CN115217453A - 一种高效隔热控制方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的一种高效隔热控制方法及装置，通过根据注蒸汽热采井的油藏地质参数、井型、蒸汽注入参数、隔热管参数，确定环空氮气临界注入排量的计算模型；再通过环空氮气临界注入排量与油藏地质参数、蒸汽注入参数、隔热管参数之间分别对应的分布关系，对环空氮气临界注入排量的计算模型进行优化；通过优化后的环空氮气临界注入排量的计算模型，确定注蒸汽热采井在临界条件下的环空氮气的注气排量；根据注蒸汽热采井在临界条件下的环空氮气的注气排量与环空阻隔面积之间的分布关系，确定阻隔装置的封隔外径。本发明提供能够针对不同井型及不同的蒸汽注入参数，为现场蒸汽注入工艺提供理论指导，有效保护套管，同时大幅提高蒸汽利用效率。
Description
技术领域
本申请属于热力采油领域，特别涉及一种高效隔热控制方法及装置。
背景技术
稠油蒸汽吞吐热采过程中，保证套管安全和尽可能减少井筒热损失是注热开采稠油的重要环节。氮气辅助注蒸汽热采利用氮气导热系数低及压力降低后体积迅速膨胀的特点，达到隔热目的。此项技术在起到隔热作用的同时补充了地层压力，因而可以大幅度的提高地层产能，改善蒸汽吞吐开采效果。目前，氮气辅助注蒸汽的隔热工艺包括连续注入、间歇注入、段塞注入三种氮气注入方式。
赵利昌等人(2013)建立井筒数学模型评价了在多元热流体热采中油套环空无氮气隔热、油套环空充氮气隔热、油套环空连续注氮气隔热三种方式，结果表明油套环空连续注氮气隔热效果最好，井筒沿程热损失较其它环空隔热措施小，套管温度低，同时连续氮气的注入有利于增加地层能量。
刘利等人(2015)根据海上大斜度热采井的井身结构特点，利用流体力学和传热学基本原理建立了蒸汽和氮气参数的计算模型，通过两种流体在隔热管出口出混合后的特征分析推导出注氮排量的优化方法。
张学萍等人(2018)利用FLUENT软件对比分析了注汽井筒油套环空充氮气和伴注氮气的隔热效果对注蒸汽的影响，并且研究了伴注氮气条件下不同注蒸汽速度和不同注氮压力下井筒的内部流场。结果表明：注汽井筒油套环空伴注氮气比充氮气隔热效果好；且油套环空伴注氮气条件下随着蒸汽注入速度的增大，油管内蒸汽压降越大，蒸汽的热损失越大；随着环空伴注氮气压力的增大，氮气的隔热效果越好，蒸汽热损失越小。
通过隔热管注蒸汽、同时油套环空连续注氮气的隔热工艺，能够在特殊工况下，实现对稠油油藏的经济、高效、高质量开发，参见图1。在该隔热方式下，套管将地层与隔热油管分隔开，套管中心套设有隔热油管，隔热油管与套管之间的环空区域由氮气填充，蒸汽从隔热油管中心区域进行注入。油套环空注入的氮气和隔热管内注入的蒸汽在隔热管出口附近进行混合。
由于，在相同压力条件下，氮气的密度比蒸汽密度高，加上蒸汽与氮气的对流换热，蒸汽自身上返进入环空趋势明显。在使用该隔热工艺时，氮气注入排量的控制尤为重要。现有的连续注氮气模型计算过程相对繁琐，计算结果精度低，对稠油开采现场的数据变化，不能及时做出响应。氮气注入不足，蒸汽上返油套环空，导致环空温度升高，造成井筒热损失增加，降低蒸汽利用效率；氮气注入过量，造成氮气不必要浪费，严重增加井筒隔热成本，单位油气生产成本大大增加。因此，有必要发明一种新的高效隔热控制方法，以解决目前计算繁琐、精度低的问题。
发明内容
本发明提供一种高效隔热控制方法及装置，能够为现场蒸汽注入工艺提供理论指导，有效保护套管的同时，还能够大幅提高蒸汽利用效率。
第一方面，提供了一种高效隔热控制方法，包括：
根据注蒸汽热采井的油藏地质参数、井型、蒸汽注入参数、隔热管参数，确定环空氮气临界注入排量的计算模型；
根据套管和隔热管之间的环空区域的氮气注入量，获取环空氮气临界注入排量；
获取所述环空氮气临界注入排量分别与油藏地质参数、蒸汽注入参数、隔热管参数之间分别对应的分布关系；
通过所述环空氮气临界注入排量与油藏地质参数、蒸汽注入参数、隔热管参数之间分别对应的分布关系，对所述环空氮气临界注入排量的计算模型进行优化；
根据优化后的所述环空氮气临界注入排量的计算模型，确定所述注蒸汽热采井在临界条件下的环空氮气的注气排量；
根据所述注蒸汽热采井在临界条件下的环空氮气的注气排量与环空阻隔面积之间的分布关系，确定阻隔装置的封隔外径；
将具有确定的封隔外径的所述阻隔装置套装在隔热管上，以实现对套管的隔热控制。
进一步的，所述油藏地质参数包括油藏压力和油藏埋深；所述获取所述环空氮气临界注入排量与油藏地质参数之间的分布关系，包括：
若所述井型为定向井，则所述环空氮气临界注入排量与油藏压力之间的分布关系的计算公式为：
Q＝0.3959P2+0.8807P+171.81；
若所述井型为水平井，则所述环空氮气临界注入排量与油藏压力之间的分布关系的计算公式为：
Q＝0.551P2+0.8866P+214.36；
若所述井型为定向井，则所述环空氮气临界注入排量与油藏埋深之间的分布关系的计算公式为：
Q＝-7×10-8L3+0.0004L2-0.6473L+574.49；
若所述井型为水平井，则所述环空氮气临界注入排量与油藏埋深之间的分布关系的计算公式为：
Q＝-1×10-7L3+0.0005L2-0.9096L+759.06；
其中，Q为环空氮气临界注入排量，Nm3·h-1；P为油藏压力，MPa；L为油藏埋藏深度，m。
进一步的，所述蒸汽注入参数包括注入排量和蒸汽干度；所述获取所述环空氮气临界注入排量与蒸汽注入参数之间的分布关系，包括：
若所述井型为定向井，则所述环空氮气临界注入排量与注入排量之间的分布关系的计算公式为：
Q＝0.92q2+13.244q+171.81；
若所述井型为水平井，则所述环空氮气临界注入排量与注入排量之间的分布关系的计算公式为：
Q＝1.2512q2+14.797q+759.06；
若所述井型为定向井，则所述环空氮气临界注入排量与蒸汽干度之间的分布关系的计算公式为：
Q＝0.0874X2+6.8416X+316.91；
若所述井型为水平井，则所述环空氮气临界注入排量与蒸汽干度之间的分布关系的计算公式为：
Q＝0.1223X2+10.368X+461；
其中，Q为环空氮气临界注入排量，Nm3·h-1；q为注入排量，t·h-1；X为蒸汽干度，％。
进一步的，所述隔热管参数包括导热系数；所述获取所述环空氮气临界注入排量与隔热管参数之间的分布关系，包括：
若所述井型为定向井，则所述环空氮气临界注入排量与导热系数之间的分布关系的计算公式为：
Q＝-4×106a3+523000a2-21459a+470.7；
若所述井型为水平井，则所述环空氮气临界注入排量与导热系数之间的分布关系的计算公式为：
Q＝-8×106a3+864750a2-31910a+629.9；
其中，Q为环空氮气临界注入排量，Nm3·h-1；α为导热系数，w·m-1·K-1。
进一步的，所述通过所述环空氮气临界注入排量与油藏地质参数、蒸汽注入参数、隔热管参数之间分别对应的分布关系，对所述环空氮气临界注入排量的计算模型进行优化，包括：
若所述井型为定向井，则对所述环空氮气临界注入排量的计算模型进行优化的计算公式为：
Q＝506.76+0.39P2+0.87P+0.94q2+13.53q+0.084X2-6.53X-4.91×10-8L3+2.8×10-4L2-0.454L-3.95×106α3+5.19×105α2-2.12×104α；
若所述井型为水平井，则对所述环空氮气临界注入排量的计算模型进行优化的计算公式为：
Q＝753.8+0.51P2+0.84P+1.26q2+14.9q+0.11X2-9.56X-6.41×10-8L3+3.21×10- 4L2-0.583L-6.86×106α3+7.42×105α2-2.74×104α；
其中，Q为环空氮气临界注入排量，Nm3·h-1；P为油藏压力，MPa；L为油藏深度，m；X为蒸汽干度，％；q为注入排量，t·h-1；α为导热系数，w·m-1·K-1。
进一步的，所述注蒸汽热采井在临界条件下的环空氮气的注气排量与环空阻隔面积之间的分布关系的计算公式为：
其中，Q1为在临界条件下的环空氮气的注气排量，Nm3/h；Q为无阻隔条件下的临界氮气排量，Nm3/h；A1为环空面积，m2；A2为环空阻隔截面积，m2。
进一步的，所述根据所述注蒸汽热采井在临界条件下的环空氮气的注气排量与环空阻隔面积之间的分布关系，确定阻隔装置的封隔外径，包括：
根据所述注蒸汽热采井在临界条件下的环空氮气的注气排量，确定所述阻隔装置的环空阻隔面积；
根据所述阻隔装置的环空阻隔面积，确定所述阻隔装置的封隔外径。
第一方面，提供了一种高效隔热控制装置，包括：
模型确定模块，用于根据注蒸汽热采井的油藏地质参数、井型、蒸汽注入参数、隔热管参数，确定环空氮气临界注入排量的计算模型；
第一获取模块，用于根据套管和隔热管之间的环空区域的氮气注入量，获取环空氮气临界注入排量；
第二获取模块，用于获取所述环空氮气临界注入排量分别与油藏地质参数、蒸汽注入参数、隔热管参数之间分别对应的分布关系；
模型优化模块，用于通过所述环空氮气临界注入排量与油藏地质参数、蒸汽注入参数、隔热管参数之间分别对应的分布关系，对所述环空氮气临界注入排量的计算模型进行优化；
注气排量确定模块，用于根据优化后的所述环空氮气临界注入排量的计算模型，确定所述注蒸汽热采井在临界条件下的环空氮气的注气排量；
封隔外径确定模块，用于根据所述注蒸汽热采井在临界条件下的环空氮气的注气排量与环空阻隔面积之间的分布关系，确定阻隔装置的封隔外径；
隔热控制模块，用于将具有确定的封隔外径的所述阻隔装置套装在隔热管上，以实现对套管的隔热控制。
第三方面，提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述高效隔热控制方法的步骤。
第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述高效隔热控制方法的步骤。
上述一种高效隔热控制方法及装置所实现的方案中，通过根据注蒸汽热采井的油藏地质参数、井型、蒸汽注入参数、隔热管参数，确定环空氮气临界注入排量的计算模型；并根据套管和隔热管之间的环空区域的氮气注入量，获取环空氮气临界注入排量；再通过环空氮气临界注入排量与油藏地质参数、蒸汽注入参数、隔热管参数之间分别对应的分布关系，对环空氮气临界注入排量的计算模型进行优化；根据优化后的环空氮气临界注入排量的计算模型，确定注蒸汽热采井在临界条件下的环空氮气的注气排量；根据注蒸汽热采井在临界条件下的环空氮气的注气排量与环空阻隔面积之间的分布关系，确定阻隔装置的封隔外径；最后通过将具有确定的封隔外径的阻隔装置套装在隔热管上，以实现对套管的隔热控制。本发明提供的高效隔热控制方法，能够针对不同井型及不同的蒸汽注入参数，研究注蒸汽过程中影响套管升温的关键参数，进而优化氮气注入参数及注入工艺，为现场蒸汽注入工艺提供理论指导，有效保护套管，同时大幅提高蒸汽利用效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例的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发明的一些实施例，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是环空连续注氮气隔热原理图；
图2是本发明一实施例中的一种高效隔热控制方法的一流程示意图；
图3是环空连续注氮气截面示意图；
图4是隔热油管接箍及阻隔装置示意图；
图5是定向井对应的封隔外径与临界氮气注入排量之间分布关系的示意图；
图6是水平井对应的封隔外径与临界氮气注入排量之间分布关系的示意图；
图7是本发明一实施例中的一种高效隔热控制装置的一结构示意图；
图8是本发明一实施例中计算机设备的一结构示意图；
图9是本发明一实施例中计算机设备的另一结构示意图。
图中，1-阻隔装置，2-隔热管，3-套管，4-第一环空区域，5-第二环空区域。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供的一种高效隔热控制方法，请参阅图2所示，该包括如下步骤：
S101、根据注蒸汽热采井的油藏地质参数、井型、蒸汽注入参数、隔热管参数，确定环空氮气临界注入排量的计算模型。
需要说明的是，井型包括定向井和水平井。在对注蒸汽热采井的井型确定后，根据注蒸汽热采井的油藏地质参数、蒸汽注入参数、隔热管参数，确定后续计算所使用的环空氮气临界注入排量的计算模型。
S102、根据套管和隔热管之间的环空区域的氮气注入量，获取环空氮气临界注入排量。
这里，通过对套管和隔热管之间的环空区域与氮气注入量之间的分布关系，确定环空氮气临界注入排量。
S103、获取所述环空氮气临界注入排量分别与油藏地质参数、蒸汽注入参数、隔热管参数之间分别对应的分布关系。
由于油藏地质参数、蒸汽注入参数、隔热管参数对环空氮气临界注入排量均具有不同程度的影响，进而通过获取环空氮气临界注入排量分别与油藏地质参数、蒸汽注入参数、隔热管参数之间分别对应的分布关系，能够对步骤S101中所确定的环空氮气临界注入排量的计算模型进行优化，以使根据优化后的环空氮气临界注入排量的计算模型所获得的环空氮气临界注入排量与实际的环空氮气临界注入排量更加吻合。
这里，所述油藏地质参数包括油藏压力和油藏埋深；所述获取所述环空氮气临界注入排量与油藏地质参数之间的分布关系，包括：
若所述井型为定向井，则所述环空氮气临界注入排量与油藏压力之间的分布关系的计算公式为：
Q＝0.3959P2+0.8807P+171.81；
若所述井型为水平井，则所述环空氮气临界注入排量与油藏压力之间的分布关系的计算公式为：
Q＝0.551P2+0.8866P+214.36；
若所述井型为定向井，则所述环空氮气临界注入排量与油藏埋深之间的分布关系的计算公式为：
Q＝-7×10-8L3+0.0004L2-0.6473L+574.49；
若所述井型为水平井，则所述环空氮气临界注入排量与油藏埋深之间的分布关系的计算公式为：
Q＝-1×10-7L3+0.0005L2-0.9096L+759.06；
其中，Q为环空氮气临界注入排量，Nm3·h-1；P为油藏压力，MPa；L为油藏埋藏深度，m。
在一些实施方式中，所述蒸汽注入参数包括注入排量和蒸汽干度；所述获取所述环空氮气临界注入排量与蒸汽注入参数之间的分布关系，包括：
若所述井型为定向井，则所述环空氮气临界注入排量与注入排量之间的分布关系的计算公式为：
Q＝0.92q2+13.244q+171.81；
若所述井型为水平井，则所述环空氮气临界注入排量与注入排量之间的分布关系的计算公式为：
Q＝1.2512q2+14.797q+759.06；
若所述井型为定向井，则所述环空氮气临界注入排量与蒸汽干度之间的分布关系的计算公式为：
Q＝0.0874X2+6.8416X+316.91；
若所述井型为水平井，则所述环空氮气临界注入排量与蒸汽干度之间的分布关系的计算公式为：
Q＝0.1223X2+10.368X+461；
其中，Q为环空氮气临界注入排量，Nm3·h-1；q为注入排量，t·h-1；X为蒸汽干度，％。
进一步的，所述隔热管参数包括导热系数；所述获取所述环空氮气临界注入排量与隔热管参数之间的分布关系，包括：
若所述井型为定向井，则所述环空氮气临界注入排量与导热系数之间的分布关系的计算公式为：
Q＝-4×106a3+523000a2-21459a+470.7；
若所述井型为水平井，则所述环空氮气临界注入排量与导热系数之间的分布关系的计算公式为：
Q＝-8×106a3+864750a2-31910a+629.9；
其中，Q为环空氮气临界注入排量，Nm3·h-1；α为导热系数，w·m-1·K-1。
S104、通过所述环空氮气临界注入排量与油藏地质参数、蒸汽注入参数、隔热管参数之间分别对应的分布关系，对所述环空氮气临界注入排量的计算模型进行优化。
在一些实施方式中，所述通过所述环空氮气临界注入排量与油藏地质参数、蒸汽注入参数、隔热管参数之间分别对应的分布关系，对所述环空氮气临界注入排量的计算模型进行优化，包括：
若所述井型为定向井，则对所述环空氮气临界注入排量的计算模型进行优化的计算公式为：
Q＝506.76+0.39P2+0.87P+0.94q2+13.53q+0.084X2-6.53X-4.91×10-8L3+2.8×10-4L2-0.454L-3.95×106α3+5.19×105α2-2.12×104α；
若所述井型为水平井，则对所述环空氮气临界注入排量的计算模型进行优化的计算公式为：
Q＝753.8+0.51P2+0.84P+1.26q2+14.9q+0.11X2-9.56X-6.41×10-8L3+3.21×10- 4L2-0.583L-6.86×106α3+7.42×105α2-2.74×104α；
其中，Q为环空氮气临界注入排量，Nm3·h-1；P为油藏压力，MPa；L为油藏深度，m；X为蒸汽干度，％；q为注入排量，t·h-1；α为导热系数，w·m-1·K-1。
S105、根据优化后的所述环空氮气临界注入排量的计算模型，确定所述注蒸汽热采井在临界条件下的环空氮气的注气排量。
在一些实施方式中，所述注蒸汽热采井在临界条件下的环空氮气的注气排量与环空阻隔面积之间的分布关系的计算公式为：
其中，Q1为在临界条件下的环空氮气的注气排量，Nm3/h；Q为无阻隔条件下的临界氮气排量，Nm3/h；A1为环空面积，m2；A2为环空阻隔截面积，m2。
进一步的，所述根据所述注蒸汽热采井在临界条件下的环空氮气的注气排量与环空阻隔面积之间的分布关系，确定阻隔装置的封隔外径，可以包括：根据所述注蒸汽热采井在临界条件下的环空氮气的注气排量，确定所述阻隔装置的环空阻隔面积；根据所述阻隔装置的环空阻隔面积，确定所述阻隔装置的封隔外径。
参见图3和4，阻隔装置1套装在隔热管2上后，阻隔装置1位于套装在隔热管2上的接箍的两侧，套管3和隔热管2之间为氮气注入的第一环空区域4，氮气注入的第二环空区域5位于隔热管2的管腔。
S106、根据所述注蒸汽热采井在临界条件下的环空氮气的注气排量与环空阻隔面积之间的分布关系，确定阻隔装置的封隔外径。
由于，临界氮气注入排量与环空阻隔直径直接相关，基于现有模型，计算不同井型在不同环空阻隔外径条件下临界氮气注入排量，结果如下表。
下入阻隔装置后，氮气的注入速率大幅降低；定向井下入140mm阻隔装置，注气量为原始的1/2，参见图5；水平井下入190mm的阻隔装置，注气量为原始的1/3，参见图6。
由此，可见本申请提供一种针对不同井型、完井管柱及不同的蒸汽注入参数的高效隔热控制方法，从而获得合理的环空注氮排量，约生产隔热成本。
S107、将具有确定的封隔外径的所述阻隔装置套装在隔热管上，以实现对套管的隔热控制。
本发明提供了一种高效隔热控制方法，与现有技术相比，本发明通过根据注蒸汽热采井的油藏地质参数、井型、蒸汽注入参数、隔热管参数，确定环空氮气临界注入排量的计算模型；并根据套管和隔热管之间的环空区域的氮气注入量，获取环空氮气临界注入排量；再通过环空氮气临界注入排量与油藏地质参数、蒸汽注入参数、隔热管参数之间分别对应的分布关系，对环空氮气临界注入排量的计算模型进行优化；根据优化后的环空氮气临界注入排量的计算模型，确定注蒸汽热采井在临界条件下的环空氮气的注气排量；根据注蒸汽热采井在临界条件下的环空氮气的注气排量与环空阻隔面积之间的分布关系，确定阻隔装置的封隔外径；最后通过将具有确定的封隔外径的阻隔装置套装在隔热管上，以实现对套管的隔热控制。本发明提供的高效隔热控制方法，能够针对不同井型及不同的蒸汽注入参数，研究注蒸汽过程中影响套管升温的关键参数，进而优化氮气注入参数及注入工艺，为现场蒸汽注入工艺提供理论指导，有效保护套管，同时大幅提高蒸汽利用效率。
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
在一实施例中，提供一种高效隔热控制装置，如图7所示，该高效隔热控制装置包括模型确定模块、第一获取模块、第二获取模块、模型优化模块、注气排量确定模块、封隔外径确定模块和隔热控制模块。各功能模块详细说明如下：
模型确定模块，用于根据注蒸汽热采井的油藏地质参数、井型、蒸汽注入参数、隔热管参数，确定环空氮气临界注入排量的计算模型；
第一获取模块，用于根据套管和隔热管之间的环空区域的氮气注入量，获取环空氮气临界注入排量；
第二获取模块，用于获取所述环空氮气临界注入排量分别与油藏地质参数、蒸汽注入参数、隔热管参数之间分别对应的分布关系；
模型优化模块，用于通过所述环空氮气临界注入排量与油藏地质参数、蒸汽注入参数、隔热管参数之间分别对应的分布关系，对所述环空氮气临界注入排量的计算模型进行优化；
注气排量确定模块，用于根据优化后的所述环空氮气临界注入排量的计算模型，确定所述注蒸汽热采井在临界条件下的环空氮气的注气排量；
封隔外径确定模块，用于根据所述注蒸汽热采井在临界条件下的环空氮气的注气排量与环空阻隔面积之间的分布关系，确定阻隔装置的封隔外径；
隔热控制模块，用于将具有确定的封隔外径的所述阻隔装置套装在隔热管上，以实现对套管的隔热控制。
进一步的，所述油藏地质参数包括油藏压力和油藏埋深；所述第二获取模块包括：
第一计算单元，用于若所述井型为定向井，则所述环空氮气临界注入排量与油藏压力之间的分布关系的计算公式为：
Q＝0.3959P2+0.8807P+171.81；
第二计算单元，用于若所述井型为水平井，则所述环空氮气临界注入排量与油藏压力之间的分布关系的计算公式为：
Q＝0.551P2+0.8866P+214.36；
第三计算单元，用于若所述井型为定向井，则所述环空氮气临界注入排量与油藏埋深之间的分布关系的计算公式为：
Q＝-7×10-8L3+0.0004L2-0.6473L+574.49；
第四计算单元，用于若所述井型为水平井，则所述环空氮气临界注入排量与油藏埋深之间的分布关系的计算公式为：
Q＝-1×10-7L3+0.0005L2-0.9096L+759.06；
其中，Q为环空氮气临界注入排量，Nm3·h-1；P为油藏压力，MPa；L为油藏埋藏深度，m。
进一步的，所述蒸汽注入参数包括注入排量和蒸汽干度；所述第二获取模块包括：
第五计算单元，用于若所述井型为定向井，则所述环空氮气临界注入排量与注入排量之间的分布关系的计算公式为：
Q＝0.92q2+13.244q+171.81；
第六计算单元，用于若所述井型为水平井，则所述环空氮气临界注入排量与注入排量之间的分布关系的计算公式为：
Q＝1.2512q2+14.797q+759.06；
第七计算单元，用于若所述井型为定向井，则所述环空氮气临界注入排量与蒸汽干度之间的分布关系的计算公式为：
Q＝0.0874X2+6.8416X+316.91；
第八计算单元，用于若所述井型为水平井，则所述环空氮气临界注入排量与蒸汽干度之间的分布关系的计算公式为：
Q＝0.1223X2+10.368X+461；
其中，Q为环空氮气临界注入排量，Nm3·h-1；q为注入排量，t·h-1；X为蒸汽干度，％。
进一步的，所述隔热管参数包括导热系数；所述第二获取模块包括：
第九计算单元，用于若所述井型为定向井，则所述环空氮气临界注入排量与导热系数之间的分布关系的计算公式为：
Q＝-4×106a3+523000a2-21459a+470.7；
第十计算单元，用于若所述井型为水平井，则所述环空氮气临界注入排量与导热系数之间的分布关系的计算公式为：
Q＝-8×106a3+864750a2-31910a+629.9；
其中，Q为环空氮气临界注入排量，Nm3·h-1；α为导热系数，w·m-1·K-1。
进一步的，所述模型优化模块包括：
第一优化单元，用于若所述井型为定向井，则对所述环空氮气临界注入排量的计算模型进行优化的计算公式为：
Q＝506.76+0.39P2+0.87P+0.94q2+13.53q+0.084X2-6.53X-4.91×10-8L3+2.8×10-4L2-0.454L-3.95×106α3+5.19×105α2-2.12×104α；
第二优化单元，用于若所述井型为水平井，则对所述环空氮气临界注入排量的计算模型进行优化的计算公式为：
Q＝753.8+0.51P2+0.84P+1.26q2+14.9q+0.11X2-9.56X-6.41×10-8L3+3.21×10- 4L2-0.583L-6.86×106α3+7.42×105α2-2.74×104α；
其中，Q为环空氮气临界注入排量，Nm3·h-1；P为油藏压力，MPa；L为油藏深度，m；X为蒸汽干度，％；q为注入排量，t·h-1；α为导热系数，w·m-1·K-1。
进一步的，所述注蒸汽热采井在临界条件下的环空氮气的注气排量与环空阻隔面积之间的分布关系的计算公式为：
其中，Q1为在临界条件下的环空氮气的注气排量，Nm3/h；Q为无阻隔条件下的临界氮气排量，Nm3/h；A1为环空面积，m2；A2为环空阻隔截面积，m2。
所述封隔外径确定模块包括：
环空阻隔面积确定单元，用于根据所述注蒸汽热采井在临界条件下的环空氮气的注气排量，确定所述阻隔装置的环空阻隔面积；
封隔外径确定单元，用于根据所述阻隔装置的环空阻隔面积，确定所述阻隔装置的封隔外径。
本发明提供了一种高效隔热控制装置，与现有技术相比，本发明通过通过根据注蒸汽热采井的油藏地质参数、井型、蒸汽注入参数、隔热管参数，确定环空氮气临界注入排量的计算模型；并根据套管和隔热管之间的环空区域的氮气注入量，获取环空氮气临界注入排量；再通过环空氮气临界注入排量与油藏地质参数、蒸汽注入参数、隔热管参数之间分别对应的分布关系，对环空氮气临界注入排量的计算模型进行优化；根据优化后的环空氮气临界注入排量的计算模型，确定注蒸汽热采井在临界条件下的环空氮气的注气排量；根据注蒸汽热采井在临界条件下的环空氮气的注气排量与环空阻隔面积之间的分布关系，确定阻隔装置的封隔外径；最后通过将具有确定的封隔外径的阻隔装置套装在隔热管上，以实现对套管的隔热控制。本发明提供的高效隔热控制方法，能够针对不同井型及不同的蒸汽注入参数，研究注蒸汽过程中影响套管升温的关键参数，进而优化氮气注入参数及注入工艺，为现场蒸汽注入工艺提供理论指导，有效保护套管，同时大幅提高蒸汽利用效率。
关于高效隔热控制装置的具体限定可以参见上文中对于高效隔热控制方法的限定，在此不再赘述。上述高效隔热控制装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是服务端，其内部结构图可以如图8所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口和数据库。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性和/或易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统、计算机程序和数据库。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的网络接口用于与外部的客户端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种高效隔热控制方法服务端侧的功能或步骤。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是客户端，其内部结构图可以如图9所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口、显示屏和输入装置。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的网络接口用于与外部服务器通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种高效隔热控制方法客户端侧的功能或步骤
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现以下步骤：
根据注蒸汽热采井的油藏地质参数、井型、蒸汽注入参数、隔热管参数，确定环空氮气临界注入排量的计算模型；
根据套管和隔热管之间的环空区域的氮气注入量，获取环空氮气临界注入排量；
获取所述环空氮气临界注入排量分别与油藏地质参数、蒸汽注入参数、隔热管参数之间分别对应的分布关系；
通过所述环空氮气临界注入排量与油藏地质参数、蒸汽注入参数、隔热管参数之间分别对应的分布关系，对所述环空氮气临界注入排量的计算模型进行优化；
根据优化后的所述环空氮气临界注入排量的计算模型，确定所述注蒸汽热采井在临界条件下的环空氮气的注气排量；
根据所述注蒸汽热采井在临界条件下的环空氮气的注气排量与环空阻隔面积之间的分布关系，确定阻隔装置的封隔外径；
将具有确定的封隔外径的所述阻隔装置套装在隔热管上，以实现对套管的隔热控制。
在一个实施例中，提供了另一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
根据注蒸汽热采井的油藏地质参数、井型、蒸汽注入参数、隔热管参数，确定环空氮气临界注入排量的计算模型；
根据套管和隔热管之间的环空区域的氮气注入量，获取环空氮气临界注入排量；
获取所述环空氮气临界注入排量分别与油藏地质参数、蒸汽注入参数、隔热管参数之间分别对应的分布关系；
通过所述环空氮气临界注入排量与油藏地质参数、蒸汽注入参数、隔热管参数之间分别对应的分布关系，对所述环空氮气临界注入排量的计算模型进行优化；
根据优化后的所述环空氮气临界注入排量的计算模型，确定所述注蒸汽热采井在临界条件下的环空氮气的注气排量；
根据所述注蒸汽热采井在临界条件下的环空氮气的注气排量与环空阻隔面积之间的分布关系，确定阻隔装置的封隔外径；
将具有确定的封隔外径的所述阻隔装置套装在隔热管上，以实现对套管的隔热控制。
需要说明的是，上述关于计算机可读存储介质或计算机设备所能实现的功能或步骤，可对应参阅前述方法实施例中，服务端侧以及客户端侧的相关描述，为避免重复，这里不再一一描述。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种高效隔热控制方法，其特征在于，包括：
根据注蒸汽热采井的油藏地质参数、井型、蒸汽注入参数、隔热管参数，确定环空氮气临界注入排量的计算模型；
根据套管和隔热管之间的环空区域的氮气注入量，获取环空氮气临界注入排量；
获取所述环空氮气临界注入排量分别与油藏地质参数、蒸汽注入参数、隔热管参数之间分别对应的分布关系；
通过所述环空氮气临界注入排量与油藏地质参数、蒸汽注入参数、隔热管参数之间分别对应的分布关系，对所述环空氮气临界注入排量的计算模型进行优化；
根据优化后的所述环空氮气临界注入排量的计算模型，确定所述注蒸汽热采井在临界条件下的环空氮气的注气排量；
根据所述注蒸汽热采井在临界条件下的环空氮气的注气排量与环空阻隔面积之间的分布关系，确定阻隔装置的封隔外径；
将具有确定的封隔外径的所述阻隔装置套装在隔热管上，以实现对套管的隔热控制。
2.根据权利要求1所述的高效隔热控制方法，其特征在于，所述油藏地质参数包括油藏压力和油藏埋深；所述获取所述环空氮气临界注入排量与油藏地质参数之间的分布关系，包括：
若所述井型为定向井，则所述环空氮气临界注入排量与油藏压力之间的分布关系的计算公式为：
Q＝0.3959P2+0.8807P+171.81；
若所述井型为水平井，则所述环空氮气临界注入排量与油藏压力之间的分布关系的计算公式为：
Q＝0.551P2+0.8866P+214.36；
若所述井型为定向井，则所述环空氮气临界注入排量与油藏埋深之间的分布关系的计算公式为：
Q＝-7×10-8L3+0.0004L2-0.6473L+574.49；
若所述井型为水平井，则所述环空氮气临界注入排量与油藏埋深之间的分布关系的计算公式为：
Q＝-1×10-7L3+0.0005L2-0.9096L+759.06；
其中，Q为环空氮气临界注入排量，Nm3·h-1；P为油藏压力，MPa；L为油藏埋藏深度，m。
3.根据权利要求2所述的高效隔热控制方法，其特征在于，所述蒸汽注入参数包括注入排量和蒸汽干度；所述获取所述环空氮气临界注入排量与蒸汽注入参数之间的分布关系，包括：
若所述井型为定向井，则所述环空氮气临界注入排量与注入排量之间的分布关系的计算公式为：
Q＝0.92q2+13.244q+171.81；
若所述井型为水平井，则所述环空氮气临界注入排量与注入排量之间的分布关系的计算公式为：
Q＝1.2512q2+14.797q+759.06；
若所述井型为定向井，则所述环空氮气临界注入排量与蒸汽干度之间的分布关系的计算公式为：
Q＝0.0874X2+6.8416X+316.91；
若所述井型为水平井，则所述环空氮气临界注入排量与蒸汽干度之间的分布关系的计算公式为：
Q＝0.1223X2+10.368X+461；
其中，Q为环空氮气临界注入排量，Nm3·h-1；q为注入排量，t·h-1；X为蒸汽干度，％。
4.根据权利要求1所述的高效隔热控制方法，其特征在于，所述隔热管参数包括导热系数；所述获取所述环空氮气临界注入排量与隔热管参数之间的分布关系，包括：
若所述井型为定向井，则所述环空氮气临界注入排量与导热系数之间的分布关系的计算公式为：
Q＝-4×106a3+523000a2-21459a+470.7；
若所述井型为水平井，则所述环空氮气临界注入排量与导热系数之间的分布关系的计算公式为：
Q＝-8×106a3+864750a2-31910a+629.9；
其中，Q为环空氮气临界注入排量，Nm3·h-1；α为导热系数，w·m-1·K-1。
5.根据权利要求3所述的高效隔热控制方法，其特征在于，所述通过所述环空氮气临界注入排量与油藏地质参数、蒸汽注入参数、隔热管参数之间分别对应的分布关系，对所述环空氮气临界注入排量的计算模型进行优化，包括：
若所述井型为定向井，则对所述环空氮气临界注入排量的计算模型进行优化的计算公式为：
Q＝506.76+0.39P2+0.87P+0.94q2+13.53q+0.084X2-6.53X-4.91×10-8L3+2.8×10-4L2-0.454L-3.95×106α3+5.19×105α2-2.12×104α；
若所述井型为水平井，则对所述环空氮气临界注入排量的计算模型进行优化的计算公式为：
Q＝753.8+0.51P2+0.84P+1.26q2+14.9q+0.11X2-9.56X-6.41×10-8L3+3.21×10-4L2-0.583L-6.86×106α3+7.42×105α2-2.74×104α；
其中，Q为环空氮气临界注入排量，Nm3·h-1；P为油藏压力，MPa；L为油藏深度，m；X为蒸汽干度，％；q为注入排量，t·h-1；α为导热系数，w·m-1·K-1。
6.根据权利要求1所述的高效隔热控制方法，其特征在于，所述注蒸汽热采井在临界条件下的环空氮气的注气排量与环空阻隔面积之间的分布关系的计算公式为：
其中，Q1为在临界条件下的环空氮气的注气排量，Nm3/h；Q为无阻隔条件下的临界氮气排量，Nm3/h；A1为环空面积，m2；A2为环空阻隔截面积，m2。
7.根据权利要求6所述的高效隔热控制方法，其特征在于，所述根据所述注蒸汽热采井在临界条件下的环空氮气的注气排量与环空阻隔面积之间的分布关系，确定阻隔装置的封隔外径，包括：
根据所述注蒸汽热采井在临界条件下的环空氮气的注气排量，确定所述阻隔装置的环空阻隔面积；
根据所述阻隔装置的环空阻隔面积，确定所述阻隔装置的封隔外径。
8.一种高效隔热控制装置，其特征在于，包括：
模型确定模块，用于根据注蒸汽热采井的油藏地质参数、井型、蒸汽注入参数、隔热管参数，确定环空氮气临界注入排量的计算模型；
第一获取模块，用于根据套管和隔热管之间的环空区域的氮气注入量，获取环空氮气临界注入排量；
第二获取模块，用于获取所述环空氮气临界注入排量分别与油藏地质参数、蒸汽注入参数、隔热管参数之间分别对应的分布关系；
模型优化模块，用于通过所述环空氮气临界注入排量与油藏地质参数、蒸汽注入参数、隔热管参数之间分别对应的分布关系，对所述环空氮气临界注入排量的计算模型进行优化；
注气排量确定模块，用于根据优化后的所述环空氮气临界注入排量的计算模型，确定所述注蒸汽热采井在临界条件下的环空氮气的注气排量；
封隔外径确定模块，用于根据所述注蒸汽热采井在临界条件下的环空氮气的注气排量与环空阻隔面积之间的分布关系，确定阻隔装置的封隔外径；
隔热控制模块，用于将具有确定的封隔外径的所述阻隔装置套装在隔热管上，以实现对套管的隔热控制。
9.一种计算机设备，其特征在于，包括：
一个或多个处理器；
存储器；
以及一个或多个程序，其中一个或多个程序被存储在所述存储器中，并且被配置成由所述一个或多个处理器执行，所述程序包括用于执行如权利要求1至7任一项所述的高效隔热控制方法的指令。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，包括与车载导航装置结合使用的计算机程序，所述计算机程序可被处理器执行以完成如权利要求1至7任一项所述的高效隔热控制方法。
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2022
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Non-Patent Citations (1)
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|---|
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN115217453B (zh) | 2023-05-05 |
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