毕业论文_重力热管稠油井井筒节能技术.doc文档36页全文在线看 ㊣ 精品文档 值得下载

用重力热管井筒节能技术。

这项技术充分利用井底产液的热能，通过热管的热量储蓄和传导作用，将井筒下部的部分热能传递给井筒上部管段的流体。

本文基于重力热管工作原理，结合井筒传热模型及耦合热管传热理论建立井筒温度压力计算模型，利用四阶法和算法得到井筒流体的温度和压力分布，并编制了计算程序。

计算结果表明，采用热管可以使井口流体温度提高接近，当改变热管及井筒参数时，提高的温度会更多。

关键词重力热管井筒传热模型温度分布压力分布四阶方法算法中国石油大学华东本科毕业设计论文中国石油大学华东本科毕业设计论文第章前言国内发展现状存在的问题热管井筒降粘原理论文主要内容第章热管换热器热管的发展及现状热管的工作原理热管的特性热管的传热极限重力热管重力热管的传热简析各段平均换热系数热管改善井筒流体温度分布原理第章热管井筒降粘技术井筒物理模型井筒温度场计算井筒压力场计算物性参数和流动参数的计算数值求解第章计算实例及分析油井生产的基础数据有热管和无热管时流体温度井筒流体压力场不同产量下井筒产液温度不同热管内径产液温度不同热管长度下产液温度中国石油大学华东本科毕业设计论文井底温度不同时产液温度不同热管下入深度时产液温度工质在不同定性温度下产液温度原油物性的影响产量为时，有无热管条件井筒产液温度安全长度比优化充液率热管的传热极限第章结论致谢参考文献附录第章前言第章前言国内发展现状稠油油藏以其储集层中饱含高粘度重质原油或天然沥青而区别于般油藏。

重质原油由于粘度高，在油层中流动性能差，因此高质原油的高效率的开采比较困难。

从世纪初热力采油已逐渐成为开采这类原油的有效方法。

稠油分布范围广，由于蕴藏有巨大的稠油资源量而被世界各产油国所重视，随着热力开采技术的发展，开采规模在逐步扩大，产量在不断增长，稠油热采在石油工业中已经占有重要的位置。

在这类油田开发过程中，我国大多采用蒸汽驱蒸汽吞吐等热采工艺和化学驱的方法使得更多的原油流向井底，但在井筒举升的过程中，原油的黏度受温度的影响很大，因此井筒伴热方法在稠油开发中得到广泛的应用。

目前常用的井筒伴热方法主要有热流体循环法和电加热法两种。

这两种方法在井筒伴热过程中均获得很好的效果，但都有缺陷。

能耗大成本高，在生产运行中常出现电缆故障电加热抽油杆故障及控制柜故障等复杂问题。

重力热管是种新兴的井筒伴热方式，其最大的优点就是节约能源，另外还具有结构简单无需维护自行运转等特点。

针对热管在采油中的广泛应用，年李菊香等提出了采油井井筒内的热管利用可行性理念。

近期国内马春红吴晓东毕勇刘永建等人对重力热管伴热改善井筒热损失技术进行了初步探索，在华北油田进行了实验，并获得成功。

但其根空心抽油杆作为根热管，这会使热管产生携带极限，影响热管的正常工作。

本文主要计算根抽油杆作为多个热管时对井筒流体温度产生的影响，并分析热管参数油田产量井底温度等因素对热管作用的影响。

存在的问题由于井下深度通常在几千米左右，原油外运管道距地面的深度也很大，因而热管的长度将会很长，如将原油直接抽至外运管道，热管的长度将会很长。

由空心抽油杆制成的重力热管，其超长特性是在热管研究和应用领域未曾遇到的新问题，不仅其内部工质的两相流可能遇到各种难以克服的阻力和障碍，而且热管内部填充的工质本身会承受由其自重而产生很高的静液柱压力。

在这样高的压力下，工质能否产生沸腾和蒸发还有待于确定。

为了避免热管工作时可能会出现携带现象而选择了较大管径的管材作为热管壁，在不增加抽油机负荷的前提下，输油管的管径也随之增大。

由于热管很长，因而管内工作介质的蒸汽流动阻力增大，从而引起热管冷却段内第章前言的蒸汽压降低，使冷却段内的蒸汽温度低于加热段内的蒸汽温度，引起热管内部蒸汽温度的非均匀性，或者热管内蒸汽可能难以流到终点。

热管井筒降粘原理在稠油开采中，由于粘度较大以及粘度对温度的敏感特性，稠油生产井中的产出液由井底流向井口的过程中由于散热降温而造成流动阻力急剧增加，流动性变差，特别是在近井口地带易出现滞留堵塞，抽油机负荷过载，影响油井正常生产。

采用虹吸管热管井筒热能技术是种新兴的井筒伴热方式，这项技术充分利用井底的高品位热能，通过热管的热量储蓄和传导作用，将井底流体的部分热能传递给近井口管段的流体，起到均衡井筒温度场，减小传热损失，提高井口原油温度的作用，防止井口流体冷凝，减小流动阻力，从而实现低能耗加热井筒流体。

重力热管与普通热管最大的区别在于重力热管没有吸液芯，冷凝工质靠重力回流到蒸发段，因此决定了重力热管的热源必然在冷源的下部。

重力热管伴热采油方式，是指抽油机井中的空心抽油杆经过特殊加工处理后，再添加工作液抽空密封连接制成超长重力热管，然后安装在井筒内，形成热管生产井。

在重力热管井中，井筒底部的高温流体和上部低温流体为重力热管的工作提供了连续的热源和冷源。

在吸热段，油井底部的高温流体将热量传递给热管，热管内液态工质不断吸收产出液的热量，液态工质逐渐蒸发，大量的热量由蒸汽以潜热形式携带到上部热管空间在平衡段，热管管壁温度与井筒内流体温度相等，两者之间无热量传递，此段在设计中可省略。

在放热段，流体沿井筒向上流动时热量不断散失，温度降低，热管管壁温度高于井筒内流体温度，热管内蒸汽遇冷开始凝结为液体，放出大量潜热。

这些热量传递给给井筒内的流体使其不断升温。

液态工质靠重力沿管壁向下流动，进入下循环相变过程。

热管内的工质不断吸热汽化冷凝放热，将下部流体的热量通过热管传递给上部流体，在不消耗外来能量的情况下，提高了近井口产出液的温度，提高了近井口井筒内流体的流动能力。

论文主要内容调研国内外用于井筒降粘伴热的热管技术，分析其研究现状和存在的问题热管节能条件下井筒中流动与传热规律研究基于虹吸热管吸收井底产液热量，并将热量传给上部流体的作用，建立热管和流体在井筒中的流动传热方程并求解，确定井筒中压力温度分布规律热管参数对井筒流体温度压力分布的影响分析热管尺寸和工艺参数对井筒产液温度和压力的影响，优化热管结构尺寸和生产数。

第章热管换热器第章热管换热器热管的发展及现状热管及由此而构成的热管热交换器作为种新型的高效热交换器，其传热能力是铜的数百倍，比普通金属高几百倍至数千倍，有热超导体之称。

热管可用于空间技术，也可为电子工业所采用，用来冷却电子管半导体元件和集成电路板等电子元件，并用于机械电机部件的冷却。

世纪年代热管应用于医用手术刀，随后应用的新领域是能源工程，用于节约能源和新能源的开发。

国外用于余热回收和空调的热管换热器已部分商品化，并开展了热管技术在太阳能和地热方面的研究。

年，我国第根自制钠热管成功的投入运行，接着研制了以氨水导热油为工质的热管，之后从航天技术到民用工业，热管技术都取得进展并获得应用。

年代以来，我国的热管研究和开发重点放在节能和能源的综合利用，相继开发了热管气气换热器热管气水换热器热管蒸汽发生器高温热管蒸汽发生器等热管产品。

当前热管技术已日趋成熟，由热管组成的热管换热器具有传热效率高结构紧凑流体阻损小，有利于控制露点腐蚀等优点。

当前我国热管技术发展有两大主题是推广应用，将现有较为成熟的热管产品标准化系列化规范其设计制造检测质量，使之成为工业生产的常规设备，从而深入推广热管技术的应用二是开发研究，充分发挥热管技术的特点，综合其他学科，近步开发研究新型高效传热传质设备，使些传统设备发生变革，提高系统的安全可靠性和效率。

热管的工作原理热管由管壳吸液芯或称管芯和传递热能的工作液体工质等组成的个高真空封闭系统。

热管工作时，让其端置于较高温度流体处，而让另端置于较低温度流体处，传热现象便开始产生。

热流由高温流体首先穿过金属管壁传给吸液芯，吸液芯内的工作液体受热开始蒸发，蒸汽向热管的另端流动。

由于热管的另端置于低温流体处，所以当气体到达另端时便开始冷凝成液体，同时热量由气体传给吸液芯及金属管壁，进而传给热管外部的低温流体。

冷凝后的流体因毛细作用自冷凝部分又流回了蒸发部分，如此流体循环不息，热量便由高温处传到了低温处，这便是热管的传热原理。

因为热管内的蒸发和冷凝现象在几乎相同的气压下进行，管内的温差非常小。

热管两端外壳的温差主要由于管内外壁面的热传导，热量经过毛细物体由工作液到气体所第章热管换热器致。

总之，热管在结构和原理上最突出的点是毛细物体及毛细现象的应用。

由于毛细现象的作用，在冷凝部分的液体不需外力的作用而流回到蒸发部分，这是热管成为个完全而没有活动零件的导热装置。

管壳是由高导热率耐压耐热应力的材料制造的能承受定压力的完全密闭的管状容器，内部空腔抽成真空，真空度般为。

管壳材料的选择，取决于热管内充装的工质和工作环境情况。

吸液芯是紧贴管壁由毛细多孔结构的材料制成，般为金属丝网或烧结的金属粉末多孔陶瓷以衬里形式贴紧内壁以减小接触热阻，吸液芯方面把工质液体分布到整个管壳内壁面，另方面提供冷凝液回流的方式和动力。

液态工质是热管工作时传递热量的工作介质，要求有较高的气化潜热导热系数密度较低的粘度熔点和适当的沸点这些对流动和传热都有好处。

热管按照各部分的功能分为三段从外界吸收热量的端为蒸发段，中间段为绝热段，向外界散发热量的端为冷凝段。

当蒸发段受热时，毛细材料中的液体自热源吸热蒸发产生蒸汽，蒸汽在压差的作用下沿中间通道高速流向另端冷凝段，蒸汽在蒸发段向冷源放出潜热后冷凝成液体，液体工质在管芯毛细压力和重力等的回流动力作用下，再沿毛细多孔材料返回蒸发段，如此循环往复，将热量从端传到另端。

热管的特性具有极高的导热性。

具有热流密度变换能力。

具有低热阻的等温面。

热流方向的可逆性。

热二极管与热开关特性。

恒温特性。

对环境的广泛适应性。

可远距离传热。

热管的传热极限黏性极限声速极限携带极限毛细极限冷凝极限沸腾极限连续流动极限冷冻启动极限重力热管重力