致密气井筒热流耦合高压气水两相温度场动态特性

来源：机床与液压杂志2024年第22期北京时间：

作者：刘春花，刘新福，郝忠献，黄守志，李明

单位：中国石油大学（华东） 机电工程学院；青岛理工大学工业流体节能与污染控制教育部重点实验室；中国石油勘探开发研究院；中国石油勘探开发研究院；中石化（大连）石油化工研究院有限公司

摘要：分析井筒气水两相管流温度的动态分布对保障致密气井连续稳定安全开采和实现智能计产具有重要意义。综合井筒流体、油管、环空、套管、水泥环和地层之间热流耦合传热，将井筒流体的焓、焦耳-汤姆逊系数、温度梯度、传热速率等热力学和两相流动力学进行统一，提出适用于致密气井筒气水两相流态温度场分布预测方法，从而通过数值模拟和井场测试更全面和准确地分析致密气井筒温度分布随产量、管径、地层温度、导热率等动态变化情况。结果表明：在气水两相流热耦合作用下，提高致密气井产量、缩小油管内径、提升地层温度和降低地温梯度会增大井筒内单位质量流体承载的热量，并有助于井筒保温和有效抑制水合物的生成，且深井处井底温度的影响较大；改变油管、环空和套管以及水泥环导热率会影响井筒传热系统的总热阻、松弛距离与无因次时间，并改变井筒整体温度的分布；与产量和地层温度相比，总传热系数对井筒温度的影响较小。

关键词：智能计产;致密气井;气水两相流;热流耦合;温度场分布

基金资助：国家自然科学基金面上项目（52074161;52005281）；泰山学者工程专项（tsqn202211177）；山东省高等学校青创人才引育计划（2021-青创-30613019）；山东省自然科学基金面上项目（ZR2022ME173）