CN106703770B - 井口温度压力未知一炉一注注汽管网井口蒸汽干度计算法 - Google Patents

井口温度压力未知一炉一注注汽管网井口蒸汽干度计算法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种井口温度压力未知一炉一注注汽管网井口蒸汽干度计算法，该方法包括以下步骤：以实际注汽管网中的管道连接处为作为节点对注汽管网进行分段；获取锅炉出口参数和各段注汽管线的基础参数；以锅炉出口处为起点，采用迭代计算法逐段计算各段注汽管线出口处的温度、压力、蒸汽干度以及热损失，直到最后一根管段，最终获得出一炉一注注汽管网井口的蒸汽干度。该方法能够综合保温层导热系数的差别、垂直管段的影响、表面外表面温度的差异、局部环境温度的差异、局部风速的差异，因此获得的井口蒸汽干度数据与实际情况更接近，对获得较准确的井下的蒸汽干度分布数据具有重要意义。

Description

井口温度压力未知一炉一注注汽管网井口蒸汽干度计算法
技术领域
本发明属于石油测井技术领域，具体涉及一种井口温度压力未知一炉一注注汽管网井口蒸汽干度计算法。
背景技术
稠油热采的机理主要是根据原油的黏度随温度的升高而降低的特性，利用注入蒸汽所携带的热量加热稠油和地层，进而降低原油黏度增加其流动性，达到稠油开采的目的，因此注汽质量直接影响了稠油开发效果、最终采收率和经济指标。
注汽质量主要受蒸汽的注入速度、蒸汽干度、注汽量和注入压力的影响，蒸汽质量流量的变化，直接影响着井筒的温度分布、压力分布以及井筒的热损失。当注入流量较大时，蒸汽干度降低会有所减小；当注入流量较小时，温度相对回升，蒸汽干度逐渐降低，且注入流量越小，干度下降越明显，可见小的注入流量不仅会严重影响注入蒸汽的质量，也会因为热损失的增加而造成井筒温度的全面提升。因此在现场工艺确定过程中应尽量避免长时间的小流量注汽。随着井口注入蒸汽干度的增加，相同井深处的热损失不断减小；较低的注入压力可以获得较高的井底蒸汽干度，从而提高井底蒸汽质量。所以在注蒸汽过程中选择较高的蒸汽干度和较低的井口注入压力，可以减少蒸汽单位质量热失，提高注汽效率。在注蒸汽过程中应选用较大的注入速度、较低的井口注入压力和较高的井口蒸汽干度，这样不仅可以降低注汽过程中的热损失，还能缩短注汽过程，提高注热效率。
影响注汽质量的四个影响因素中，除了蒸汽干度参数外，其他参数的调整均是保证一定的注入蒸汽干度，减少注汽过程中管线、井筒内的热损失，提高注入到油层内部的有效热量，因此蒸汽干度是稠油热采过程中用于评价和参考的主要参数，目前蒸汽吞吐、蒸汽驱和SAGD注蒸汽井普遍采用高温吸汽剖面测试技术来得到井下的温度、压力、流量，通过流量数据计算得到井下的小层吸汽百分数，通过温度、压力数据计算得到井下的蒸汽干度分布，而计算过程是以井口的温度、压力和蒸汽干度值作为计算起点，进而得到井下的蒸汽干度，而实测数据中井口的温度、压力为已知参数，井口的干度则需要通过锅炉出口处的温度、压力和蒸汽干度值通过管线的热损失情况计算得到，针对一炉一注这种注汽管网结构，目前普遍采用笼统计算的方式，即假设整个注汽管线为同一个结构尺寸、同样的保温层结构、同样的外表面温度、管线水平放置等等诸多理想因素，显然，在面对现场的复杂条件时，这种笼统计算的结果与实际情况会有较大偏差，因此不能获得准确的蒸汽干度数据。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的是提供一种井口温度压力未知一炉一注注汽管网井口蒸汽干度计算法。
为达到上述目的，本发明提供了一种井口温度压力未知一炉一注注汽管网井口蒸汽干度计算法，该方法包括以下步骤：
以实际注汽管网中的管道连接处为作为节点对注汽管网进行分段；
获取锅炉出口参数和各段注汽管线的基础参数；
以锅炉出口处为起点，采用迭代计算法逐段计算各段注汽管线出口处的温度、压力、蒸汽干度以及热损失，直到最后一根管段，最终获得出一炉一注注汽管网井口的蒸汽干度。
本发明提供的井口温度压力未知一炉一注注汽管网井口蒸汽干度计算法，根据注汽管网中的注汽管线的连接情况，进行分段计算，形成了涉及各段管线的管径尺寸、保温层影响因素、管线外表面温度、管线安装状态(例如垂直状态)等因素的分段方法，获得了一种与现场情况更吻合的井口蒸汽干度计算方法。
在上述井口温度压力未知一炉一注注汽管网井口蒸汽干度计算法中，优选地，在所述获取锅炉出口参数和各段注汽管线的参数的步骤中，所述锅炉出口参数包括：每个锅炉的出口温度Tb、每个锅炉的出口压力Pb、每个锅炉的出口蒸汽干度Fb和每个锅炉的注汽量G；
所述各段注汽管线的基础参数包括：每根管段管段类型、每根管段是否有保温层、每段管线处的空气温度Ta(i)、每段管线处的风速va(i)、每段管线/阀门的导热系数λp(i)、每段管线/阀门内径ri(i)、每段管线/阀门外径ro(i)、每段管线/阀门长度z(i)、每段管壁/阀门外黑度ε(i)、每段管线内壁表面粗糙度Ra(i)、每段管线倾角θ(i)、每段管线修正系数、每段管线热阻修正系数、每段管线/阀门保温层导热系数λil(i)和每段管线保温层厚度Pipe(i，20)。
在上述井口温度压力未知一炉一注注汽管网井口蒸汽干度计算法中，优选地，所述以锅炉出口处为起点，采用迭代计算法逐段计算各段注汽管线出口处的温度、压力、蒸汽干度以及热损失，直到最后一根管段，最终获得出一炉一注注汽管网井口的蒸汽干度的步骤包括：
步骤一：以锅炉出口为计算起点，计算第i段管线的相关参数；其中，与锅炉出口相连的管线编号为1，依次类推，管线编号i＝1-n，锅炉出口的注汽参数即为第1段管线的入口参数，按照管线的连接顺序依次计算，i＝1时开始计算；
步骤二：迭代计算第i段管线压力损失，同时计算第i段管线局部阻力损失；迭代计算第i段管线外表面温度和热损失；迭代计算第i段管线末端的蒸汽干度；输出第i段末端的累计长度、温度、压力、蒸汽干度、热损失、热流密度和本段的绝热层热阻；
步骤三：按照上述计算第i段管线的蒸汽干度的方法计算后续管线的蒸汽干度，直到最后一根管段，计算出的最后一根管段出口的蒸汽干度参数即为一炉一注注汽管网井口的蒸汽干度。
本发明提供的一种井口温度压力未知一炉一注注汽管网井口蒸汽干度计算法，在计算过程的各个节点是以实际的管子连接处为起、终点，各段管线的结构参数、位置参数和环境参数均可以不同，完全不同于现有方法的统一参数处理方式。该方法计算过程采用的是变步长计算方法，计算步长的长度由实际管线各管段长度而定。该方法能够综合保温层导热系数的差别、垂直管段的影响、表面外表面温度的差异、局部环境温度的差异、局部风速的差异，因此获得的井口蒸汽干度数据与实际情况更接近，对获得较准确的井下的蒸汽干度分布数据具有重要意义。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
实施例1
本实施例提供了一种井口温度压力未知一炉一注注汽管网井口蒸汽干度计算法，该方法包括以下步骤：
步骤一：以锅炉出口为计算起点，计算第i段管线的相关参数；其中，与锅炉出口相连的管线编号为1，依次类推，管线编号i＝1-n，锅炉出口的注汽参数即为第1段管线的入口参数，按照管线的连接顺序依次计算，i＝1时开始计算；
步骤二：迭代计算第i段管线压力损失，同时计算第i段管线局部阻力损失；迭代计算第i段管线外表面温度和热损失；迭代计算第i段管线末端的蒸汽干度；输出第i段末端的累计长度、温度、压力、蒸汽干度、热损失、热流密度和本段的绝热层热阻；
步骤三：按照上述计算第i段管线的蒸汽干度的方法计算后续管线的蒸汽干度，直到最后一根管段，计算出的最后一根管段出口的蒸汽干度参数即为一炉一注注汽管网井口的蒸汽干度。
具体过程包括以下步骤：
先获取并输入锅炉出口参数和各段注汽管线的基础参数，具体参数见表3；
表3 参数列表
序号 名称 符号 单位
1 每个锅炉的出口温度 T<sub>b</sub> ℃
2 每个锅炉的出口压力 P<sub>b</sub> MPa
3 每个锅炉的出口干度 F<sub>b</sub> ％
4 每个锅炉的注汽量 G t/h
5 每根管段管段类型
6 每根管段是否有保温层
7 每段管线处的空气温度 T<sub>a</sub>(i) ℃
8 每段管线处的风速 v<sub>a</sub>(i) m/s
9 每段管线/阀门的导热系数 λ<sub>p</sub>(i) W/(m.K)
10 每段管线/阀门内径 r<sub>i</sub>(i) m
11 每段管线/阀门外径 r<sub>o</sub>(i) m
12 每段管线/阀门长度 z(i) m
13 每段管壁/阀门外黑度 ε(i)
14 每段管线内壁表面粗糙度 Ra(i)
15 每段管线倾角 θ(i) °
16 每段管线修正系数
17 每段管线热阻修正系数
18 每段管线/阀门保温层导热系数 λ<sub>il</sub>(i) W/(m.K)
19 每段管线保温层厚度 Pipe(i，20) m
进行迭代计算的具体步骤包括：
步骤1、对单井注汽量G、管线的导热系数λp和绝热层导热系数λins进行单位换算；
G t/h＝注汽量×1000/3600kg/s；
λp＝0.859845×管线导热系数kcal/(h·m·℃)；
λins＝0.859845×绝热层导热系数kcal/(h·m·℃)。
步骤2、判断当前计算管段i是否到达总管段数N，如果到达则输出计算结果，如果没到达则进行下步计算。
步骤3、计算第i段管线的管壁热阻R3：
在上述公式中，R3为管线的管壁热阻；λp为管线的导热系数，kcal/(h·m·℃)；ro为管线外半径，m；ri为管线内半径，m。
步骤4、计算第i段管线的空气导热系数λa：
λa＝(9×10-18×Ta 6-3×10-14×Ta 5+4×10-11×Ta 4-2×10-8×Ta 3+2×10-6×Ta 2+0.0077×Ta+2.4313)×10-2×0.859845
在上述公式中，λa为管线的空气导热系数，kcal/(h·m·℃)；Ta为管线处的空气温度，℃。
步骤5、计算第i段管线的空气运动黏度υa：
υa＝(3×10-16×Ta 6-9×10-13×Ta 5+9×10-10×Ta 4-4×10-7×Ta 3+0.0002×Ta 2+0.0862×Ta+13.232)×10-6
在上述公式中，υa为管线的空气运动粘度，m2/s。
步骤6、计算第i段管线的管子内截面积A：
A＝πri 2
在上述公式中，A为管线的内截面积，m2。
步骤7、根据有无保温层情况计算管线的外半径或者保温层外半径rins，并判断计算得出的ro和输入的ri，如果ro＜ri，说明输入参数有误需要重新输入：
有保温层时：采用以下公式计算保温层外半径：
rins＝ro+Pipe(i，20)
Ds＝2rins
在上述公式中，rins为管线的外半径，m；ro为管线外半径；Ds为保温层外径，m：
无保温层时，采用以下公式计算管线外半径：
rins＝ro。
步骤8、计算第i段对空气的对流换热系数hfc′：
Re＝vaDs/υa
上述公式中，λa为空气的导热系数，kcal/(h·m·℃)；Re为雷诺数；va为风速，m/s；υa为空气的运动粘度，m2/s；Ds为保温层外径，m；C和n根据Re按照表2的标准进行选值。
表2 C和n的选取标准
Re 5-80 80-5×10<sup>2</sup> 5×10<sup>3</sup>-5×10<sup>4</sup> ＞5×10<sup>4</sup>
C 0.81 0.625 0.197 0.023
n 0.40 0.46 0.6 0.8
步骤9、假定第i段管线的蒸汽干度升Δxi，压力升Δpi：
步骤10、计算第i段管线的出口处压力pi、出口处温度Ti以及出口处蒸汽干度xi：
pi＝pi-1+Δpi
Ti＝195.94pi 0.225-17.8
xi＝xi-1+Δxi。
步骤11、计算第i段管线的平均压力pavi、平均温度Tavi以及平均蒸汽干度xavi：
pavi＝(pi-1+pi)/2
Tavi＝(Ti-1+Ti)/2
xavi＝(xi-1+xi)/2。
步骤12、计算第i段管线的蒸汽汽相密度ρg和蒸汽液相密度ρl：
ρl＝(0.9967-4.615×10-5Tavi-3.063×10-6Tavi 2)×103
Zg＝1.012-4.461×10-4Tavi+2.98×10-6Tavi2-1.663×10-8Tavi 3
上述公式中，ρl为第i段管线的蒸汽液相密度，kg/m3；ρg为第i段管线的蒸汽汽相密度，kg/m3。
步骤13、计算第i段管线的蒸汽液相密度μl和蒸汽汽相密度μg：
μg＝(0.36Tavi+88.37)×10-4
上述公式中，μl为第i段管线的蒸汽液相密度，mPa.s；μg为第i段管线的蒸汽汽相密度，mPa.s。
步骤14、计算第i段管线的体积含气率Hg：
步骤15、计算第i段管线的平均密度ρm：
ρm＝Hgρg+(1-Hg)ρl。
步骤16、计算第i段管线的平均黏度μm：
μm＝Hgμg+(1-Hg)μl。
步骤17、计算第i段管线的平均流速vm：
步骤18、计算第i段管线的雷诺数Re：
步骤19、计算第i段管线的摩擦系数.fm：
fm的具体取值根据表1的标准选取；
表1 第i段管线的摩擦系数选取标准
表1中，Ra为管壁粗糙度。
步骤20、计算第i-1段管线pi-1和Ti-1下的蒸汽汽相密度ρgi-1和蒸汽液相密度ρli-1，以及体积含气率Hgi-1、平均密度ρmi-1和流速vi-1：
ρli-1＝(0.9967-4.615×10-5Ti-1-3.063×10-6Ti-1 2)×103
Zgi-1＝1.012-4.461×10-4Ti-1+2.98×10-6Ti-1 2-1.663×10-8Ti-1 3
ρmi-1＝Hgi-1ρgi-1+(1-Hgi-1)ρli-1
步骤21、计算第i段管线pi和Ti下的蒸汽汽相密度ρgi和蒸汽液相密度ρli，以及体积含气率Hgi、平均密度ρmi以及流速vi：
pi＝pi-1-Δpi
Ti＝195.94pi 0.225-17.8
ρli＝(0.9967-4.615×10-5Ti-3.063×10-6Ti 2)×103
Zgi＝1.012-4.461×10-4Ti+2.98×10-6Ti 2-1.663×10-8Ti 3
ρmi＝Hgiρgi+(1-Hgi)ρli
步骤22、计算第i段管线的局部阻力Δpj：
上述公式中，Δpj为第i段管线局部压力降，MPa；Δpw为液体单向流的局部压强损失，Pa；X为马蒂内利参数；ζ为局部阻力系数；
当管径扩大时，B1和ζ的计算公式为：
B1＝1.0，
当管径缩小时，B1和ζ的计算公式为：
B1＝1.0，
当存在90°弯头时，B1和ζ的计算公式为：
ζ＝0.12；
当存在阀门时，B1和ζ的计算公式为：
闸阀：B1＝1.5，ζ＝0.2，
球阀：B1＝2.3，ζ＝10.0，
控制阀：B1＝1.0，ζ＝5.0s，
在上述涉及B1和ζ的计算公式中，l为管子弯头部分的长度；A2为下游小管道的截面积；A1为上游大管道的截面积。
步骤23、计算第i段管线的压降Δpi′：
Δpi′＝pi-1-pi。
步骤24、判断计算得到的Δpi′与Δpi，如果在误差范围内则进行下步计算，否则取Δpi＝Δpi′返回步骤10；Δpi′与Δpi的误差范围可具体根据使用者对精度要求设定，在本实施例中设置为万分之一。
步骤25、假定第i段管线的外表面温度Tw。
步骤26、计算第i段管线对空气的强迫对流换热的热阻R5：
绝热层外表面由于通过强迫对流方式与大气进行热交换，形成低速气膜层，其热阻可表示为：
在上述公式中，hfc为绝热层外表面上强迫对流热系数，kcal/(m2·h·℃)；其中hfc＝hfc′+hfc″，即hfc由对流换热系数hfc′和辐射换热系数hfc″组成；
第i段管线管外壁至大气的辐射换热系数hfc″的计算公式为：
在上述公式中，ε为管壁外黑度；Ta为空气平均温度，℃；Tw为绝热层外壁温度，℃。
步骤27、根据有无保温层情况计算第i段管线的保温层热阻R4：并计算第i段管线Δz上的单位长度、单位时间的热损失q：
(1)有保温层时
在上述公式中，λins为绝热层的导热系数，kcal/(h·m·℃)；rins为绝热层外半径，m：
(2)无保温层时：
步骤28、计算绝热层外表面温度Tw′：
(1)有保温层时
(2)无保温层时
步骤29、判断Tw和Tw′，如果误差较大则Tw＝Tw′返回步骤21，如果满足则进行下一步计算；Tw和Tw′的误差可具体根据使用者对精度要求设定，在本实施例中，设置为万分之五。
步骤30、计算第i段管线热损失qi：
qi＝q×z×4.186/3600/G，
在上述公式中，q为第i段管线Δz上的单位长度单位时间的热损失，kJ/kg。
步骤31、计算第i段管线热流密度Q和累计长度Z：
管线有保温层时，第i段管线热流密度Q的公式计算为：
管线无保温层时，第i段管线热流密度Q的公式计算为：
累计长度Z为从锅炉出口出至第i段管线的管线长度。
步骤32、计算第i段管线饱和蒸汽的焓hg以及饱和水的焓hl：
hg＝(12500+1.88Tavi-3.7×10-6Tavi 3.2)/4.186
在上述公式中，hl为饱和水的热焓，kcal/kg；hg为饱和蒸汽的热焓，kcal/kg。
步骤33、计算第i段管线的蒸汽干度xi：
C1＝G(hg-hl)
步骤34、判断步骤33计算的蒸汽干度xi与步骤10计算出的蒸汽干度假设值xi，如果误差较大，则将步骤33计算得到的xi代入步骤10重新计算，如果在误差范围内则进行下一步计算：误差可具体根据使用者对精度要求设定，在本实施例中，设置为万分之一。
步骤35、输出第i段管线的计算得出的最终相关参数，所述相关参数包括第i段管线出口处的温度Ti、压力pi、蒸汽干度xi、热损失qi、累计长度Z、热流密度Q以及本段的绝热层热阻R4。
步骤36、计算第i+1段管线的参数，并直至最后一根管段，计算出的最后一根管段出口的蒸汽干度参数即为一炉一注注汽管网井口的蒸汽干度。
在设置完成上述步骤1至步骤36的基础上，对某一炉一注注汽管网井口的蒸汽干度进行实际计算，其中，输入的注汽参数(锅炉出口参数和注气量)见表4；输入的各段注汽管线的基础参数见表5；经步骤1至步骤36后输出的计算结果见表6。
表4 输入的注汽参数
名称 数值 单位
锅炉出口温度 293 ℃
锅炉出口压力 7.93 MPa
锅炉出口干度 69.5 ％
注汽量 16 t/d
表6 输出的计算结果
长度 压力 温度 干度 热损失 管线外壁温度 热流密度
m MPa ℃ ％ kJ/kg ℃ W/m^2
0 11.4 324 0.745 0 0 0
1.4 11.393 320.943 0.745 1.19 321.658 11139.79
2.5 11.388 320.908 0.745 2.118 320.12 11044.78
4.7 11.378 320.839 0.745 2.313 59.858 506.008
9.7 11.354 320.681 0.744 2.756 59.844 505.815
14.7 11.331 320.523 0.744 3.204 57.167 510.698
16.1 11.324 320.479 0.744 3.334 47.012 530.188
17.5 11.318 320.434 0.744 3.464 47.008 530.11
18.9 11.311 320.389 0.744 3.594 47.003 530.032
20.3 11.304 320.345 0.744 3.724 46.999 529.954
21.7 11.298 320.3 0.744 3.854 46.995 529.876
根据表6获得的计算可知，21.7m处到达井口计算得到当前管线情况下，井口温度可以达到320.3℃，压力11.298MPa，干度位74.4％，21.7m的累计热损失位3.854kJ/kg。

Claims (10)

1.一种井口温度压力未知一炉一注注汽管网井口蒸汽干度计算法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
以实际注汽管网中的管道连接处作为节点对注汽管网进行分段；
获取锅炉出口参数和各段注汽管线的基础参数；
以锅炉出口处为起点，采用迭代计算法逐段计算各段注汽管线出口处的温度、压力、蒸汽干度以及热损失，直到最后一根管段，最终获得出一炉一注注汽管网井口的蒸汽干度；
所述以锅炉出口处为起点，采用迭代计算法逐段计算各段注汽管线出口处的温度、压力、蒸汽干度以及热损失，直到最后一根管段，最终获得出一炉一注注汽管网井口的蒸汽干度的步骤包括：
步骤一：以锅炉出口为计算起点，计算第i段管线的相关参数；其中，与锅炉出口相连的管线编号为1，依次类推，管线编号i＝1-N，锅炉出口的注汽参数即为第1段管线的入口参数，按照管线的连接顺序依次计算，i＝1时开始计算；
步骤二：迭代计算第i段管线压力损失，同时计算第i段管线局部阻力损失；迭代计算第i段管线外表面温度和热损失；迭代计算第i段管线末端的蒸汽干度；输出第i段末端的相关参数，所述末端的相关参数包括温度、压力、蒸汽干度、热损失；
步骤三：按照计算第i段管线的蒸汽干度的方法计算后续管线的蒸汽干度，直到最后一根管段，计算出的最后一根管段出口的蒸汽干度参数即为一炉一注注汽管网井口的蒸汽干度。
2.根据权利要求1所述的井口温度压力未知一炉一注注汽管网井口蒸汽干度计算法，其特征在于，所述锅炉出口参数包括：每个锅炉的出口温度Tb、每个锅炉的出口压力Pb、每个锅炉的出口蒸汽干度Fb和单井注汽量G。
3.根据权利要求1所述的井口温度压力未知一炉一注注汽管网井口蒸汽干度计算法，其特征在于，所述各段注汽管线的基础参数包括：每根管段管段类型、每根管段是否有保温层、每段管线处的空气温度Ta(i)、每段管线处的风速νa(i)、每段管线/阀门的导热系数λp(i)、每段管线/阀门内径ri(i)、每段管线/阀门外径ro(i)、每段管线/阀门长度z(i)、每段管壁/阀门外黑度ε(i)、每段管线内壁表面粗糙度Ra(i)、每段管线倾角θ(i)、每段管线修正系数、每段管线热阻修正系数、每段管线/阀门保温层导热系数λil(i)和每段管线保温层厚度Pipe(i,20)。
4.根据权利要求1所述的井口温度压力未知一炉一注注汽管网井口蒸汽干度计算法，其特征在于，所述相关参数还包括累计长度、热流密度和绝热层热阻。
5.根据权利要求1-4任一项所述的井口温度压力未知一炉一注注汽管网井口蒸汽干度计算法，其特征在于，所述步骤二的具体计算过程包括：
(1)假定干度降△xi，压力降△pi；
(2)计算第i段管线的出口处压力pi、出口处温度Ti和出口处蒸汽干度xi：
pi＝pi-1-△pi，
Ti＝195.94pi 0.225-17.8，
xi＝xi-1-△xi，
上述公式中，pi为第i段管线的出口处压力；Ti为第i段管线的出口处温度；xi为第i段管线的出口处蒸汽干度；pi-1为第i-1段管线的出口处压力；Ti-1为第i-1段管线的出口处温度；xi-1为第i-1段管线的出口处蒸汽干度；
(3)计算第i段管线的平均压力pavi、平均温度Tavi和平均蒸汽干度xavi：
pavi＝(pi-1+pi)/2，
Tavi＝(Ti-1+Ti)/2，
xavi＝(xi-1+xi)/2；
(4)计算第i段管线的蒸汽液相密度ρl、蒸汽汽相密度ρg以及蒸汽液相粘度μl和蒸汽汽相粘度μg：
ρl＝(0.9967-4.615×10-5Tavi-3.063×10-6Tavi 2)×103，
Zg＝1.012-4.461×10-4Tavi+2.98×10-6Tavi 2-1.663×10-8Tavi 3，
μg＝(0.36Tavi+88.37)×10-4，
上述公式中，ρl为第i段管线的蒸汽液相密度，kg/m3；ρg为第i段管线的蒸汽汽相密度，kg/m3；μl为第i段管线的蒸汽液相密度，mPa.s；μg为第i段管线的蒸汽汽相密度，mPa.s；
(5)计算第i段管线的体积含气率Hg：
(6)计算第i段管线的平均密度ρm和平均粘度μm：
ρm＝Hgρg+(1-Hg)ρl，
μm＝Hgμg+(1-Hg)μl；
(7)计算第i段管线的平均流速νm：
上述公式中，νm为第i段管线的平均流速，m/s；
其中，第i段管线的内截面积A的计算公式为：
A＝πri 2，
上述公式中，A为管线的内截面积，m2；
(8)计算第i段管线的雷诺数Re：
上述公式中，Re为第i段管线的雷诺数；
(9)计算第i段管线的摩擦系数fm：
fm的具体取值根据表1的标准选取；
表1第i段管线的摩擦系数选取标准
(10)计算第i段管线pi和Ti下的蒸汽汽相密度ρgi、蒸汽液相密度ρli、体积含气率Hgi、平均密度ρmi以及流速νi：
①ρgi和ρli的计算公式为：
ρli＝(0.9967-4.615×10-5Ti-3.063×10-6Ti 2)×103，
Zgi＝1.012-4.461×10-4Ti+2.98×10-6Ti 2-1.663×10-8Ti 3，
上述公式中，ρli为第i段管线的蒸汽液相密度，kg/m3；ρgi为第i段管线的蒸汽汽相密度，kg/m3；
②Hgi、ρmi以及νi的计算公式为：
ρmi＝Hgiρgi+(1-Hgi)ρli，
上述公式中，Hgi为第i段管线的体积含气率；ρmi为第i段管线的平均密度；νi为第i段管线的流速；
(11)计算第i段管线的局部阻力△pj：
上述公式中，△pj为第i段管线局部压力降，MPa；△pw为液体单向流的局部压强损失，Pa；X为马蒂内利参数；ζ为局部阻力系数；
当管径扩大时，B1和ζ的计算公式为：
B1＝1.0，
当管径缩小时，B1和ζ的计算公式为：
B1＝1.0，
当存在90°弯头时，B1和ζ的计算公式为：
ζ＝0.12；
当存在阀门时，B1和ζ的计算公式为：
闸阀：B1＝1.5，ζ＝0.2，
球阀：B1＝2.3，ζ＝10.0，
控制阀：B1＝1.0，ζ＝5.0s，
在上述涉及B1和ζ的计算公式中，l为管子弯头部分的长度；A2为下游小管道的截面积；A1为上游大管道的截面积；
(12)计算第i段管线的压降△pi'：
△pi'＝pi-1-pi；
其中，νi-1通过以下计算过程获得：
①计算第i-1段管线pi-1和Ti-1下的蒸汽汽相密度ρgi-1和蒸汽液相密度ρli-1：
ρli-1＝(0.9967-4.615×10-5Ti-1-3.063×10-6Ti-1 2)×103，
Zgi-1＝1.012-4.461×10-4Ti-1+2.98×10-6Ti-1 2-1.663×10-8Ti-1 3，
上述公式中，ρli-1为第i-1段管线的蒸汽液相密度，kg/m3；ρgi-1为第i-1段管线的蒸汽汽相密度，kg/m3；
②计算第i-1段管线pi-1和Ti-1下的体积含气率Hgi-1、平均密度ρmi-1以及流速νi-1：
ρmi-1＝Hgi-1ρgi-1+(1-Hgi-1)ρli-1，
上述公式中，Hgi-1为第i-1段管线的体积含气率；ρmi-1为第i-1段管线的平均密度；νi-1为第i-1段管线的流速；
(13)判断计算得到的△pi'与假定值△pi，如果在误差范围内则进行下步计算，否则取△pi＝△pi'返回步骤(2)重新计算；
(14)设定第i段管线的外表面温度为假定值Tw；
(15)计算第i段管线△z上的单位长度、单位时间的热损失q：
①管线有保温层时，采用以下公式计算第i段管线△z上的单位长度、单位时间的热损失：
在上述公式中，q为第i段管线管线△z上的单位长度、单位时间的热损失，kcal/(h·m)；Ts为管线内蒸汽的温度；
其中，R3+R4+R5＝R，R为第i段管线上的热阻；
第i段管线管壁热阻R3的计算公式为：
上述公式中，R3为管线的管壁热阻；λp为管线的导热系数，kcal/(h·m·℃)；ro为管线外半径，m；ri为管线内半径，m；
第i段管线绝热层热阻R4的计算公式为：
在上述公式中，R4为第i段管线绝热层热阻；λins为绝热层的导热系数，kcal/(h·m·℃)；rins为绝热层外半径，m；
有保温层时，第i段管线保温层外半径的计算公式为：
rins＝ro+Pipe(i,20)
Ds＝2rins，
上述公式中，rins为管线的外半径，m；ro为管线外半径；Ds为保温层外径，m；
无保温层时，第i段管线外半径的计算公式为：
rins＝ro；
第i段管线对空气的强迫对流换热的热阻R5的计算公式为：
hfc＝hfc'+hfc"，
在上述公式中，hfc为第i段管线的绝热层外表面上强迫对流热系数，kcal/(m2·h·℃)；hfc'为第i段管线对空气的对流换热系数，kcal/(m2·h·℃)；hfc"为第i段管线管外壁至大气的辐射换热系数，kcal/(m2·h·℃)；
第i段管线对空气的对流换热系数hfc'的计算公式为：
Re＝νaDs/υa；
上述公式中，λa为空气的导热系数，kcal/(h·m·℃)；Re为雷诺数；νa为风速，m/s；υa为空气的运动黏度，m2/s；Ds为保温层外径，m；C和n根据Re按照表2的标准进行选值；
表2 C和n的选取标准
Re 5-80 80-5×10<sup>3</sup> 5×10<sup>3</sup>-5×10<sup>4</sup> &gt;5×10<sup>4</sup> C 0.81 0.625 0.197 0.023 n 0.40 0.46 0.6 0.8
管线的空气导热系数λa的计算公式为：
λa＝(9×10-18×Ta 6-3×10-14×Ta 5+4×10-11×Ta 4-2×10-8×Ta 3+2×10-6×Ta 2+0.0077×Ta+2.4313)×10-2×0.859845，
第i段管线的空气运动黏度 的计算公式为：
υa＝(3×10-16×Ta 6-9×10-13×Ta 5+9×10-10×Ta 4-4×10-7×Ta 3+0.0002×Ta 2+0.0862×Ta+13.232)×10-6，
第i段管线管外壁至大气的辐射换热系数hfc"的计算公式为：
在上述公式中，ε为管壁外黑度；Ta为空气平均温度，℃；Tw为绝热层外壁温度，℃；
②管线无保温层时，采用以下公式计算第i段管线管线△z上的单位长度、单位时间的热损失：
(16)计算第i段管线绝热层外表面温度Tw'
管线有保温层时，第i段管线绝热层外表面温度Tw'的计算公式为：
管线无保温层时，第i段管线绝热层外表面温度Tw'的计算公式为：
(17)判断计算得到的Tw'和假定值Tw，如果误差较大则Tw＝Tw'返回步骤(10)，如果满足则进行下一步计算；
(18)采用以下公式计算第i段管线累计热损失qi以及热流密度Q和累计长度Z：
①第i段管线累计热损失qi的计算公式为：
qi＝q×z×4.186/3600/G，
在上述公式中，q为第i段管线△z上的单位长度单位时间的热损失，kJ/kg；
②管线有保温层时，第i段管线热流密度Q的公式计算为：
管线无保温层时，第i段管线热流密度Q的公式计算为：
③累计长度Z为从锅炉出口出至第i段管线的管线长度；
(19)采用以下公式计算第i段管线的蒸汽干度xi：
C1＝G(hg-hl)，
其中，第i段管线饱和蒸汽的焓hg以及饱和水的焓hl的计算公式为：
hg＝(12500+1.88Tavi-3.7×10-6Tavi 3.2)/4.186，
在上述公式中，hl为饱和水的热焓，kcal/kg；hg为饱和蒸汽的热焓，kcal/kg；
(20)判断步骤(19)计算出的蒸汽干度xi值与步骤(2)计算出的蒸汽干度假设值xi，如果误差较大，则将步骤(19)计算得到的xi代入步骤(2)重新计算，如果在误差范围内则进行下一步计算；
(21)输出第i段管线的计算得出的最终相关参数，所述相关参数包括第i段管线出口处的温度Ti、压力pi、蒸汽干度xi以及热损失qi。
6.根据权利要求5所述的井口温度压力未知一炉一注注汽管网井口蒸汽干度计算法，其特征在于，所述相关参数还包括第i段管线出口处的累计长度Z、热流密度Q以及本段的绝热层热阻R4。
7.根据权利要求5所述的井口温度压力未知一炉一注注汽管网井口蒸汽干度计算法，其特征在于，该方法还包括在进行步骤(1)前判断继续计算还是结束计算的步骤。
8.根据权利要求7所述的井口温度压力未知一炉一注注汽管网井口蒸汽干度计算法，其特征在于，该方法还包括对参数进行单位换算的步骤。
9.根据权利要求8所述的井口温度压力未知一炉一注注汽管网井口蒸汽干度计算法，其特征在于，在步骤(1)前对单井注汽量G、管线的导热系数λp和绝热层导热系数λins的单位进行以下换算：
G t/h＝注汽量×1000/3600kg/s
λp＝0.859845×管线导热系数kcal/(h·m·℃)
λins＝0.859845×绝热层导热系数kcal/(h·m·℃)。
10.根据权利要求9所述的井口温度压力未知一炉一注注汽管网井口蒸汽干度计算法，其特征在于，该方法包括以下具体步骤：
步骤1、对单井注汽量G、管线的导热系数λp和绝热层导热系数λins进行单位换算；
步骤2、判断当前计算管段i是否到达总管段数N，如果到达则输出计算结果，如果没到达则进行下步计算；
步骤3、计算第i段管线的管壁热阻R3；
步骤4、计算第i段管线的空气导热系数λa；
步骤5、计算第i段管线的空气运动黏度υa；
步骤6、计算第i段管线的管子内截面积A；
步骤7、根据有无保温层情况计算管线的外半径或者保温层外半径rins，并判断计算得出的ro和输入的ri，如果ro<ri，说明输入参数有误需要重新输入；
步骤8、计算第i段对空气的对流换热系数hfc'；
步骤9、假定第i段管线的蒸汽干度降△xi，压力降△pi；
步骤10、计算第i段管线的出口处压力pi、出口处温度Ti以及出口处蒸汽干度xi'；
步骤11、计算第i段管线的平均压力pavi、平均温度Tavi以及平均蒸汽干度xavi；
步骤12、计算第i段管线的蒸汽汽相密度ρg和蒸汽液相密度ρl；
步骤13、计算第i段管线的蒸汽液相密度μl和蒸汽汽相密度μg；
步骤14、计算第i段管线的体积含气率Hg；
步骤15、计算第i段管线的平均密度ρm；
步骤16、计算第i段管线的平均黏度μm；
步骤17、计算第i段管线的平均流速νm；
步骤18、计算第i段管线的雷诺数Re；
步骤19、计算第i段管线的摩擦系数fm；
步骤20、计算第i-1段管线pi-1和Ti-1下的蒸汽汽相密度ρgi-1和蒸汽液相密度ρli-1，以及体积含气率Hgi-1、平均密度ρmi-1和流速νi-1；
步骤21、计算第i段管线pi和Ti下的蒸汽汽相密度ρgi和蒸汽液相密度ρli，以及体积含气率Hgi、平均密度ρmi以及流速νi；
步骤22、计算第i段管线的局部阻力△pj；
步骤23、计算第i段管线的压降△pi'；
步骤24、判断计算得到的△pi'与△pi，如果在误差范围内则进行下步计算，否则取△pi＝△pi'返回步骤10；
步骤25、假定第i段管线的外表面温度Tw；
步骤26、计算第i段管线对空气的强迫对流换热的热阻R5；
步骤27、根据有无保温层情况计算第i段管线的绝热层热阻R4；并计算第i段管线△z上的单位长度、单位时间的热损失q；
步骤28、计算绝热层外表面温度Tw'；
步骤29、判断Tw和Tw'，如果误差较大则Tw＝Tw'返回步骤21，如果满足则进行下一步计算；
步骤30、计算第i段管线热损失qi；
步骤31、计算第i段管线热流密度Q和累计长度Z；
步骤32、计算第i段管线饱和蒸汽的焓hg以及饱和水的焓hl；
步骤33、计算第i段管线的蒸汽干度xi；
步骤34、判断步骤33计算的蒸汽干度xi与步骤10计算出的出口处蒸汽干度假设值xi'，如果误差较大，则将步骤33计算得到的xi代入步骤10重新计算，如果在误差范围内则进行下一步计算；
步骤35、输出第i段管线的计算得出的最终相关参数，所述相关参数包括第i段管线出口处的温度Ti、压力pi、蒸汽干度xi、热损失qi、累计长度Z、热流密度Q以及本段的绝热层热阻R4；
步骤36、计算第i+1段管线的参数，并直至最后一根管段，计算出的最后一根管段出口的蒸汽干度参数即为一炉一注注汽管网井口的蒸汽干度。
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