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我国稠油资源分布广泛,在稠油热力开采实践和理论研究中,目前水平井注汽过程的研究对单场作用下研究机理和已经比较成熟,石油领域对多场耦合的研究也已经有了一定的进展,但是还没有人真正提出合适的根据两场协同耦合作用研究稠油热采水平井的方法。
本文基于COMSOL,有限元分析软件,以渗流力学、流体力学、传热学、数值分析和有限元等理论为指导,通过数学建模和MATLAB编程求解,依次建立和求解了水平井垂直井段,水平井段以及油藏热流耦合的数学模型,对注蒸汽水平井两场,温度场和渗流场的耦合作用规律进行了有益的探索,取得了如下主要成果:
1、基于传热与流体运动形态分类,对水平井垂直井段与水平段注汽管柱内高温饱和水蒸汽的流动与参数变化规律建立了相对统一的数学模型,热力学分析结果表明其适用于垂直井段和水平井段两相流流动。
2.建立了注蒸汽垂直井段井筒温度、井简压力、和蒸汽干度的计算方法,该方法考虑到了变井口条件中的注汽速率和注汽压力的关系。
3.对胜利油田的单113-平1注汽数据进行实例计算,结果表明,井口压力随注汽时间变化基本与井底压力随注汽时间变化趋势一致;井筒沿程压力随井深增加呈线性递增关系;井筒沿程干度随井深增加而减小,为实际生产提供依据。
4、本文通过全耦合的热.流两场耦合模型分析研究了稠油热采过程中参数的演化与相互耦合机制,采用COMSOL有限元软件对耦合模型方程进行有限元求解,对热采油藏注蒸汽过程的模拟结果与实际吻合较好。