CN105160076B - 一种环空注气隔热参数的计算方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种环空注气隔热参数的计算方法及装置。所述方法包括：计算隔热管内蒸汽的压力场分布；根据所述隔热管内蒸汽的压力场分布，计算所述隔热管内蒸汽的温度场分布；计算所述隔热管内蒸汽的干度场分布；计算套管和所述隔热管之间的环空气体的压力场分布和温度场分布；确定所述蒸汽和所述环空气体混合时的临界条件；根据所述临界条件并结合所述蒸汽的压力场分布、温度场分布、干度场分布以及所述环空气体的压力场分布、温度场分布，计算所述环空气体的临界注气排量。本申请实施例提供的一种环空注气隔热参数的计算方法及装置，能够节省隔热操作的成本。

Description

一种环空注气隔热参数的计算方法及装置

技术领域

本申请涉及热力采油技术领域，特别涉及一种环空注气隔热参数的计算方法及装置。

背景技术

稠油蒸汽吞吐热采工艺的隔热方式主要有两种，一种是通过隔热油管与封隔器的组合进行隔热，另一种是通过环空注氮气隔热工艺。针对一些特殊工况(例如海上蒸汽吞吐井、陆上套变井等)环空注氮气隔热工艺不失为一种有效的隔热工艺。图1为环空注氮气隔热的原理图。如图1所示，在该隔热方式下，隔热管的外侧套设有套管，蒸汽从隔热管中注入，氮气从套管和隔热管之间的环空中注入，两种流体在隔热管出口处汇合，一同进入油层。氮气隔热的目的有两个，一是降低蒸汽沿程热损失，提高井底蒸汽干度，二是抑制蒸汽从环空中上返，降低环空温度，避免套管过热、延长套管寿命。现有技术中往往从保护套管的角度出发，在进行隔热时往往注入过量的氮气，从而保护套管不被蒸汽烫坏，然而这种操作带来的问题是使得氮气大量浪费，严重增加了隔热的成本。

应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本申请的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本申请的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种环空注气隔热参数的计算方法及装置，以获得合理的环空注气排量，从而节省隔热操作的成本。

本申请实施例提供的一种环空注气隔热参数的计算方法及装置是这样实现的：

一种环空注气隔热参数的计算方法，所述方法包括：

计算隔热管内蒸汽的压力场分布；

根据所述隔热管内蒸汽的压力场分布，计算所述隔热管内蒸汽的温度场分布；

计算所述隔热管内蒸汽的干度场分布；

计算套管和所述隔热管之间的环空气体的压力场分布和温度场分布；

确定所述蒸汽和所述环空气体混合时的临界条件；

根据所述临界条件并结合所述蒸汽的压力场分布、温度场分布和干度场分布，以及所述环空气体的压力场分布和温度场分布，计算所述环空气体的临界注气排量。

一种环空注气隔热参数的计算装置，所述装置包括：

蒸汽压力场分布计算单元，用来计算隔热管内蒸汽的压力场分布；

蒸汽温度场分布计算单元，用来根据所述隔热管内蒸汽的压力场分布，计算所述隔热管内蒸汽的温度场分布；

蒸汽干度场分布计算单元，用来计算所述隔热管内蒸汽的干度场分布；

环空气体场分布计算单元，用来计算套管和所述隔热管之间的环空气体的压力场分布和温度场分布；

临界条件确定单元，用来确定所述蒸汽和所述环空气体混合时的临界条件；

环空气体临界注气排量计算单元，用来根据所述临界条件并结合所述蒸汽的压力场分布、温度场分布、干度场分布以及所述环空气体的压力场分布、温度场分布，计算所述环空气体的临界注气排量。

本申请实施例提供的一种环空注气隔热参数的计算方法及装置，首先分别计算隔热管内蒸汽的场分布以及套管和隔热管之间环空气体的场分布，然后确定出蒸汽和环空气体混合时的临界条件，并根据该临界条件计算出环空气体的临界注气排量，从而能够保证不过多浪费环空气体，节省了隔热操作的成本。

参照后文的说明和附图，详细公开了本申请的特定实施方式，指明了本申请的原理可以被采用的方式。应该理解，本申请的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本申请的实施方式包括许多改变、修改和等同。

针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。

附图说明

所包括的附图用来提供对本申请实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本申请的实施方式，并与文字描述一起来阐释本申请的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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。在附图中：

图1为环空注氮气隔热的原理图；

图2为本申请实施例提供的一种环空注气隔热参数的计算方法的流程图；

图3为本申请实施例提供的一种环空注气隔热参数的计算装置的功能模块图。

具体实施方式

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做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都应当属于本申请保护的范围。

目前，火驱燃烧过程中产生了大量的烟道气(主要成分是CO₂、N₂)，已有大量室内试验和现场试验证明：高温混合气驱(烟道气与蒸汽的混合气驱)可以极大地提高原油采收率。由于沿程热损失的影响，烟道气到达注汽井口的温度大约在50℃左右，将这些烟道气直接与蒸汽混合注入隔热管内，需要特殊的设备，实现较为复杂。本申请实施例可以采用隔热管注蒸汽、环空注入烟道气的方式，既实现了充分有效地利用这些烟道气组分，又能有效提高采收率，还可以达到环空隔热的目的有效保护套管。在这种方式下，蒸汽和烟道气两种流体在隔热管出口处汇合，一同进入油层，注入参数计算的目的和氮气隔热效果类似。因此，本申请实施例中涉及的环空气体，除了氮气之外，还可以包括其他的诸如二氧化氮的烟道气。

图2为本申请实施例提供的一种环空注气隔热参数的计算方法的流程图。虽然下文描述流程包括以特定顺序出现的多个操作，但是应该清楚了解，这些过程可以包括更多或更少的操作，这些操作可以顺序执行或并行执行(例如使用并行处理器或多线程环境)。如图2所示，所述方法可以包括：

S1：计算隔热管内蒸汽的压力场分布。

本申请实施例在计算隔热管内蒸汽的场分布以及套管与所述隔热管之间环空气体的场分布时，均可以采用分段计算的方式，即将隔热管及套管从井口至井底分为若干个长度为dl的微元段，然后可以通过积分的方法求得隔热管内蒸汽的场分布及环空内环空气体的场分布。

隔热管内的蒸汽可以视为汽水两相流，隔热管内汽水两相流的压力降是摩擦损失、势能变化以及动能变化的综合结果。本申请实施例可以根据动量平衡原理得到下式：

dp＝ρ_mgdl+ρ_mv_mdl-τ_f

其中，p为所述隔热管内蒸汽的压力，τ_f为摩擦损失梯度，ρ_m为多相混合物的密度，g为重力加速度，v_m为多相混合物的流速，dl为所述隔热管的微元段。

上式中等号右边的三项分别为重位压降、加速压降以及摩擦压降，在计算时可以取向上为正方向，从而可以确定所述三项前面的符号。

进一步地，本申请实施例可以采用Beggs-Brill方法，在上式的基础上导出汽水两相流的压降计算公式：

其中，f_m为多相混合物流动时的摩擦阻力系数，d为所述隔热管的管径，θ为井斜角的余角。进一步地，本申请实施例可以将上式细化整理得到计算所述隔热管内蒸汽的压力场分布的公式：

其中，p为所述隔热管内蒸汽的压力，dl为所述隔热管的微元段，ρ_l为液相密度，ρ_g为气相密度，H_l为持液率，A为所述隔热管的截面积，g为重力加速度，v_m为多相混合物的流速，f_m为多相混合物流动时的摩擦阻力系数，d为所述隔热管的管径，θ为井斜角的余角，G为注入蒸汽的质量流量，v_sg为气体表观流速。

S2：根据所述隔热管内蒸汽的压力场分布，计算所述隔热管内蒸汽的温度场分布。

在某些实施例中，计算出所述隔热管内蒸汽的压力场分布后，可以根据饱和蒸汽温压计算公式计算出隔热管内蒸汽的温度场分布。具体地，所述隔热管内蒸汽的温度场分布可以按照下述公式计算：

T_s＝195.94P^0.225-17.8

其中，T_s为所述隔热管内蒸汽的温度，p为所述隔热管内蒸汽的压力。

S3：计算所述隔热管内蒸汽的干度场分布。

隔热管内的热损失往往会导致饱和蒸汽能量的降低，从而导致蒸汽干度的降低。本申请实施例可以根据能量守恒原理，将单位时间内隔热管中单位长度上的热损失作为单位时间内隔热管中单位长度上饱和蒸汽能量的减少，从而可以得到所述隔热管内蒸汽的干度场分布的计算公式：

其中，

c₁＝G(h_s-h_w)

其中，x为所述隔热管内蒸汽的干度，G为注入蒸汽的质量流量，l为所述隔热管上选取的长度，dq为隔热管的微元段dl上的热损失，h_w为饱和水的热焓，h_s为干饱和蒸汽的热焓，A为所述隔热管的截面积，g为重力加速度，ρ_m为多相混合物的密度，p为所述隔热管内蒸汽的压力。

具体地，隔热管的微元段dl上的热损失dq可以通过下式进行计算：

其中，U_to为总导热系数，T_s为所述隔热管内蒸汽的温度，T_e为地层温度，r_to为所述隔热管的内管外壁的半径，K_e为地层导热系数，f(t)为Ramey时间函数。目前，随时间变化的导热传热函数f(t)的公式有很多，最常用的有Ramey模型和K.Chiu等人的WHAP模型。Ramey模型相比于WHAP模型计算的误差较小，因此本申请实施例可以采用Ramey模型。

在本申请实施例中，上式中的总导热系数U_to可以与总热阻R成反比，并且可以将该反比关系通过下式表示：

其中，总热阻R可以通过下式进行计算：

其中，h_f为水膜传热系数，r_ti为所述隔热管的内管内壁的半径，K_tub为所述隔热管的导热系数，r_to为所述隔热管的内管外壁的半径，K_ins为绝热层导热系数，r_i为所述隔热管的外管内壁的半径，r_o为所述隔热管的外管外壁的半径，h_r为环空辐射传热系数，h_c为环空自然对流传热系数，K_cas为套管导热系数，K_cem为水泥环导热系数，r_h为井眼半径，K_e为地层导热系数，f(t)为Ramey时间函数，r_{co_j}为套管外壁的半径，r_{ci_j}为套管内壁的半径。

S4：计算套管和所述隔热管之间的环空气体的压力场分布和温度场分布。

在某些实施例中，在对所述隔热管内蒸汽的压力场和温度场进行分析后，可以继续对套管和所述隔热管之间的环空气体的场分布进行分析。具体地，在本申请实施例中，所述环空气体可视为单一的气流，气流在流动过程中获得的能量可以等于单位质量的气体动能变化、对外做功以及客服摩擦所需的能量之和。由于环空气体为单向流态，本申请实施例可以在Cullender-Smith公式的基础上，对环空气体的压力场分布和温度场分布进行循环迭代计算。具体地，本申请实施例可以通过下述子步骤实现：

S401：建立与环空气体的压力场分布和温度场分布相关联的第一关联公式和第二关联公式。

在本申请实施例中，所述第一关联公式可以表示为：

其中，γ_g为所述环空气体的相对密度，P_wf为计算节点下部环空气体的压力，P_tf为计算节点上部环空气体的压力，Z为计算节点处的压缩系数，P为计算节点处环空气体的平均压力，T为计算节点处环空气体的温度，d_t为所述套管的内经，q_sc为所述环空气体的流量，f为Moody摩阻系数，L为计算节点处与套管口的距离；

所述第二关联公式具体可以为：

其中，

dq＝(T_o-T_ci)(2π(h_c+h_r)r_o)dl

其中，g_c和J表示换算系数，C_J为Joule-Thomson系数，C_pm为流体的定压比热容，H为流体比焓，v为流体的流速，g为重力加速度，p_h为环空气体的压力，θ为井斜角的余角，T_f为环空气体的温度，T_ci为套管内壁的温度，h_r为环空辐射传热系数，h_c为环空自然对流传热系数，r_o为所述隔热管的外管外壁的半径，T_o为所述隔热管外壁的温度，dl为所述隔热管的微元段。

从所述第一关联公式和第二关联公式的表达形式可以看出，每个公式中均出现了环空气体的压力以及环空气体的温度，因此，每个公式均与环空气体的压力以及环空气体的温度相关联。本申请实施例可以联立所述第一关联公式和第二关联公式，采用迭代算法求解出符合条件的环空气体的压力以及环空气体的温度。

S402：给所述环空气体的温度赋予初始输入值，并根据所述初始输入值利用所述第一关联公式计算所述环空气体的压力。

所述环空气体的温度的初始输入值可以按照下述公式计算：

其中，T_i为所述环空气体的温度的初始输入值，T_ci为套管内壁的温度，T_o为隔热管外壁的温度。

将该初始输入值代入所述第一关联公式，便可以计算出所述环空气体的压力。计算得到的环空气体的压力并不一定是此时环空气体的真实压力，需要通过进一步的验证才能最终确定环空气体的真实压力。

S403：根据计算得到的环空气体的压力利用第二关联公式计算所述环空气体的温度。

本申请实施例可以将步骤S402中根据环空气体温度的初始输入值计算得到的环空气体的压力代入所述第二关联公式，从而可以计算得到环空气体的温度，该计算得到的环空气体的温度可以表示为T_f0。T_f0与初始输入值T_i之间往往会存在一定程度的偏差，该偏差从而可以反映初始输入值选取得是否适当。

S404：判断计算得到的环空气体的温度与所述赋予的初始输入值之间的差是否满足预设收敛条件，若满足，则将计算得到的环空气体的压力确定为所述环空气体的真实压力，以及将计算得到的环空气体的温度确定为所述环空气体的真实温度。

步骤S403中根据环空气体的温度的初始输入值T_i可以求解得到环空气体的温度的计算值T_f0，本申请实施例进一步地可以预先设定一收敛条件，该收敛条件可以表示为：

|T_f0-T_i|<ε

其中，T_f0可以表示根据第二关联公式计算得到的环空气体的温度，T_i可以代表输入第一关联公式的环空气体的温度的初始值，ε可以代表收敛值，该收敛值的大小将决定收敛的程度，收敛值越大，那么进行迭代计算的次数可能会越少，但将导致最终确定的环空气体的真实温度值也越不精确；收敛值越小，那么进行迭代计算的次数可能会越多，最终确定的环空气体的真实温度值也将越精确。

如果计算得到的环空气体的温度T_f0与所述赋予的初始输入值T_i之间的差满足预设收敛条件，则可以将计算得到的环空气体的压力确定为所述环空气体的真实压力，以及将计算得到的环空气体的温度确定为所述环空气体的真实温度。

若T_f0与T_i之间的差不满足预设的收敛条件，那么本申请实施例可以进行下一次迭代计算，具体地可以通过下述两个步骤实现：

S405：将计算得到的环空气体的温度作为新的输入值，并根据所述新的输入值利用所述第一关联公式计算所述环空气体的压力；

S406：根据计算得到的环空气体的压力利用第二关联公式计算所述环空气体的温度。

经过步骤S405以及S406的处理，便可以得到新的输入值以及新的计算值，接着便可以如步骤S404中所述的，将新的输入值与新的计算值之间的差与收敛条件进行比较，当满足收敛条件时，迭代计算结束，同时将计算得到的环空气体的压力确定为所述环空气体的真实压力，以及将计算得到的环空气体的温度确定为所述环空气体的真实温度；若不满足收敛条件，则继续进行下一次迭代，直至满足收敛条件为止。

这样，便可以通过迭代计算的方法，计算出环空气体的压力场分布以及环空气体的温度场分布。

S5：确定所述蒸汽和所述环空气体混合时的临界条件。

当环空气体和蒸汽在隔热管出口充分混合后，可以形成一种均匀的混合体。若环空气体的注入量不足，那么环空气体与蒸汽混合的位置可能会退至环空内，此时高温的蒸汽可能会烫坏套管；若环空气体的注入量过大，那么环空气体与蒸汽混合的位置可能会远离隔热管的出口，那么该位置处蒸汽的温度会明显降低，从而影响蒸汽的质量，进而影响油井的开采效果，同时还将造成环空气体的浪费。因此，本申请实施例需要确定所述蒸汽和所述环空气体混合时最理想的位置。

在本申请实施例中，所述蒸汽和所述环空气体混合时，最理想的混合位置应当位于隔热管出口下方并且无限靠近隔热管出口。在该位置处，只有当环空气体的动量与蒸汽的动量大小相等时，该位置才会稳定不动。如果环空气体的动量与蒸汽的动量大小不同，那么两种气体势必会发生对冲，从而无法混合成为均匀的混合气体。因此，混合位置处环空气体的动量与蒸汽的动量大小相等便可以作为本申请实施例确定的所述蒸汽和所述环空气体混合时的临界条件。

S6：根据所述临界条件并结合所述蒸汽的压力场分布、温度场分布、干度场分布以及所述环空气体的压力场分布、温度场分布，计算所述环空气体的临界注气排量。

根据步骤S5中确定的临界条件，以及步骤S1至S4中求得的所述蒸汽的压力场分布、温度场分布、干度场分布以及所述环空气体的压力场分布、温度场分布，可以进一步地得到计算所述环空气体的临界注气排量的公式：

其中，V_c为临界条件下环空气体的临界注气排量，ρ_g为气相密度，G为注入蒸汽的质量流量，P_x为蒸汽和环空气体混合界面处的压力，T_x为蒸汽和环空气体混合界面处的温度，x为混合界面处蒸汽的干度，A₁为所述套管与所述隔热管之间环空的截面积，A₂为所述套管的内截面积，ρ_s是温度T_x、压力P_x条件下饱和干蒸汽的密度，ρ_w为温度T_x、压力P_x条件下水的密度。

在混合界面处，两种气体的温度和压力也应当相同，因此此处可以用P_x代表蒸汽和环空气体混合界面处的压力以及用T_x代表蒸汽和环空气体混合界面处的温度。上式中蒸汽的温度、压力以及干度均可以通过步骤S1至步骤S3中的公式求，上式中环空气体的温度以及压力可以通过步骤S4中的循环迭代公式计算得到。这样，便可以求得环空气体的临界注气排量V_c。在该临界注气排量下，蒸汽和环空气体能够刚好在隔热管的出口混合成为均匀的混合气体，当注气排量小于该临界注气排量时，蒸汽和环空气体混合的位置将会上窜至环空中；当注气排量大于该临界注气排量时，蒸汽和环空气体混合的位置将会下推到远离隔热管出口的位置。通过该临界注气排量，便可以根据实际需要调节环空气体的注气排量，从而可以避免环空气体的大量浪费，同时还能保护套管不被蒸汽烫坏。

本申请实施例还提供一种环空注气隔热参数的计算装置。图3为本申请实施例提供的一种环空注气隔热参数的计算装置的功能模块图。如图3所示，所述装置可以包括：

蒸汽压力场分布计算单元100，用来计算隔热管内蒸汽的压力场分布；

蒸汽温度场分布计算单元200，用来根据所述隔热管内蒸汽的压力场分布，计算所述隔热管内蒸汽的温度场分布；

蒸汽干度场分布计算单元300，用来计算所述隔热管内蒸汽的干度场分布；

环空气体场分布计算单元400，用来计算套管和所述隔热管之间的环空气体的压力场分布和温度场分布；

临界条件确定单元500，用来确定所述蒸汽和所述环空气体混合时的临界条件；

环空气体临界注气排量计算单元600，用来根据所述临界条件并结合所述蒸汽的压力场分布、温度场分布、干度场分布以及所述环空气体的压力场分布、温度场分布，计算所述环空气体的临界注气排量。

在本申请一优选实施例中，所述环空气体场分布计算单元400具体可以包括：

关联公式建立模块401，用来建立与环空气体的压力场分布和温度场分布相关联的第一关联公式和第二关联公式；

环空气体压力计算模块402，用来给所述环空气体的温度赋予初始输入值，并根据所述初始输入值利用所述第一关联公式计算所述环空气体的压力；

环空气体温度第一计算模块403，用来根据计算得到的环空气体的压力利用第二关联公式计算所述环空气体的温度；

第一判断模块404，用来判断计算得到的环空气体的温度与所述赋予的初始输入值之间的差是否满足预设收敛条件，若满足，则将计算得到的环空气体的压力确定为所述环空气体的真实压力，以及将计算得到的环空气体的温度确定为所述环空气体的真实温度。

在本申请另一优选实施例中，所述环空气体场分布计算单元400除了包括上述401至404四个模块外，还可以包括：

第二判断模块405，用来判断计算得到的环空气体的温度与所述赋予的初始输入值之间的差是否满足预设收敛条件，若不满足，将计算得到的环空气体的温度作为新的输入值，并根据所述新的输入值利用所述第一关联公式计算所述环空气体的压力；

环空气体温度第二计算模块406，用来根据计算得到的环空气体的压力利用第二关联公式计算所述环空气体的温度。

具体地，本申请实施例提供的一种环空注气隔热参数的计算装置中涉及的计算公式均与步骤S1至步骤S6中相同，此处不再赘述。

本申请实施例提供的一种环空注气隔热参数的计算方法及装置，首先分别计算隔热管内蒸汽的场分布以及套管和隔热管之间环空气体的场分布，然后确定出蒸汽和环空气体混合时的临界条件，并根据该临界条件计算出环空气体的临界注气排量，从而能够保证不过多浪费环空气体，节省了隔热操作的成本。

在本说明书中，诸如第一和第二这样的形容词仅可以用于将一个元素或动作与另一元素或动作进行区分，而不必要求或暗示任何实际的这种关系或顺序。在环境允许的情况下，参照元素或部件或步骤(等)不应解释为局限于仅元素、部件、或步骤中的一个，而可以是元素、部件、或步骤中的一个或多个等。

上面对本申请的各种实施方式的描述以描述的目的提供给本领域技术人员。其不旨在是穷举的、或者不旨在将本发明限制于单个公开的实施方式。如上所述，本申请的各种替代和变化对于上述技术所属领域技术人员而言将是显而易见的。因此，虽然已经具体讨论了一些另选的实施方式，但是其它实施方式将是显而易见的，或者本领域技术人员相对容易得出。本社恩情旨在包括在此已经讨论过的本发明的所有替代、修改、和变化，以及落在上述申请的精神和范围内的其它实施方式。

Claims (10)

1.一种环空注气隔热参数的确定方法，其特征在于，所述方法包括：

确定隔热管内蒸汽的压力场分布；

根据所述隔热管内蒸汽的压力场分布，确定所述隔热管内蒸汽的温度场分布；

确定所述隔热管内蒸汽的干度场分布；

确定套管和所述隔热管之间的环空气体的压力场分布和温度场分布；

确定所述蒸汽和所述环空气体混合时的临界条件；

根据所述临界条件并结合所述蒸汽的压力场分布、温度场分布和干度场分布，以及所述环空气体的压力场分布和温度场分布，确定所述环空气体的临界注气排量。

2.如权利要求1所述的一种环空注气隔热参数的确定方法，其特征在于，所述隔热管内蒸汽的压力场分布按照下述公式确定：

其中，p为所述隔热管内蒸汽的压力，dl为所述隔热管的微元段，ρ_l为液相密度，ρ_g为气相密度，H_l为持液率，A为所述隔热管的截面积，g为重力加速度，v_m为多相混合物的流速，f_m为多相混合物流动时的摩擦阻力系数，d为所述隔热管的管径，θ为井斜角的余角，G为注入蒸汽的质量流量，v_sg为气体表观流速。

3.如权利要求1或2所述的一种环空注气隔热参数的确定方法，其特征在于，所述隔热管内蒸汽的温度场分布按照下述公式确定：

T_s＝195.94P^0.225-17.8

其中，T_s为所述隔热管内蒸汽的温度，p为所述隔热管内蒸汽的压力。

4.如权利要求1所述的一种环空注气隔热参数的确定方法，其特征在于，所述隔热管内蒸汽的干度场分布按照下述公式确定：

其中，

c₁＝G(h_s-h_w)

其中，x为所述隔热管内蒸汽的干度，G为注入蒸汽的质量流量，l为所述隔热管上选取的长度，dq为隔热管的微元段dl上的热损失，h_w为饱和水的热焓，h_s为干饱和蒸汽的热焓，A为所述隔热管的截面积，g为重力加速度，ρ_m为多相混合物的密度，p为所述隔热管内蒸汽的压力。

5.如权利要求1所述的一种环空注气隔热参数的确定方法，其特征在于，所述确定套管和所述隔热管之间的环空气体的压力场分布和温度场分布具体包括：

建立与环空气体的压力场分布和温度场分布相关联的第一关联公式和第二关联公式；

给所述环空气体的温度赋予初始输入值，并根据所述初始输入值利用所述第一关联公式确定所述环空气体的压力；

根据确定得到的环空气体的压力利用第二关联公式确定所述环空气体的温度；

判断确定得到的环空气体的温度与所述赋予的初始输入值之间的差是否满足预设收敛条件，若满足，则将确定得到的环空气体的压力确定为所述环空气体的真实压力，以及将确定得到的环空气体的温度确定为所述环空气体的真实温度。

6.如权利要求5所述的一种环空注气隔热参数的确定方法，其特征在于，在所述判断确定得到的环空气体的温度与所述赋予的初始输入值之间的差是否满足预设收敛条件的步骤之后，还包括：

若不满足，则将确定得到的环空气体的温度作为新的输入值，并根据所述新的输入值利用所述第一关联公式确定所述环空气体的压力；

根据确定得到的环空气体的压力利用所述第二关联公式确定所述环空气体的温度。

7.如权利要求5或6所述的一种环空注气隔热参数的确定方法，其特征在于，所述第一关联公式具体为：

其中，γ_g为所述环空气体的相对密度，P_wf为确定节点下部环空气体的压力，P_tf为确定节点上部环空气体的压力，Z为确定节点处的压缩系数，P为确定节点处环空气体的平均压力，T为确定节点处环空气体的温度，d_t为所述套管的内经，q_sc为所述环空气体的流量，f为Moody摩阻系数，L为确定节点处与套管口的距离；

所述第二关联公式具体为：

其中，

dq＝(T_o-T_ci)(2π(h_c+h_r)r_o)dl

其中，g_c和J表示换算系数，C_J为Joule-Thomson系数，C_pm为流体的定压比热容，H为流体比焓，v为流体的流速，g为重力加速度，p_h为环空气体的压力，θ为井斜角的余角，T_f为环空气体的温度，T_ci为套管内壁的温度，h_r为环空辐射传热系数，h_c为环空自然对流传热系数，r_o为所述隔热管的外管外壁的半径，T_o为所述隔热管外壁的温度，dl为所述隔热管的微元段。

8.如权利要求5所述的一种环空注气隔热参数的确定方法，其特征在于，按照下述公式确定所述环空气体的温度的初始输入值：

其中，T_i为所述环空气体的温度的初始输入值，T_ci为套管内壁的温度，T_o为隔热管外壁的温度。

9.如权利要求1所述的一种环空注气隔热参数的确定方法，其特征在于，按照下述公式确定所述环空气体的临界注气排量：

其中，V_c为临界条件下环空气体的临界注气排量，ρ_g为气相密度，G为注入蒸汽的质量流量，P_x为蒸汽和环空气体混合界面处的压力，T_x为蒸汽和环空气体混合界面处的温度，x为混合界面处蒸汽的干度，A₁为所述套管与所述隔热管之间环空的截面积，A₂为所述套管的内截面积，ρ_s是温度T_x、压力P_x条件下饱和干蒸汽的密度，ρ_w为温度T_x、压力P_x条件下水的密度。

10.一种环空注气隔热参数的确定装置，其特征在于，所述装置包括：

蒸汽压力场分布处理器，用来确定隔热管内蒸汽的压力场分布；

蒸汽温度场分布处理器，用来根据所述隔热管内蒸汽的压力场分布，确定所述隔热管内蒸汽的温度场分布；

蒸汽干度场分布处理器，用来确定所述隔热管内蒸汽的干度场分布；

环空气体场分布处理器，用来确定套管和所述隔热管之间的环空气体的压力场分布和温度场分布；

临界条件判定器，用来确定所述蒸汽和所述环空气体混合时的临界条件；

环空气体临界注气排量处理器，用来根据所述临界条件并结合所述蒸汽的压力场分布、温度场分布、干度场分布以及所述环空气体的压力场分布、温度场分布，确定所述环空气体的临界注气排量。