油管外伴热电缆井筒伴热体系

  产液沿井筒回升时，温度逐步降落。因为电缆紧贴油管外壁，传热杰出，同时电缆厚度不大，可疏忽其热阻，并以为油管壁暖和电缆温度不异。在井筒上取长为dl的微元段，其能量均衡方程组为
 

  边境前提：l= lF，T=TF.

  式中，W为产液的水当量，W/ ℃；T为产液温度， ℃； l为井筒长度，m；Tw1和Tw2为油管、套管壁温，℃； ql为电缆伴热功率(对恒功率电缆为常数，对自控温电缆由电缆温度按照自控温电缆的功率温度特征曲线求得)，W/m；kl1和kl3为产液与油管管壁间和油管管壁与地层间的传热系数，W/(m·℃)；Te为原始地层温度，℃； Rle为地层热阻，m·℃/W；lF为井底深度，m； TF为井底产液温度，℃.式(1) 中的各系数是温度和压力的函数。这就决议了求解进程的迭代性子。接纳数值体例求解，得出各温度的数值计较式：
  

  式中， i为井筒节点序号。
  详细计较步骤以下：
  (1)给各温度赋初值；
  (2)计较产液的水当量；
  (3) 计较对流换热系数和环空当量导热系数；
  (4) 计较各传热系数；
  (5) 自下而上顺次计较各个节点处的产液温度；
  (6) 计较油管和套管的壁温；
  (7) 对恒功率伴热体系， 以相邻两次迭代计较的产液温度之间的差值作为迭代精度节制变量。
  对自控温伴热体系， 以相邻两次迭代计较的产液温度之间的差值和油管壁温之间的差值配合作为迭代精度节制变量。若知足迭代精度请求， 则温度场计较终了。

  空心杆井筒恒功率电伴寒带
  其能量均衡方程组为：
  式中，kl，kl1和kl3别离为产液与地层间、产液与油管管壁间和套管管壁与地层间的传热系数，W/(m·℃)。
  鄙人泵深度之上，kl的抒发式为
 

  鄙人泵深度之下，kl为
 

  鄙人泵深度之上，kl1为
 

  油管外壁与地层间的传热体系kl3为
 

  式中，d1和d2别离为油管的内、外径，m；d3和d4别离为套管的内、外径，m；α1为产液与管壁间的对流换热系数，W/(m2·℃) ；λt和λc别离是油管、套管的导热系数，W/(m·℃) ；λe为环空当量导热系数，W/(m·℃)；Rle为从套管外壁面至地层无限远处的无界导热热阻，℃/ W。
  令方程组(3)中ql=0，便可求得惯例采油时的温度场。油井产量越低，原油沿井筒回升时温度降落得越快。对高含蜡原油，井中的产液温度必须高于原油析蜡点。按照惯例采油时产液沿井筒的温度散布和产液最高温度请求，便可肯定出公道的伴热深度。对恒功率伴热体系，起首按照井筒最低节制温度(析蜡点) 优化电伴热功率，而后阐发该状况下的抽汲工况是不是能保障油井一般出产，若不能则再增添伴热功率，直至求出最好的伴热功率。
对自控温电伴热体系，按照三相用电的请求，各相负载必须不异能力保障电流均衡。按照井筒伴热电缆的特色， 请求三段的加热功率不异。计较成果标明，三段的长度自上而下顺次增大，申明伴热功率随深度增添而减小， 表现了自控温伴热电缆的自控温特征。

井筒电伴热计较成果
  计较前提以下：井深2258m，下泵深度1482m，泵径01044m，冲程310m ，冲次5次/min；产油量12t/d，含水2518%，油气比17，在50℃下脱气原油的粘度为3430mPa·s；井底油温为原始地层温度，动液面深度为800m。
 

  (1) 节制井口油温为析蜡点温度50℃，以油管外恒功率电伴寒带体系为例，不火伴热功率下产液的温度散布和抽油工况阐发成果以下图和下表所示。惯例采油井口油温为2417℃，抽油机负荷太大，没法一般出产。增添电伴热强度降落了悬点最大载荷和杆柱折算应力，进步了悬点最小载荷和临界抽汲速率，进而改良了抽油装备的任务前提。
 

  (2) 差别电伴热体例的节能成果阐发见下表。以油管外恒功率电伴热体系为比拟基准，各类伴热体系均到达不异的井口油温。
 

  计较成果标明，接纳油管外自限温电伴寒带能够节电1016%，空心杆电伴热效力最高，能够节电2615%。对自控温电伴热，要想进一步进步节能成果，关头在于自控温伴热电缆自身的功率2温度特征曲线要知足必然的请求。

  信息援用：电伴热、电伴寒带、伴热电缆