注蒸汽热力采油2

第一章注蒸汽热力采油简介章节第二章油藏岩石与流体的热物理性质第三章注蒸汽系统热损失第四章蒸汽吞吐井动态预测第五章蒸汽驱产量预测第六章蒸汽驱物理模拟和数学模拟§1水蒸汽热力学特征（介质）§2油藏岩石的热物理性质（岩石）§3油藏流体热物理性质§4油藏岩石、流体的热效应§5稠油油藏的渗流特征第二章油藏岩石与流体的热物理性质§1水蒸汽热力学特征（介质）水和水蒸汽具有适宜的热力学参数和稳定的化学性质等优点，成为热力采油中的理想载体。一、饱和水蒸汽当加热冷水时，动能较大的分子逸出液面变成水蒸汽分分子液态水变化气态（汽化），同时会有蒸汽水分子撞回到液面而凝结为水（液化），当这两种速度相等时，系统处于动态平衡，此时的状态称为饱和状态。处于饱和状态的水蒸汽和水的混合物称为湿蒸汽。湿蒸汽中所含饱和蒸汽的质量分数叫干度。§1水蒸汽热力学特征（介质）1.饱和温度和饱和压力系统饱和状态下的温度温度和压力称饱和温度和饱和压力。对应于一定的饱和温度必须有一定的饱和压力。满足：8.1794.195225.0PT饱和水蒸汽的临界压力为22.12MPa，临界温度为374.15ºC。2.饱和水蒸汽的焓及潜热当水从冰点温度加热到某一压力下的饱和温度时所吸收的热量称为该饱和温度下的饱和水的焓或“显热”，其关系为：§1水蒸汽热力学特征（介质）232410315.73.1302107765.8095.4TTTTHw)240(0CT)240(0CTwH—饱和水的热焓，J/g饱和水变成同条件下干饱和蒸汽所吸收的热量称为汽化潜热。干饱和蒸汽的热焓先随饱和压力的升高而增大，然后随饱和压力的升高而降低，当饱和压力为3MPa时，达到最大，其关系式为：2.36107.388.112500TTHSSH—干饱和蒸汽的热焓，J/g汽化潜热焓为干饱和蒸汽的热焓与饱和水的热焓之差，其随压力增加而减小，其关系为：§1水蒸汽热力学特征（介质）WSVHHTL38.015.374273VL—汽化潜热，J/g注：当系统达到临界状态时，汽化潜热为零。3.饱和水及饱和蒸汽密度饱和水的密度为：26510063.310615.49967.0TTW饱和蒸汽的密度为：)15.273(196.2TZPSS§1水蒸汽热力学特征（介质）SZ—饱和水蒸汽的压缩因子，无因次3826410663.11098.210461.4012.1TTTZS由于密度和比容是互为倒数，因此饱和水蒸气的比容为：4.饱和水及饱和蒸汽的粘度饱和水的粘度为：7597.478.11743TTw§1水蒸汽热力学特征（介质）饱和蒸汽粘度为：41037.8836.0Tswswsvxxvv1)(wsv—饱和蒸汽（水）的比容，cm3/gx—蒸汽干度，小数5.热力学特征作为加热油层的流体介质，在相同条件下，干饱和蒸汽的物理热性明显优于饱和水，当质量流量相同时，饱和蒸汽的含热量大，驱替体积大。湿饱和蒸汽的热焓等于饱和蒸汽的热焓与蒸汽干度加权的汽化热之和，即：§1水蒸汽热力学特征（介质）vwsxLHH蒸汽干度越高，湿饱和蒸汽的热焓量越大，通常通过提高水蒸汽的干度来提高工作介质载热量的效果。§1水蒸汽热力学特征（介质）二、未饱和水蒸汽在一定压力条件下，温度低于对应饱和温度的水，称为未饱和水或冷水。根据现场实验有如下结论：⑴在相同温度下，未饱和水的热焓值随压力变化较小；⑵在同一压力下，未饱和水的热焓值随温度变化较大；⑶与饱和水蒸汽相比，未饱和水的热焓数较小。三、过热蒸汽对干饱和蒸汽继续加热，蒸汽温度将升到高于该蒸汽压力所对应的饱和温度，此时的蒸汽叫过热蒸汽。§1水蒸汽热力学特征（介质）§2油藏岩石的热物理性质（岩石）§3油藏流体热物理性质§4油藏岩石、流体的热效应§5稠油油藏的渗流特征第二章油藏岩石与流体的热物理性质§2油藏岩石的热物理性质（岩石）一、导热系数(ThermalConductivity)是指单位时间内，单位温度梯度下，单位面积所通过的热量。公制：KJ/(h·m·℃)，w/(m·℃)kcal/(h·m·℃)，英制：Btu/(h·ft·ºF)☆经验公式固结砂岩疏松砂岩☆影响因素温度压力单位：§2油藏岩石的热物理性质（岩石）☆经验公式1.固结砂岩导热系数⑴干燥固结砂岩AndndJ和SomertonWH等人通过系统实验，有如下回归关系：0536.00225.0917.0536.5588.010.0FKddmFd—导热系数，w/（m·0C）d—干燥砂岩密度，g/cm3—岩石孔隙度，小数K—岩石渗透率，10-32mF—地层电阻率系数，无因次m—胶结系数，小数注：未固结岩石胶结系数1.3，固结砂岩1.8～1.9，石灰岩为2～2.2；砂岩的导热系数范围为：0.69～3.81w/（m·0C）。§2油藏岩石的热物理性质（岩石）⑵饱和液体砂岩的导热系数①饱和一种液体3.448.033.0157.413.01drlmdfafdll—饱和液体砂岩导热系数，w/（m·0C）d—干燥砂岩导热系数，w/（m·0C）f—液体导热系数，w/（m·0C）a—空气导热系数，0.0294～0.0606w/（m·0C）)(drl—饱和液体（干燥）砂岩密度，g/cm3注：液体的导热系数大于空气的导热系数，因此饱和液体砂岩的导热系数大于高燥砂岩的导热系数。117.0o675.0w§2油藏岩石的热物理性质（岩石）⑵饱和液体砂岩的导热系数②饱和油、气、水三相液体gwgowowSSSSSSS))((gowS—饱和水（油）（气）砂岩导热系数，w/（m·0C）2.疏松砂岩导热系数⑴岩石固相导热系数☆经验公式1.固结砂岩导热系数§2油藏岩石的热物理性质（岩石）如只有石英含量，而没其它岩石矿物资料，可用如下关系：qsf8.265.1qf—石英含量，%⑵饱和地层水的岩石导热系数5.039.025.2272.1wsswSS—固相导热系数，w/（m·0C）矿物石英正长石斜长石方解石云母绿泥石导热系数,W/(m·0C)7.702.322.153.602.214.91如已知岩石矿物分析资料，可根据如下表采用重量组成加权平均计算岩石固相导热系数：§2油藏岩石的热物理性质（岩石）☆导热系数的影响因素1.温度对导热系数的影响28.1102738.139.1201074.020318.032020320TTT20—温度为20ºC的导热系数，w/（m·0C）⑴固结砂岩注：对于砂岩，温度升高，导热系数值下降。⑵疏松砂岩42.1521030.252352TT52—温度为52ºC的导热系数，w/（m·0C）§2油藏岩石的热物理性质（岩石）☆导热系数的影响因素2.压力对导热系数的影响DFCKBAp1.0510地层压缩系数ABCD高0.131.440.0930.07中0.0580.880.0450.017低0.0320.360.0230.0086⑴固结砂岩根据地质性质，地层压缩系数分为高、中、低三个等级，分别为：FKpr030.0093.04.113.01010.05⑵固结砂岩§2油藏岩石的热物理性质（岩石）☆导热系数的影响因素2.压力对导热系数的影响r—岩石密度，g/cm3注：压力升高，导热系数上升。P0P随着0P、0PKK、0PFF、§2油藏岩石的热物理性质（岩石）二、岩石比热、热容量和热扩散系数☆岩石比热(Specificheat)指单位质量的油藏岩石，温度升高10C所需要的热量，也称比热容。实验条件下，定容比热：mHTQCP00oQ—电能，KJm—试样质量，Kg0H—量热器空当量，Kg/ºC矿场经验：TCR410797.9813.0PC—定压比热容，KJ/（Kg·ºC）RC—岩石比热容，KJ/（Kg·ºC）岩样砂岩粉砂岩页岩灰岩细砂粗砂比容热，Ｊ／（g·ºＣ）0.7660.8540.8040.8460.7660.766部分干燥岩样的比热容：§2油藏岩石的热物理性质（岩石）二、岩石比热、热容量和热扩散系数☆岩石的热容量(Thermalcontent)指单位体积的油藏岩石，温度升高10C所需要的热量。与比热容有如下关系：CMR油藏热容量与岩石基质和其中的流体的热容量相关。因此饱和油、气、水三相流体的油藏岩石热容量为：gggg1106))()((gwoRC—岩石（油）（水）（气）比热容，KJ/（Kg·ºC）R—岩石密度，g/cm3§2油藏岩石的热物理性质（岩石）二、岩石比热、热容量和热扩散系数☆岩石的热扩散系数(ThermalDiffusioncoefficient)指单位时间内热扩散的面积，也可定义为导热系数与热容量之比。RM岩样砂岩粉砂岩页岩灰岩细砂粗砂α0.7660.8540.8040.8460.7660.766部分干燥岩样的热扩散系数：§2油藏岩石的热物理性质（岩石）三、岩石的热膨胀系数（Thermalexpansion）指恒定压力条件下，温度每升高1℃，物质体积的变化率，可表示为：PPvv1油藏系统中，原油的热膨胀系数最大，其值大约是水的3倍，岩石的10倍，岩石的热膨胀系数在10×10-6ºC-1左右。§1水蒸汽热力学特征（介质）§2油藏岩石的热物理性质（岩石）§3油藏流体热物理性质§4油藏岩石、流体的热效应§5稠油油藏的渗流特征第二章油藏岩石与流体的热物理性质§3油藏流体热物理性质一、原油的导热系数ooT/00054.0101172.0CTCo002000,95.078.0—原油相对密度，无因次o注：饱和有机物的导热系数，随温度的升高而减小。二、饱和水及饱和蒸汽的导热系数饱和水513410372415.273103716.315.2731022766.715.27310051.615.2731041233.215.27304436.051153.3TTTTTw§3油藏流体热物理性质饱和蒸汽513410372415.2731004511.215.2731029764.415.2731057767.315.2731046888.115.2730297429.035787.2TTTTTstMCPgg48.2186.47154.0三、天然气的导热系数—气体的比热容，J/（g·ºC）PC—气体的相对分子量M注：常温下，天然气的导热系数介于0.0035～0.00433w/（m·ºC）之间，随温度的升高，导热系数增加。§1水蒸汽热力学特征（介质）§2油藏岩石的热物理性质（岩石）§3油藏流体热物理性质§4油藏岩石、流体的热效应§5稠油油藏的渗流特征第二章油藏岩石与流体的热物理性质§4油藏岩石流体热效应一、岩石孔隙度热区冷区vhvc假设岩石总体积为vt，岩石骨架体积为vR，孔隙体积为vP，岩石热膨胀系数为βR，压缩系数为CP1.孔隙体积热效应油藏热区岩石有热效应和压缩效应，冷区仅压缩效应iRRiRTT1T当温度则温度变化后的孔隙度为：iT时，岩石骨架密度为：TRRi1（1）§4油藏岩石流体热效应将（1）、（3）代入（2）得：tRttPvvvvv而又∵RiRiRRvv（质量守衡）∴RRiRiRvv（