mathrm{dl}=\frac{T_{\mathrm{co}}-T_h}{R_{10}}\mathrm{dl}=\frac{T_h-T_e}{R_{11}}\mathrm{dl}---\left(14\right)$

其中，T_s为注入蒸汽温度，摄氏度；T_ti为隔热管内管内壁温度，摄氏度；T_to为隔热管内管外壁温度，摄氏度；T_i为隔热管外管内壁温度，摄氏度；T_o为隔热管外壁温度，摄氏度；T_ci为套管内壁温度，摄氏度；T_co为套管外壁温度，摄氏度；T_h为水泥环与地层交界处温度，摄氏度；T_e为地层平均温度，摄氏度。

由公式(13)可以得到：T_o＝T_s-(R₄+R₅+R₆+R₇)Q/dl  (15)

由公式(14)可以得到：T_ci＝T_e+(R₉+R₁₀+R₁₁)Q/dl  (16)

根据常识可知，井口处的热损失最大，则根据公式(15)和公式(16)可以得到计算井筒热损失的最大值的公式为：

$Q_m=\frac{T_s-T_e}{R_4+R_5+R_6+R_7+R_8+R_9+R_{10}+R_{11}}\mathrm{dl}---\left(17\right)$

若环空层不存在热损失，即R₈的值为0，则井口处的井筒单元径向热损失可以取到最大值，可以将所述最大值作为井筒单元径向热损失的上限值。即：

$Q_m=\frac{T_s-T_e}{R_4+R_5+R_6+R_7+R_8+R_9+R_{10}+R_{11}}\mathrm{dl}---\left(18\right)$

其中，Q_m表示井筒热损失最大值。

S103：根据所述井筒热损失最大值及第一预设间距，确定第一范围内的第二位置及第一位置处的第一单元热损失。

第一位置可以用于表示当前计算井筒热损失的井筒段的初始位置，第二位置可以用于表示当前计算井筒热损失的井筒段的结束位置。第一位置处的第一单元热损失可以用Q₁来表示。

初始时可以将井口位置设置为第一位置。根据所述井筒热损失最大值，可以确定井筒第一范围内井口位置处的第一单元热损失。所述第一单元热损失小于所述井筒热损失最大值。可以用下述公式表示：

Q₀＜Q_m  (19)

所述Q₀可以表示井筒第一范围内井口位置处的第一单元热损失，可以用Q_m乘以一个系数得到。所述系数可以是大于0且小于1的数，例如可以取0.9，则Q₀＝0.9Q_m。将井口位置作为第一位置时，Q₁＝Q₀。

S104：根据所述第一单元热损失，确定第二位置处的第一热损失和第二热损失。

考虑内管内部、内管外壁与隔热层之间都有蒸汽，因此，可以分别计算所述内管内部的蒸汽干度、内管外壁与隔热层之间都有蒸汽干度。

确定第一位置以下第一预设间距长度处为第二位置。设置第二位置处从井筒的隔热管至井壁之间的热损失为第一热损失，设置第二位置处内管的热损失为第二热损失。设置第二位置处第一热损失对应的热阻为第一总热阻。所述第一总热阻可以是隔热管至井壁之间隔热阻值的和。由步骤S102可知，还需要确定出计算R₈的参数，即环空辐射传热系数hr和环空自然对流传热系数hc。

具体地，图5示出了步骤S104的具体流程。如图5所示，流程可以包括：

S501：确定第二位置处的地层平均温度、内管与隔热管之间的第一平均压力和内管的第二平均压力。

确定第二位置处的平均温度可以根据下述公式来计算得到：

T_e＝(b_k+b_k-1)/2  (20)

其中，b_k-1表示第一位置处的地层温度，b_k表示第二位置处的温度，单位为摄氏度。

b_k的计算公式为：

b_k＝(b_k-1+a1×dl)  (21)

上式中，可以从地层开始计算b_k的值；a1为地温梯度，单位为摄氏度/米；dl表示第一预设间隔，单位为米；地层温度初始值b₀为地表温度，单位为摄氏度。

第一平均压力可以用P来表示，第二平均压力可以用P′来表示。第一平均压力和第二平均压力均可以采用下述公式来计算获得：

$\frac{\mathrm{dp}}{\mathrm{dl}}=-\frac{[{\mathrm{\ρ}}_l{H}_l+{\mathrm{\ρ}}_g(1-H_l)]g\sin \mathrm{\θ}+\frac{\mathrm{\λGv}}{2\mathrm{DA}}}{1-\frac{[{\mathrm{\ρ}}_l{H}_l+{\mathrm{\ρ}}_g(1-H_l)]{\mathrm{vv}}_{\mathrm{sg}}}{p}}---\left(22\right)$

其中，p表示水和水蒸气混合物的压力(绝对压力)，帕斯卡；z表示轴向流动的距离，米；ρ₁表示液相密度，千克/立方米；ρ_g表示气相密度，千克/立方米；H₁表示持液率，立方米/立方米；g表示重力加速度，米/平方秒；θ表示管道与水平方向的夹角，度；λ表示两相流动的沿程阻力系数，单位为1；G表示混合物的质量流量，千克/秒；v表示混合物的流速，米/秒；v_sg表示气相的折算速度，米/秒；D表示管道直径，米；A表示管道截面积，平方米。上述物理量的值均为已知。其中，计算第一平均压力和第二平均压力时，上述参数除z、g、θ外都采用实际测量得到的值。

S502：确定内管与隔热管之间的第一蒸汽平均温度和内管的第二蒸汽平均温度。

第一蒸汽平均温度可以用T_s来表示，第二蒸汽平均温度可以用T_{s_i}来表示。

第一蒸汽平均温度可以采用下式来计算获得：

T_s＝195.94P^0.225-17.8  (23)

其中，P表示第一平均压力，帕斯卡。

第二蒸汽平均温度可以采用下式来计算获得：

T_{s_i}＝195.94P′^0.225-17.8  (24)

其中，P′表示第二平均压力，帕斯卡。

S503：根据第一单元热损失计算确定第一总热阻所需的温度，并根据所述温度计算环空辐射传热系数和环空自然对流传热系数。

根据第一单元热损失，可以计算出确定第一总热阻所需的温度。具体如下：

隔热管内管内壁温度为：T_ti＝T_s-R₄Q₁/dl  (25)

隔热管内管外壁温度为：T_to＝T_ti-R₅Q₁/dl  (26)

隔热管外管内壁温度为：T_i＝T_to-R₆Q₁/dl  (27)

隔热管外管外壁温度为：T_o＝T_i-R₇Q₁/dl  (28)

水泥环外温度为：T_h＝T_e+R₁₁Q₁/dl  (29)

套管外壁温度为：T_co＝T_h+R₁₀Q₁/dl  (30)

套管内壁温度为：T_ci＝T_co+R₉Q₁/dl  (31)

根据所述隔热管外管外壁温度T_o和套管内壁温度T_ci确定环空辐射传热系数h_r，计算公式如下：

$h_r={\mathrm{\δF}}_{\mathrm{tci}}(T_0^{*2}+T_{\mathrm{ci}}^{*2})+(T_o^{*}+T_{\mathrm{ci}}^{*})---\left(32\right)$

其中，

$T_o^{*}=T_o+273.15,T_{\mathrm{ci}}^{*}=T_{\mathrm{ci}}+273.15---\left(33\right)$

$\frac{1}{F_{\mathrm{tci}}}=\frac{1}{{\mathrm{\ϵ}}_0}+\frac{r_o}{r_{\mathrm{ci}}}(\frac{1}{{\mathrm{\ϵ}}_{\mathrm{ci}}}-1)---\left(34\right)$

公式(32)中：δ为斯蒂芬-玻尔兹曼(Stefan-Boltzmann)常数，其值为2.189×10^-8瓦/(米·开尔文)；F_tci为油管或绝热管外壁表面向套管内壁表面辐射有效系数，通过公式(34)计算得到；ε_o为绝热管外壁的黑度，为已知量；ε_ci为套管内壁的黑度，为已知量。通常，在一定温度下，将灰体的辐射能力与同温度下黑体的辐射能力之比定义为物体的黑度，或物体的发射率，单位为1。

环空自然对流传热系数hc的计算公式如下：

$h_c=\frac{0.049{\left(G_r{P}_r\right)}^{0.33}{P}_r^{0.074}{K}_{\mathrm{ha}}}{r_o\ln \frac{r_{\mathrm{ci}}}{r_o}}---\left(35\right)$

上式中，G_r为格拉斯霍夫(Grashof)数；P_r为普朗特(Prandtl)数。G_r和P_r的计算公式如下：

$G_r=\frac{{(r_{\mathrm{ci}}-r_o)}^{3}g{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{an}}^2\mathrm{\β}(T_o-T_{\mathrm{ci}})}{U_{\mathrm{an}}^2}---\left(36\right)$

$P_r=\frac{C_{\mathrm{an}}-U_{\mathrm{an}}}{K_{\mathrm{ha}}}---\left(37\right)$

在公式(35)-(37)中：K_ha为环空流体的导热系数，瓦/(米·开尔文)；g为重力加速度，米/平方秒；ρ_an为环空流体在平均温度T_an下的密度，千克/立方米；U_an为环空流体在平均温度T_an下的粘度，毫帕斯卡·秒；平均温度T_an＝(T_s+T_ci)/2，开尔文；C_an为环空流体在平均温度T_an下的热容，焦耳/(立方米·开尔文)；上述各参数中，g为已知量，其他个参数均为测量或计算得到，为已知量。

S504：计算第一总热阻，并根据所述第一总热阻确定第一热损失，确定第二热损失。

根据S503计算得到的环空自然对流传热系数hc和环空辐射传热系数h_r，通过公式(8)可以计算得到R₈，则第一总热阻可以是：

R＝R₄+R₅+R₆+R₇+R₈+R₉+R₁₀+R₁₁  (38)

根据所述第一总热阻可以确定第二位置处的第一热损失，具体地：

$Q_2=\frac{T_s-T_h}{R}\mathrm{dl}--\left(39\right)$

其中，Q₂表示第二位置处的第一热损失，分子部分表示从隔热管至井壁的温度损失，分母部分表示第一总热阻；T_s为注入蒸汽温度，摄氏度；T_h为水泥环外温度，摄氏度。

作为优选的一种实施方式，可以判断Q₂是否大于Q_m，若Q₂＞Q_m，则令Q₂＝Q_m。

第二位置处的第二热损失可以用Q₂′来表示，所述第二热损失通过下式计算获得：

${Q_2}^{\′}=\frac{T_{s\_i}-T_s}{R_1+R_2+R_3}\mathrm{dl}---\left(40\right)$

S105：基于第二位置处的第一热损失和第二热损失，确定第二位置处第一蒸汽干度和第二蒸汽干度。

所述第一蒸汽干度与所述第一热损失相对应，所述第二蒸汽干度与所述第二热损失相对应。所述第一蒸汽干度与所述第二蒸汽干度均可以利用下述公式计算得到：

$x_2=e^b(-\frac{c_3}{c_2}{e}^{-\frac{c_2\mathrm{dl}}{c_1}}+x_1+\frac{c_3}{c_2})---\left(41\right)$

其中，

$b=-\frac{c_2}{c_1}\mathrm{dl}---\left(42\right)$

c₁＝G(h_s-h_w)  (43)

$c_2=G\left[\frac{\mathrm{dp}}{\mathrm{dl}}(\frac{{\mathrm{dh}}_s}{\mathrm{dp}}-\frac{{\mathrm{dh}}_w}{\mathrm{dp}})\right]---\left(44\right)$

$c_3=\frac{\mathrm{dq}}{\mathrm{dl}}+G\frac{{\mathrm{dh}}_w}{\mathrm{dp}}\frac{\mathrm{dp}}{\mathrm{dl}}+\frac{G^3}{A^2{\mathrm{\ρ}}_m}\frac{d(1/{\mathrm{\ρ}}_m)}{\mathrm{dz}}-\mathrm{Gg}---\left(45\right)$

公式(41)-(45)中，G为注入的水和蒸汽的混合物质量流量，千克/秒，为已知量；dq为井段长度dz上的热损失，瓦，为已知量；ρ_m为混合物的密度，千克/立方米，为已知量；h_w为饱和水的焓，焦耳/千克，h_s为干饱和蒸汽的焓，焦耳/千克；所述h_w和h_s可以由水蒸汽的热力学性质，用插值法求得，这里可以作为已知量。x₁表示第一位置出的蒸汽干度，可以根据井口注入的蒸汽干度每隔第一预设间隔计算获得。

当计算第一蒸汽干度时，可以将与第一蒸汽干度相对应的参量带入公式(41)进行计算，例如第一平均压力等参数。当计算第二蒸汽干度时，可以将与第二蒸汽干度相对应的参量带入公式(41)进行计算。

S106：根据上述S102～S105计算第一范围内各处的第一蒸汽干度及第二蒸汽干度，将第一范围末端的第二蒸汽干度作为第一油层蒸汽出口处的蒸汽干度。

按照上述S102～S105中的方法可以依次计算井筒开口处至第一范围末端的第一蒸汽干度和第二蒸汽干度。根据同心双管注汽管的结构，可以采用第一范围末端的第一蒸汽干度作为第一油层蒸汽出口处的蒸汽干度。

S107：确定第二范围内井筒第三位置处的第三热损失值。

由于第一范围与第二范围是相邻的，且第二范围内只包含油管和套管，因此可以设定第二范围开端处的热损失为第一范围末端的第二热损失(假设用来表示)乘以一个系数所得。所述系数可以选取的范围是1～5。在优选的实施方式中，所述系数可以在1.5～2.5。例如可以取所述系数的值为2。

假设第三位置处的第三热损失为Q₃，当第三位置为第二范围的开端处时，Q₃＝2Q_end。

假设第一范围末端处的蒸汽干度为x_end，则第三位置为第二范围的开端处时，第三位置处的蒸汽干度等于x_end。

S108：根据第三位置、第二范围内的第二总热阻及第二预设间距，确定第二范围内第四位置处的第四热损失及第四蒸汽干度。

第四位置可以是第三位置以下第二预设间距处。所述第二预设间距可以与第一预设间距相同，也可以不相同。所述第二预设间距与第一预设间距相同时，可以采用dl表示第二预设间距。

所述第四位置处内管的平均压力P′可以通过公式(22)计算获得。所述第四位置处内管的蒸汽平均温度T_{s_i}可以根据公式(24)计算获得。根据步骤S501-S503可以计算得到。

第二范围内的环空热对流热阻R′₈，具体的计算公式可以如下：

$R_8^{\′}=\frac{1}{2\mathrm{\π}(h_c+h_r)r_{\mathrm{to}\_i}}---\left(46\right)$

设置第二范围内管至井壁的总热阻为第二总热阻，可以用R′来表示。第二总热阻为：

R′＝R₁+R₂+R₃+R′₈+R₉+R₁₀+R₁₁  (47)

根据计算得到的第二总热阻，可以确定第四位置处的第四热损失及第四蒸汽干度。所述第四热损失可以用Q₄来表示，第四热损失可以通过下述公式计算获得：

$Q_4=\frac{T_{s\_i}-T_e}{R^{\′}}\mathrm{dl}---\left(48\right)$

其中，dl用来表示第二预设间隔。

第四蒸汽干度，可以根据公式(41)计算得到，计算方法与计算第一蒸汽干度和第二蒸汽干度的方法相同。计算第四蒸汽干度时，可以将与第四蒸汽干度相对应的参量带入公式(41)进行计算，例如第四平均压力等参数。

S109：确定第二范围内各处的第四蒸汽干度，将第二范围末端的第四蒸汽干度作为第二油层蒸汽出口处的蒸汽干度。

按照上述S107～S108中的方法可以依次计算第二范围开端至第二范围末端的第四蒸汽干度。根据同心双管注汽管的结构，可以采用第二范围末端的第四蒸汽干度作为第二油层蒸汽出口处的蒸汽干度。

上述实施例公开的确定蒸汽干度的方法，根据同心双管注汽管的结构分别计算两个油层蒸汽出口处的蒸汽干度，在逐段计算井筒中各处的蒸汽干度的过程中同时考虑油管内蒸汽的作用以及油管与隔热管之间的蒸汽作用，能保证计算得到的蒸汽干度值的准确性。

下面介绍本申请的蒸汽干度确定装置。

图6是本申请一种蒸汽干度确定装置实施例的模块图。如图6所示，所示装置可以包括：范围确定模块601、参数读取模块602、第一单元热损失模块603、第二位置热损失模块604、第二位置蒸汽干度模块605、第一油层蒸汽干度模块606、第三热损失模块607、第四蒸汽干度模块608和第二油层蒸汽干度模块609。其中，

所述范围确定模块601，可以用于根据油层位置，确定第一范围和第二范围。

所述参数读取模块602，可以用于读取参数，根据所述参数确定第一范围内井筒中半径方向的热阻值及井筒热损失最大值。

所述第一单元热损失模块603，可以用于根据所述井筒热损失最大值及第一预设间距，确定第一范围内的第二位置及第一位置处的第一单元热损失。

所述第二位置热损失模块604，可以用于根据所述第一单元热损失，确定第二位置处的第一热损失和第二热损失。

所述第二位置蒸汽干度模块605，可以用于基于第二位置处的第一热损失和第二热损失，确定第二位置处第一蒸汽干度和第二蒸汽干度。

所述第一油层蒸汽干度模块606，可以用于根据计算出的第一范围内各处的第一蒸汽干度及第二蒸汽干度，将第一范围末端的第二蒸汽干度作为第一油层蒸汽出口处的蒸汽干度。

所述第三热损失模块607，可以用于确定第二范围内井筒第三位置处的第三热损失值。

所述第四蒸汽干度模块608，可以用于根据第三位置及第二预设间距，确定第二范围内第四位置处的第四热损失及第四蒸汽干度。

所述第二油层蒸汽干度模块609，可以用于确定第二范围内各处的第四蒸汽干度，将第二范围末端的第四蒸汽干度作为第二油层蒸汽出口处的蒸汽干度。

上述实施例公开的蒸汽干度确定装置与本申请确定蒸汽干度的方法相对应，可以实现方法实施例的技术效果。

在20世纪90年代，对于一个技术的改进可以很明显地区分是硬件上的改进(例如，对二极管、晶体管、开关等电路结构的改进)还是软件上的改进(对于方法流程的改进)。然而，随着技术的发展，当今的很多方法流程的改进已经可以视为硬件电路结构的直接改进。设计人员几乎都通过将改进的方法流程编程到硬件电路中来得到相应的硬件电路结构。因此，不能说一个方法流程的改进就不能用硬件实体模块来实现。例如，可编程逻辑器件(Programmable Logic Device，PLD)(例如现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA))就是这样一种集成电路，其逻辑功能由用户对器件编程来确定。由设计人员自行编程来把一个数字系统“集成”在一片PLD上，而不需要请芯片制造厂商来设计和制作专用的集成电路芯片2。而且，如今，取代手工地制作集成电路芯片，这种编程也多半改用“逻辑编译器(logic compiler)”软件来实现，它与程序开发撰写时所用的软件编译器相类似，而要编译之前的原始代码也得用特定的编程语言来撰写，此称之为硬件描述语言(HardwareDescription Language，HDL)，而HDL也并非仅有一种，而是有许多种，如ABEL(AdvancedBoolean Expression Language)、AHDL(Altera Hardware Description Language)、Confluence、CUPL(Comell University Programming Language)、HDCal、JHDL(Java Hardware DescriptionLanguage)、Lava、Lola、MyHDL、PALASM、RHDL(Ruby Hardware Description Language)等，目前最普遍使用的是VHDL(Very-High-Speed Integrated Circuit Hardware DescriptionLanguage)与Verilog2。本领域技术人员也应该清楚，只需要将方法流程用上述几种硬件描述语言稍作逻辑编程并编程到集成电路中，就可以很容易得到实现该逻辑方法流程的硬件电路。

控制器可以按任何适当的方式实现，例如，控制器可以采取例如微处理器或处理器以及存储可由该(微)处理器执行的计算机可读程序代码(例如软件或固件)的计算机可读介质、逻辑门、开关、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器的形式，控制器的例子包括但不限于以下微控制器：ARC 625D、AtmelAT91SAM、Microchip PIC18F26K20以及Silicone Labs C8051F320，存储器控制器还可以被实现为存储器的控制逻辑的一部分。

本领域技术人员也知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现控制器以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得控制器以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器等的形式来实现相同功能。因此这种控制器可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置也可以视为硬件部件内的结构。或者甚至，可以将用于实现各种功能的装置视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。

上述实施例阐明的系统、装置、模块或单元，具体可以由计算机芯片或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。

为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然，在实施本申请时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。

通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本申请可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。该计算机软件产品可以包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。该计算机软件产品可以存储在内存中，内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。内存是计算机可读介质的示例。计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括短暂电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

本申请可用于众多通用或专用的计算机系统环境或配置中。例如：个人计算机、服务器计算机、手持设备或便携式设备、平板型设备、多处理器系统、基于微处理器的系统、置顶盒、可编程的消费电子设备、网络PC、小型计算机、大型计算机、包括以上任何系统或设备的分布式计算环境等等。

本申请可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本申请，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。

虽然通过实施例描绘了本申请，本领域普通技术人员知道，本申请有许多变形和变化而不脱离本申请的精神，希望所附的权利要求包括这些变形和变化而不脱离本申请的精神。

Claims (10)

1.一种蒸汽干度确定方法，其特征在于，包括：

根据井筒中的油层位置，确定第一范围和第二范围；

读取参数，根据所述参数确定第一范围内井筒中半径方向的热阻值及井筒热损失最大值；

根据所述井筒热损失最大值及第一预设间距，确定第一范围内的第二位置及第一位置处的第一单元热损失；

根据所述第一单元热损失，确定第二位置处的第一热损失和第二热损失；

基于第二位置处的第一热损失和第二热损失，确定第二位置处第一蒸汽干度和第二蒸汽干度；

根据确定的第一范围内各处的第一蒸汽干度及第二蒸汽干度，将第一范围末端的第二蒸汽干度作为第一油层蒸汽出口处的蒸汽干度；

确定第二范围内井筒第三位置处的第三热损失值；

根据第三位置、第二范围内的第二总热阻及第二预设间距，确定第二范围内第四位置处的第四热损失及第四蒸汽干度；

确定第二范围内各处的第四蒸汽干度，将第二范围末端的第四蒸汽干度作为第二油层蒸汽出口处的蒸汽干度。

2.如权利要求1所述的一种蒸汽干度确定方法，其特征在于，所述第一范围内井筒热损失最大值通过下述公式计算获得：

$Q_m=\frac{T_s-T_e}{R_4+R_5+R_6+R_7+R_9+R_{10}+R_{11}}\mathrm{dl}$

其中，R₄是蒸汽与隔热管内管内壁之间的热对流热阻，R₅是隔热管内管的内外壁之间的热传导热阻，R₆是隔热层的热传导热阻，R₇是隔热管外壁的热传导热阻，R₉是套管壁的热传导热阻，R₁₀是水泥环的热传导热阻，R₁₁是地层的热传导热阻；dl是第一预设间隔；T_s为注入蒸汽温度，T_e为地层平均温度，摄氏度。

3.如权利要求1所述的一种蒸汽干度确定方法，其特征在于，所述确定第二位置处的第一热损失和第二热损失，具体包括：

确定第二位置处的地层平均温度、内管与隔热管之间的第一平均压力和内管的第二平均压力；

确定内管与隔热管之间的第一蒸汽平均温度和内管的第二蒸汽平均温度；

根据第一单元热损失计算确定第一总热阻所需的温度，并根据所述温度计算环空辐射传热系数和环空自然对流传热系数；

计算第一总热阻，并根据所述第一总热阻确定第一热损失，确定第二热损失。

4.如权利要求3所述的一种蒸汽干度确定方法，其特征在于，第一平均压力和第二平均压力均采用下述公式来计算获得：

$\frac{\mathrm{dp}}{\mathrm{dl}}=-\frac{[{\mathrm{\ρ}}_l{H}_l+{\mathrm{\ρ}}_g(1-H_l)]g\sin \mathrm{\θ}+\frac{\mathrm{\λGv}}{2\mathrm{DA}}}{1-\frac{[{\mathrm{\ρ}}_l{H}_l+{\mathrm{\ρ}}_g(1-H_l)]{\mathrm{vv}}_{\mathrm{sg}}}{p}}$

其中，ρ表示水和水蒸气混合物的压力，帕斯卡；z表示轴向流动的距离，米；ρ₁表示液相密度，千克/立方米；ρ_g表示气相密度，千克/立方米；H₁表示持液率，立方米/立方米；g表示重力加速度，米/平方秒；θ表示管道与水平方向的夹角，度；λ表示两相流动的沿程阻力系数，单位为1；G表示注入的水和蒸汽的混合物质量流量，千克/秒；v表示混合物的流速，米/秒；v_sg表示气相的折算速度，米/秒；D表示管道直径，米；A表示管道截面积，平方米。上述物理量的值均为已知。

5.如权利要求3所述的一种蒸汽干度确定方法，其特征在于，第一蒸汽平均温度采用下式来计算获得：

T_s＝195.94P^0.225-17.8

其中，T_s表示第一蒸汽平均温度；P表示第一平均压力，帕斯卡。

6.如权利要求3所述的一种蒸汽干度确定方法，其特征在于，第二蒸汽平均温度采用下式来计算获得：

T_{s_i}＝195.94P′^0.225-17.8

其中，T_{s_i}表示第二蒸汽平均温度；P′表示第二平均压力，帕斯卡。

7.如权利要求3所述的一种蒸汽干度确定方法，其特征在于，所述第一蒸汽干度与所述第二蒸汽干度利用下述公式计算得到：

$x_2=e^b(-\frac{c_3}{c_2}{e}^{\frac{c_2\mathrm{dl}}{c_1}}+x_1+\frac{c_3}{c_2})$

其中，

$b=-\frac{c_2}{c_1}\mathrm{dl}$

c₁＝G(h_s-h_w)

$c_2=G\left[\frac{\mathrm{dp}}{\mathrm{dl}}(\frac{{\mathrm{dh}}_s}{\mathrm{dp}}-\frac{{\mathrm{dh}}_w}{\mathrm{dp}})\right]$

$c_3=\frac{\mathrm{dq}}{\mathrm{dl}}+G\frac{{\mathrm{dh}}_w}{\mathrm{dp}}\frac{\mathrm{dp}}{\mathrm{dl}}+\frac{G^3}{A^2{\mathrm{\ρ}}_m}\frac{d(1/{\mathrm{\ρ}}_m)}{\mathrm{dz}}-\mathrm{Gg}$

公式中，G为注入的水和蒸汽的混合物质量流量，千克/秒，为已知量；dq为井段长度dz上的热损失，瓦，为已知量；ρ_m为混合物的密度，千克/立方米，为已知量；h_w为饱和水的焓，焦耳/千克，h_s为干饱和蒸汽的焓，焦耳/千克；所述h_w和h_s由水蒸汽的热力学性质，用插值法求得，这里作为已知量。

8.如权利要求3所述的一种蒸汽干度确定方法，其特征在于，设定第二范围开端处的热损失的值为第一范围末端的第二热损失的值乘以一个系数；所述系数选取的范围是1.5～2.5。

9.如权利要求1所述的一种蒸汽干度确定方法，其特征在于，所述第二范围内的第二总热阻为：

R′＝R₁+R₂+R₃+R′₈+R₉+R₁₀+R₁₁

其中，R′为第二总热阻，R₁是蒸汽与油管内壁之间的热对流热阻、R₂是油管的内壁与外壁之间的热传导热阻、R₃是蒸汽与油管外壁之间的热对流热阻、R′₈是第二范围内环空热对流热阻、R₉是套管壁的热传导热阻、R₁₀是水泥环的热传导热阻、R₁₁是地层的热传导热阻；

环空热对流热阻R′₈的计算公式如下：

$R_8^{\′}=\frac{1}{2\mathrm{\π}(h_c+h_r)r_{\mathrm{to}\_i}}$

公式中，hr为环空辐射传热系数，瓦/(平方米·开尔文)；hc为环空自然对流传热系数，瓦/(平方米·开尔文)；r_{to_i}为油管外壁半径，米。

10.一种蒸汽干度确定装置，其特征在于，所述装置包括：范围确定模块、参数读取模块、第一单元热损失模块、第二位置热损失模块、第二位置蒸汽干度模块、第一油层蒸汽干度模块、第三热损失模块、第四蒸汽干度模块和第二油层蒸汽干度模块；其中，

所述范围确定模块，用于根据油层位置，确定第一范围和第二范围；

所述参数读取模块，用于读取参数，根据所述参数确定第一范围内井筒中半径方向的热阻值及井筒热损失最大值；

所述第一单元热损失模块，用于根据所述井筒热损失最大值及第一预设间距，确定第一范围内的第二位置及第一位置处的第一单元热损失；

所述第二位置热损失模块，用于根据所述第一单元热损失，确定第二位置处的第一热损失和第二热损失；

所述第二位置蒸汽干度模块，用于基于第二位置处的第一热损失和第二热损失，确定第二位置处第一蒸汽干度和第二蒸汽干度；

所述第一油层蒸汽干度模块，用于根据计算出的第一范围内各处的第一蒸汽干度及第二蒸汽干度，将第一范围末端的第二蒸汽干度作为第一油层蒸汽出口处的蒸汽干度；

所述第三热损失模块，用于确定第二范围内井筒第三位置处的第三热损失值；

所述第四蒸汽干度模块，用于根据第三位置及第二预设间距，确定第二范围内第四位置处的第四热损失及第四蒸汽干度；

所述第二油层蒸汽干度模块，用于确定第二范围内各处的第四蒸汽干度，将第二范围末端的第四蒸汽干度作为第二油层蒸汽出口处的蒸汽干度。