本發(fā)明涉及石油測(cè)井技術(shù)領(lǐng)域，是一種用于考慮井筒結(jié)構(gòu)情況下注蒸汽井井筒總傳熱系數(shù)計(jì)算方法。

背景技術(shù)：

注蒸汽熱力開采稠油可降低稠油黏度，改善流度比，降低殘余油飽和度，提高驅(qū)油效率。稠油注蒸汽熱采過程中，由于井筒內(nèi)流體與地層之間存在溫差，必定存在井筒向地層的熱量擴(kuò)散，計(jì)算注蒸汽井井筒內(nèi)蒸汽熱力參數(shù)，可以提出減少蒸汽熱量損失的措施，在計(jì)算注蒸汽井井筒內(nèi)蒸汽熱力參數(shù)的過程中，注蒸汽井井筒總傳熱系數(shù)的計(jì)算是必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)。

在稠油注蒸汽井井筒總傳熱系數(shù)計(jì)算方法中，現(xiàn)有技術(shù)是通過修正常規(guī)總傳熱系數(shù)進(jìn)行處理，雖然會(huì)使計(jì)算以及程序的編制得到簡化，但這種簡單的修正帶來的誤差得不到有效的控制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，本發(fā)明的目的是一種注蒸汽井井筒總傳熱系數(shù)計(jì)算方法，利用該方法能夠考慮多種井筒結(jié)構(gòu)對(duì)井筒傳熱系數(shù)的影響，使計(jì)算出的注蒸汽井井筒總傳熱系數(shù)更加符合實(shí)際情況。

為達(dá)到上述目的，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N注蒸汽井井筒總傳熱系數(shù)計(jì)算方法，包括：

將井筒從井口至喇叭口按照預(yù)定規(guī)則分割成多個(gè)井筒單元；

獲取多個(gè)所述井筒單元的結(jié)構(gòu)參數(shù)；

根據(jù)所述結(jié)構(gòu)參數(shù)按照預(yù)定算法計(jì)算每個(gè)所述井筒單元的井筒總傳熱系數(shù)。

優(yōu)選的，所述預(yù)定規(guī)則包括：沿著井筒按照井筒結(jié)構(gòu)的變化，依據(jù)不同井筒結(jié)構(gòu)的長度進(jìn)行分段。

優(yōu)選的，多個(gè)所述井筒單元包括：普通隔熱油管段、隔熱油管接箍段、伸縮管段、封隔器段、喇叭口段。

優(yōu)選的，所述結(jié)構(gòu)參數(shù)包括：每個(gè)普通隔熱油管段長度Lyi、每個(gè)隔熱油管接箍段長度Ljgi、伸縮管段長度Lssg、每個(gè)封隔器段長度Lfgqi、喇叭口段長度Llbk、普通隔熱油管導(dǎo)熱系數(shù)λ_tub、絕熱層材料導(dǎo)熱系數(shù)λ_ins、隔熱油管節(jié)箍視導(dǎo)熱系數(shù)λ_jg、伸縮管視導(dǎo)熱系數(shù)λ_ssg、封隔器視導(dǎo)熱系數(shù)λ_fgq、喇叭口視導(dǎo)熱系數(shù)λ_lbk、套管導(dǎo)熱系數(shù)λ_cas、水泥環(huán)導(dǎo)熱系數(shù)λ_cem、隔熱油管內(nèi)管內(nèi)半徑r₁、隔熱油管內(nèi)管外半徑r₂、隔熱油管外管內(nèi)半徑r₃、隔熱油管外管外半徑r₄、隔熱油管接箍外半徑r₄′、伸縮管外半徑r₄″、喇叭口開口端內(nèi)半徑r₁′、喇叭口壁厚h₁、套管內(nèi)半徑r_ci、套管外半徑r_co、水泥環(huán)外緣半徑r_h、隔熱油管外壁黑度ε₄、伸縮管外壁黑度ε₄″、喇叭口外壁黑度ε″′、隔熱油管節(jié)箍外壁黑度ε₄′、套管內(nèi)壁黑度ε_ci。

優(yōu)選的，所述預(yù)定算法包括隔熱油管段井筒總傳熱系數(shù)的計(jì)算公式，該計(jì)算公式為：

上式中，U為隔熱油管段井筒總傳熱系數(shù)，h₁為隔熱油管內(nèi)液膜和污垢層對(duì)流換熱系數(shù)，h_c為隔熱油管段環(huán)空內(nèi)自然對(duì)流換熱系數(shù)，h_r為隔熱油管段環(huán)空內(nèi)輻射換熱系數(shù)，單位均為千卡/(平方米·小時(shí)·攝氏度)；r₁為隔熱油管內(nèi)管內(nèi)半徑，r₂為隔熱油管內(nèi)管外半徑，r₃為隔熱油管外管內(nèi)半徑，r₄為隔熱油管外管外半徑，r_co為套管外半徑，r_ci為套管內(nèi)半徑，r_h為水泥環(huán)外緣半徑，單位均為米；λ_tub為油管導(dǎo)熱系數(shù)，λ_ins為絕熱層材料導(dǎo)熱系數(shù)，λ_cas為套管導(dǎo)熱系數(shù)，λ_cem為水泥環(huán)導(dǎo)熱系數(shù)，單位均為千卡/(米·小時(shí)·攝氏度)。

優(yōu)選的，所述隔熱油管段環(huán)形空間內(nèi)輻射換熱系數(shù)h_r的計(jì)算公式如下：

上式中，ε₄為隔熱油管外管外壁黑度；ε_ci為套管內(nèi)壁黑度；T₄為隔熱油管外管外壁溫度，攝氏度；T_ci為套管內(nèi)壁溫度，攝氏度。

優(yōu)選的，所述隔熱油管段環(huán)形空間內(nèi)自然對(duì)流傳導(dǎo)系數(shù)hc的計(jì)算公式如下：

其中：

上式中，Gr為格拉曉夫數(shù)；Pr為普朗特?cái)?shù)；g為重力加速度，米/平方秒；T_an為隔熱油管段環(huán)形空間平均溫度，T_an＝(T₄+T_ci)/2，攝氏度；ρ_an為隔熱油管段環(huán)形空間流體在平均溫度T_an和壓力下的密度，克/立方厘米；β_an為隔熱油管段環(huán)形空間流體的體積熱膨脹系數(shù)，β_an＝1/T_an^*，T_an^*＝T_an+273，1/開爾文；μ_an為隔熱油管段環(huán)形空間流體在平均溫度T_an和壓力下黏度，厘泊；C_an為隔熱油管段環(huán)形空間流體在平均溫度下的熱容量，千卡/(千克·攝氏度)；λ_ha為隔熱油管段在環(huán)形空間內(nèi)的平均溫度和平均壓力下環(huán)空中流體的導(dǎo)熱系數(shù)，千卡/(平方米·小時(shí)·攝氏度)。

優(yōu)選的，所述預(yù)定算法包括隔熱油管接箍段井筒總傳熱系數(shù)的計(jì)算公式，該計(jì)算公式為：

上式中，U1′為隔熱油管接箍段井筒總傳熱系數(shù)，千卡/(平方米·小時(shí)·攝氏度)；hf′為隔熱油管接箍襯管內(nèi)壁液膜層對(duì)流換熱系數(shù)，千卡/(平方米·小時(shí)·攝氏度)；hp′為隔熱油管接箍襯管內(nèi)壁污垢層對(duì)流換熱系數(shù)，千卡/(平方米·小時(shí)·攝氏度)；hc′為環(huán)空內(nèi)自然對(duì)流換熱系數(shù)，千卡/(平方米·小時(shí)·攝氏度)；hr′為環(huán)空內(nèi)輻射換熱系數(shù)，千卡/(平方米·小時(shí)·攝氏度)；λjg為隔熱油管接箍視導(dǎo)熱系數(shù)，千卡/(米·小時(shí)·攝氏度)；r₄′為隔熱油管接箍外半徑，米；λcas為套管導(dǎo)熱系數(shù)，千卡/(米·小時(shí)·攝氏度)；r_co為套管外半徑，米；r_ci為套管內(nèi)半徑，米；λcem為水泥環(huán)導(dǎo)熱系數(shù)，千卡/(米·小時(shí)·攝氏度)；r_h為水泥環(huán)外緣半徑，米；r₂為隔熱油管內(nèi)管外半徑，米。

優(yōu)選的，所述隔熱油管接箍段環(huán)形空間內(nèi)輻射換熱系數(shù)hr′的計(jì)算公式如下：

上式中，ε4′為隔熱油管節(jié)箍外壁黑度，已知量；εci套管內(nèi)壁黑度，已知量；T4′為隔熱油管節(jié)箍外壁溫度，攝氏度；Tci為套管內(nèi)壁溫度，攝氏度。

優(yōu)選的，所述隔熱油管接箍段環(huán)形空間內(nèi)自然對(duì)流傳導(dǎo)系數(shù)hc′的計(jì)算公式如下：

其中：

上式中，ρ_an′為隔熱油管接箍段環(huán)形空間流體在平均溫度下的密度，克/立方厘米；β_an′為隔熱油管接箍段環(huán)形空間流體的體積熱膨脹系數(shù)，β_an′＝1/T_an^*，T_an^*＝T_an′+273，1/開爾文；T_an′為隔熱油管接箍段環(huán)形空間流體平均溫度，T_an′＝(T₄′+T_ci)/2，攝氏度；μ_an′為隔熱油管接箍段環(huán)形空間流體在平均溫度下黏度，厘泊；C_an′為隔熱油管接箍段環(huán)形空間流體在平均溫度下的熱容量，千卡/(千克·攝氏度)；λ_ha′為隔熱油管接箍段環(huán)形空間中流體在平均溫度下的導(dǎo)熱系數(shù)，千卡/(平方米·小時(shí)·攝氏度)。

優(yōu)選的，所述預(yù)定算法包括伸縮管段井筒總傳熱系數(shù)的計(jì)算公式，該計(jì)算公式為：

上式中，U₂′為伸縮管段井筒總傳熱系數(shù)，千卡/(平方米·小時(shí)·攝氏度)；h_f″為伸縮管內(nèi)壁液膜層對(duì)流換熱系數(shù)，千卡/(平方米·小時(shí)·攝氏度)；h_p″為伸縮管內(nèi)壁污垢層對(duì)流換熱系數(shù)，千卡/(平方米·小時(shí)·攝氏度)；λ_ssg為伸縮管視導(dǎo)熱系數(shù)，千卡/(米·小時(shí)·攝氏度)；r₄″為伸縮管外半徑，米；λcas為套管導(dǎo)熱系數(shù)，千卡/(米·小時(shí)·攝氏度)；r_co為套管外半徑，米；r_ci為套管內(nèi)半徑，米；λcem為水泥環(huán)導(dǎo)熱系數(shù)，千卡/(米·小時(shí)·攝氏度)；r_h為水泥環(huán)外緣半徑，米；r₂為隔熱油管內(nèi)管外半徑，米；r₁為隔熱油管內(nèi)管內(nèi)半徑，米；h″_r為伸縮管段環(huán)形空間內(nèi)輻射換熱系數(shù)，千卡/(平方米·小時(shí)·攝氏度)；h″_c為伸縮管段環(huán)形空間內(nèi)自然對(duì)流傳導(dǎo)系數(shù)；千卡/(平方米·小時(shí)·攝氏度)。

優(yōu)選的，所述伸縮管段環(huán)形空間內(nèi)輻射換熱系數(shù)h″_r的計(jì)算公式如下：

上式中，ε₄″為伸縮管外壁黑度，已知量；T₄″為伸縮管外壁溫度，攝氏度。

優(yōu)選的，所述伸縮管段環(huán)形空間內(nèi)自然對(duì)流傳導(dǎo)系數(shù)的計(jì)算公式如下：

其中：

上式中，T_an為環(huán)形空間流體平均溫度，T_an＝(T₄″+T_ci)/2，攝氏度。

優(yōu)選的，所述預(yù)定算法包括封隔器段井筒總傳熱系數(shù)的計(jì)算公式，該計(jì)算公式為：

上式中，U₃′為封隔器段井筒總傳熱系數(shù)，千卡/(平方米·小時(shí)·攝氏度)；λ_fgq為封隔器段視導(dǎo)熱系數(shù)，千卡/(米·小時(shí)·攝氏度)；h_f為封隔器內(nèi)壁液膜層對(duì)流換熱系數(shù)，千卡/(平方米·小時(shí)·攝氏度)；h_p為封隔器內(nèi)壁污垢層對(duì)流換熱系數(shù)，千卡/(平方米·小時(shí)·攝氏度)；r₂為隔熱油管內(nèi)管外半徑，r₃為隔熱油管外管內(nèi)半徑，r₄為隔熱油管外管外半徑，r_co為套管外半徑，r_ci為套管內(nèi)半徑，r_h為水泥環(huán)外緣半徑，單位均為米；λ_tub為油管導(dǎo)熱系數(shù)，λ_ins為絕熱層材料導(dǎo)熱系數(shù)，λ_cas為套管導(dǎo)熱系數(shù)，λ_cem為水泥環(huán)導(dǎo)熱系數(shù)，單位均為千卡/(米·小時(shí)·攝氏度)。

優(yōu)選的，所述預(yù)定算法包括喇叭口段井筒總傳熱系數(shù)的計(jì)算公式，該計(jì)算公式為：

上式中，U₄′為喇叭口段井筒總傳熱系數(shù)，千卡/(平方米·小時(shí)·攝氏度)；r₁′為喇叭口開口端內(nèi)半徑，米；r″′₄為喇叭口等效外半徑，米；h₁為喇叭口壁厚，米；λ_lbk為喇叭口視導(dǎo)熱系數(shù)，千卡/(米·小時(shí)·攝氏度)；h″′_f為喇叭口段內(nèi)壁熱系數(shù)，千卡/(平方米·小時(shí)·攝氏度)；h″′_p為喇叭口段內(nèi)壁污垢層對(duì)流換熱系數(shù)，千卡/(平方米·小時(shí)·攝氏度)；r₁為隔熱油管內(nèi)管內(nèi)半徑，米；h″′_c為喇叭口段環(huán)空內(nèi)自然對(duì)流換熱系數(shù)，千卡/(平方米·小時(shí)·攝氏度)；h″′_r為喇叭口段環(huán)空內(nèi)輻射換熱系數(shù)，千卡/(平方米·小時(shí)·攝氏度)；r₂為隔熱油管內(nèi)管外半徑，r_ci為套管內(nèi)半徑，r_co為套管外半徑，r_h為水泥環(huán)外緣半徑，單位均為米；λ_cas為套管導(dǎo)熱系數(shù)，λ_cem為水泥環(huán)導(dǎo)熱系數(shù)，單位均為千卡/(米·小時(shí)·攝氏度)。

優(yōu)選的，所述喇叭口段環(huán)形空間內(nèi)輻射換熱系數(shù)h″′_r的計(jì)算公式如下：

上式中，ε″′為喇叭口外壁黑度，已知量；T″′₄為喇叭口外壁溫度，攝氏度。

優(yōu)選的，所述喇叭口段環(huán)形空間內(nèi)自然對(duì)流傳導(dǎo)系數(shù)的計(jì)算公式如下：

其中：

上式中，T_an為環(huán)形空間流體平均溫度，T_an＝(T″′₄+T_ci)/2，攝氏度。

通過以上描述可以看出，本實(shí)施方式提供的注蒸汽井井筒總傳熱系數(shù)計(jì)算方法考慮了多種井筒結(jié)構(gòu)對(duì)井筒傳熱系數(shù)的影響，計(jì)算出的注蒸汽井井筒總傳熱系數(shù)更加符合實(shí)際情況，為注蒸汽井井筒內(nèi)蒸汽熱力參數(shù)計(jì)算提供數(shù)據(jù)支持。

參照后文的說明和附圖，詳細(xì)公開了本發(fā)明的特定實(shí)施方式，指明了本發(fā)明的原理可以被采用的方式。應(yīng)該理解，本發(fā)明的實(shí)施方式在范圍上并不因而受到限制。在所附權(quán)利要求的精神和條款的范圍內(nèi)，本發(fā)明的實(shí)施方式包括許多改變、修改和等同。

針對(duì)一種實(shí)施方式描述和/或示出的特征可以以相同或類似的方式在一個(gè)或更多個(gè)其它實(shí)施方式中使用，與其它實(shí)施方式中的特征相組合，或替代其它實(shí)施方式中的特征。

應(yīng)該強(qiáng)調(diào)，術(shù)語“包括/包含”在本文使用時(shí)指特征、整件、步驟或組件的存在，但并不排除一個(gè)或更多個(gè)其它特征、整件、步驟或組件的存在或附加。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是注蒸汽井井筒結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本申請(qǐng)一種實(shí)施方式提供的注蒸汽井井筒總傳熱系數(shù)計(jì)算方法流程示意圖；

圖3是喇叭口等效半徑示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本申請(qǐng)中的技術(shù)方案，下面將結(jié)合本申請(qǐng)實(shí)施例中的附圖，對(duì)本申請(qǐng)實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本申請(qǐng)一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒旧暾?qǐng)中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

需要說明的是，當(dāng)元件被稱為“設(shè)置于”另一個(gè)元件，它可以直接在另一個(gè)元件上或者也可以存在居中的元件。當(dāng)一個(gè)元件被認(rèn)為是“連接”另一個(gè)元件，它可以是直接連接到另一個(gè)元件或者可能同時(shí)存在居中元件。本文所使用的術(shù)語“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及類似的表述只是為了說明的目的，并不表示是唯一的實(shí)施方式。

除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語與屬于本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在本發(fā)明的說明書中所使用的術(shù)語只是為了描述具體的實(shí)施方式的目的，不是旨在于限制本發(fā)明。本文所使用的術(shù)語“和/或”包括一個(gè)或多個(gè)相關(guān)的所列項(xiàng)目的任意的和所有的組合。

通常如圖1所示，注蒸汽井井筒結(jié)構(gòu)主要由隔熱油管、隔熱油管接箍、伸縮管、套管、封隔器、喇叭口、水泥環(huán)等幾部分組成。如圖1所示中的各機(jī)構(gòu)依次為：隔熱管內(nèi)壁1、隔熱管外壁2、隔熱層3、伸縮管4、套管5、隔熱油管節(jié)箍6、水泥層7、油套環(huán)空8、封隔器9、油層10、地層11、喇叭口12。

請(qǐng)參閱圖2，本申請(qǐng)一種實(shí)施方式提供一種注蒸汽井井筒總傳熱系數(shù)計(jì)算方法，包括以下步驟：

S1、將井筒從井口至喇叭口按照預(yù)定規(guī)則分割成多個(gè)井筒單元；

S2、獲取多個(gè)所述井筒單元的結(jié)構(gòu)參數(shù)；

S3、根據(jù)所述結(jié)構(gòu)參數(shù)按照預(yù)定算法計(jì)算每個(gè)所述井筒單元的井筒總傳熱系數(shù)。

在本實(shí)施方式中，按照預(yù)定規(guī)則將井筒從井口至喇叭口分割成若干個(gè)井筒單元。其中，所述預(yù)定規(guī)則為沿著井筒按照井筒結(jié)構(gòu)的變化，依據(jù)各個(gè)結(jié)構(gòu)的長度進(jìn)行分段。

例如：第一個(gè)普通隔熱油管段長度Ly₁、第一個(gè)隔熱油管節(jié)箍段長度Ljg₁、第二個(gè)普通隔熱油管段長度Ly₂、第二個(gè)隔熱油管節(jié)箍段長度Ljg₂、…、第i個(gè)普通隔熱油管段長度Ly_i、第i個(gè)隔熱油管節(jié)箍段長度Ljg_i、伸縮管段長度Lssg、第i+1個(gè)普通隔熱油管段長度Ly_i+1、第i+1個(gè)隔熱油管節(jié)箍段長度Ljg_i+1、…、第i+j個(gè)普通隔熱油管段長度Ly_i+j、第i+j個(gè)隔熱油管節(jié)箍段長度Ljg_i+j、第一個(gè)封隔器段長度Lfgq₁、第i+j+1個(gè)普通隔熱油管段長度Ly_i+j+1、第i+j+1個(gè)隔熱油管節(jié)箍段長度Ljg_i+j+1、…、第i+j+n個(gè)普通隔熱油管段長度Ly_i+j+n、第i+j+n個(gè)隔熱油管節(jié)箍段長度Ljg_i+j+n、喇叭口段長度Llbk(井筒結(jié)構(gòu)不同，在分割上略有不同，但分割原則不變),在各個(gè)分割完畢的井筒單元內(nèi)，根據(jù)井筒單元的類型進(jìn)行傳熱系數(shù)計(jì)算。

其中，預(yù)定算法與井筒單元的類型相對(duì)應(yīng)，預(yù)定算法包括的隔熱油管段井筒總傳熱系數(shù)的計(jì)算公式為：

預(yù)定算法包括的隔熱油管接箍段井筒總傳熱系數(shù)的計(jì)算公式為：

預(yù)定算法包括的伸縮管段井筒總傳熱系數(shù)的計(jì)算公式為：

預(yù)定算法包括的封隔器段井筒總傳熱系數(shù)的計(jì)算公式為：

針對(duì)喇叭口段井筒總傳熱系數(shù)的計(jì)算公式為：

具體的，下面將詳細(xì)描述各個(gè)井筒單元總傳熱系數(shù)的計(jì)算過程，以方便理解本申請(qǐng)的原理。

一、隔熱油管段井筒總傳熱系數(shù)的計(jì)算如下：

當(dāng)以隔熱管內(nèi)管外半徑r₂為基準(zhǔn)時(shí)，隔熱油管段井筒熱阻R可寫為：

其中：

上式中，U為隔熱油管段井筒總傳熱系數(shù)，h₁為隔熱油管內(nèi)液膜和污垢層對(duì)流換熱系數(shù)，h_c為隔熱油管段環(huán)空內(nèi)自然對(duì)流換熱系數(shù)，h_r為隔熱油管段環(huán)空內(nèi)輻射換熱系數(shù)，單位均為千卡/(平方米·小時(shí)·攝氏度)；r₁為隔熱油管內(nèi)管內(nèi)半徑，r₂為隔熱油管內(nèi)管外半徑，r₃為隔熱油管外管內(nèi)半徑，r₄為隔熱油管外管外半徑，r_co為套管外半徑，r_ci為套管內(nèi)半徑，r_h為水泥環(huán)外緣半徑，單位均為米；λ_tub為油管導(dǎo)熱系數(shù)，λ_ins為絕熱層材料導(dǎo)熱系數(shù)，λ_cas為套管導(dǎo)熱系數(shù)，λ_cem為水泥環(huán)導(dǎo)熱系數(shù)，單位均為千卡/(米·小時(shí)·攝氏度)。

隔熱油管段環(huán)形空間內(nèi)輻射換熱系數(shù)的計(jì)算公式如下：

上式中，ε₄為隔熱油管外管外壁黑度；ε_ci為套管內(nèi)壁黑度；T₄為隔熱油管外管外壁溫度，攝氏度；T_ci為套管內(nèi)壁溫度，攝氏度。

隔熱油管段環(huán)形空間內(nèi)自然對(duì)流傳導(dǎo)系數(shù)的計(jì)算公式如下：

其中：

上式中，Gr為格拉曉夫數(shù)；Pr為普朗特?cái)?shù)；g為重力加速度，米/平方秒；T_an為隔熱油管段環(huán)形空間平均溫度，T_an＝(T₄+T_ci)/2，攝氏度；ρ_an為隔熱油管段環(huán)形空間流體在平均溫度T_an和壓力下的密度，克/立方厘米；β_an為隔熱油管段環(huán)形空間流體的體積熱膨脹系數(shù)，β_an＝1/T_an^*，T_an^*＝T_an+273，1/開爾文；μ_an為隔熱油管段環(huán)形空間流體在平均溫度T_an和壓力下黏度，厘泊；C_an為隔熱油管段環(huán)形空間流體在平均溫度下的熱容量，千卡/(千克·攝氏度)。λ_ha為隔熱油管段在環(huán)形空間內(nèi)的平均溫度和平均壓力下環(huán)空中流體的導(dǎo)熱系數(shù)，千卡/(平方米·小時(shí)·攝氏度)。

二、隔熱油管接箍段井筒總傳熱系數(shù)的計(jì)算如下：

隔熱油管是靠隔熱油管接箍連接在一起的，隔熱油管接箍部分由襯管、襯套、密封圈和接箍組成。為更加準(zhǔn)確地計(jì)算接箍散熱損失，把隔熱管接箍段復(fù)雜的結(jié)構(gòu)視為與其隔熱厚度相同的一種“假想固體”以純導(dǎo)熱方式傳遞熱量，該“假想固體”的導(dǎo)熱系數(shù)稱為“隔熱油管接箍視導(dǎo)熱系數(shù)”，即用“隔熱油管接箍視導(dǎo)熱系數(shù)”來衡量隔熱油管接箍的散熱損失。

I、井筒內(nèi)蒸汽與隔熱油管接箍襯管內(nèi)壁液膜層對(duì)流換熱熱阻

上式中，h_f′為隔熱油管接箍襯管內(nèi)壁液膜層對(duì)流換熱系數(shù)，千卡/(平方米·小時(shí)·攝氏度)。

II、井筒內(nèi)蒸汽與隔熱油管接箍襯管內(nèi)壁污垢層對(duì)流換熱熱阻

上式中，h_p′為隔熱油管接箍襯管內(nèi)壁污垢層對(duì)流換熱系數(shù)，千卡/(平方米·小時(shí)·攝氏度)。

III、隔熱油管接箍熱傳導(dǎo)熱阻值

上式中，λ_jg為隔熱油管接箍視導(dǎo)熱系數(shù)，千卡/(米·小時(shí)·攝氏度)；r₄′為隔熱油管接箍外半徑，米。

IV、隔熱油管接箍段環(huán)形空間自然對(duì)流和輻射換熱熱阻

上式中，h_c′為環(huán)空內(nèi)自然對(duì)流換熱系數(shù)，千卡/(平方米·小時(shí)·攝氏度)；h_r′為環(huán)空內(nèi)輻射換熱系數(shù)，千卡/(平方米·小時(shí)·攝氏度)。

V、套管導(dǎo)熱熱阻

上式中，λ_cas為套管導(dǎo)熱系數(shù)，千卡/(米·小時(shí)·攝氏度)；r_co為套管外半徑，米；r_ci為套管內(nèi)半徑，米。

VI、水泥環(huán)導(dǎo)熱熱阻

上式中，λ_cem為水泥環(huán)導(dǎo)熱系數(shù)，千卡/(米·小時(shí)·攝氏度)；r_h為水泥環(huán)外緣半徑，米。

隔熱油管接箍段環(huán)形空間內(nèi)輻射換熱系數(shù)的計(jì)算公式如下：

上式中，ε₄′為隔熱油管節(jié)箍外壁黑度，已知量；ε_ci套管內(nèi)壁黑度，已知量；T₄′為隔熱油管節(jié)箍外壁溫度，攝氏度；T_ci為套管內(nèi)壁溫度，攝氏度。

隔熱油管接箍段環(huán)形空間內(nèi)自然對(duì)流傳導(dǎo)系數(shù)的計(jì)算公式如下：

其中：

上式中，ρ_an′為隔熱油管接箍段環(huán)形空間流體在平均溫度下的密度，克/立方厘米；β_an′為隔熱油管接箍段環(huán)形空間流體的體積熱膨脹系數(shù)，β_an′＝1/T_an^*，T_an^*＝T_an′+273，1/開爾文；T_an′為隔熱油管接箍段環(huán)形空間流體平均溫度，T_an′＝(T₄′+T_ci)/2，攝氏度；μ_an′為隔熱油管接箍段環(huán)形空間流體在平均溫度下黏度，厘泊；C_an′為隔熱油管接箍段環(huán)形空間流體在平均溫度下的熱容量，千卡/(千克·攝氏度)；λ_ha′為隔熱油管接箍段環(huán)形空間中流體在平均溫度下的導(dǎo)熱系數(shù)，千卡/(平方米·小時(shí)·攝氏度)。

當(dāng)以隔熱油管內(nèi)管外半徑r₂為基準(zhǔn)時(shí)，隔熱油管接箍段井筒熱阻R₁′可寫為：

其中：

上式中，U₁′為隔熱油管接箍段井筒總傳熱系數(shù)，千卡/(平方米·小時(shí)·攝氏度)。

三、伸縮管段井筒總傳熱系數(shù)的計(jì)算

伸縮管段井筒總傳熱系數(shù)與隔熱油管節(jié)箍段井筒總傳熱系數(shù)計(jì)算方法相似，所以當(dāng)以隔熱管內(nèi)管外半徑r₂為基準(zhǔn)時(shí)，伸縮管段井筒熱阻R₂′可寫為：

上式中，h_f″為伸縮管內(nèi)壁液膜層對(duì)流換熱系數(shù)，千卡/(平方米·小時(shí)·攝氏度)；h_p″為伸縮管內(nèi)壁污垢層對(duì)流換熱系數(shù)，千卡/(平方米·小時(shí)·攝氏度)；λ_ssg為伸縮管視導(dǎo)熱系數(shù)，千卡/(米·小時(shí)·攝氏度)；r₄″為伸縮管外半徑，米。

上式中，U₂′為伸縮管段井筒總傳熱系數(shù)，千卡/(平方米·小時(shí)·攝氏度)。

伸縮管段環(huán)形空間內(nèi)輻射換熱系數(shù)的計(jì)算公式如下：

上式中，ε₄″為伸縮管外壁黑度，已知量；T₄″為伸縮管外壁溫度，攝氏度。

環(huán)形空間內(nèi)自然對(duì)流傳導(dǎo)系數(shù)的計(jì)算公式如下：

其中：

上式中，T_an為環(huán)形空間流體平均溫度，T_an＝(T₄″+T_ci)/2，攝氏度。

四、封隔器段井筒總傳熱系數(shù)的計(jì)算

在注蒸汽管柱中，封隔器是用來封隔隔熱油管、套管間的環(huán)形空間，在求解封隔器段井筒總傳熱系數(shù)時(shí)，可以將封隔器段的傳熱也看作是純導(dǎo)熱，將封隔器的傳熱性能參數(shù)定義為封隔器視導(dǎo)熱系數(shù)，則封隔器段井筒熱阻R₃′可寫為：

上式中，λ_fgq為封隔器視導(dǎo)熱系數(shù)，千卡/(米·小時(shí)·攝氏度)。

上式中，U₃′為封隔器段井筒總傳熱系數(shù)，千卡/(平方米·小時(shí)·攝氏度)。

五、喇叭口段井筒總傳熱系數(shù)的計(jì)算

注蒸汽井筒油管底部裝有喇叭口，喇叭口開口端內(nèi)徑大于所有油管，為更準(zhǔn)確地計(jì)算喇叭口散熱損失，把喇叭口復(fù)雜的結(jié)構(gòu)視為與其隔熱效果相同的一種“假想等徑固體”，其內(nèi)徑為油管內(nèi)徑與喇叭口開口端內(nèi)徑的平均值，外徑值為內(nèi)徑與喇叭口壁厚之和，如圖3。該“假想等徑固體”以純導(dǎo)熱方式傳遞熱量，即用“喇叭口視導(dǎo)熱系數(shù)”來衡量喇叭口的散熱損失，則喇叭口段井筒熱阻R₄′可寫為：

上式中，r₁′為喇叭口開口端內(nèi)半徑，米；r″′₄為喇叭口等效外半徑，米；h₁為喇叭口壁厚，米；λ_lbk為喇叭口視導(dǎo)熱系數(shù)，千卡/(米·小時(shí)·攝氏度)。

上式中，U₄′為喇叭口段井筒總傳熱系數(shù)，千卡/(平方米·小時(shí)·攝氏度)。

喇叭口段環(huán)形空間內(nèi)輻射換熱系數(shù)的計(jì)算公式如下：

上式中，ε″′為喇叭口外壁黑度，已知量；T″′₄為喇叭口外壁溫度，攝氏度。

環(huán)形空間內(nèi)自然對(duì)流傳導(dǎo)系數(shù)的計(jì)算公式如下：

其中：

上式中，T_an為環(huán)形空間流體平均溫度，T_an＝(T″′₄+T_ci)/2，攝氏度。

通過以上描述可以看出，本實(shí)施方式提供的注蒸汽井井筒總傳熱系數(shù)計(jì)算方法考慮了多種井筒結(jié)構(gòu)對(duì)井筒傳熱系數(shù)的影響，計(jì)算出的注蒸汽井井筒總傳熱系數(shù)更加符合實(shí)際情況，為注蒸汽井井筒內(nèi)蒸汽熱力參數(shù)計(jì)算提供數(shù)據(jù)支持。

本文引用的任何數(shù)字值都包括從下限值到上限值之間以一個(gè)單位遞增的下值和上值的所有值，在任何下值和任何更高值之間存在至少兩個(gè)單位的間隔即可。舉例來說，如果闡述了一個(gè)部件的數(shù)量或過程變量(例如溫度、壓力、時(shí)間等)的值是從1到90，優(yōu)選從20到80，更優(yōu)選從30到70，則目的是為了說明該說明書中也明確地列舉了諸如15到85、22到68、43到51、30到32等值。對(duì)于小于1的值，適當(dāng)?shù)卣J(rèn)為一個(gè)單位是0.0001、0.001、0.01、0.1。這些僅僅是想要明確表達(dá)的示例，可以認(rèn)為在最低值和最高值之間列舉的數(shù)值的所有可能組合都是以類似方式在該說明書明確地闡述了的。

除非另有說明，所有范圍都包括端點(diǎn)以及端點(diǎn)之間的所有數(shù)字。與范圍一起使用的“大約”或“近似”適合于該范圍的兩個(gè)端點(diǎn)。因而，“大約20到30”旨在覆蓋“大約20到大約30”，至少包括指明的端點(diǎn)。

披露的所有文章和參考資料，包括專利申請(qǐng)和出版物，出于各種目的通過援引結(jié)合于此。描述組合的術(shù)語“基本由…構(gòu)成”應(yīng)該包括所確定的元件、成分、部件或步驟以及實(shí)質(zhì)上沒有影響該組合的基本新穎特征的其他元件、成分、部件或步驟。使用術(shù)語“包含”或“包括”來描述這里的元件、成分、部件或步驟的組合也想到了基本由這些元件、成分、部件或步驟構(gòu)成的實(shí)施方式。這里通過使用術(shù)語“可以”，旨在說明“可以”包括的所描述的任何屬性都是可選的。

多個(gè)元件、成分、部件或步驟能夠由單個(gè)集成元件、成分、部件或步驟來提供。另選地，單個(gè)集成元件、成分、部件或步驟可以被分成分離的多個(gè)元件、成分、部件或步驟。用來描述元件、成分、部件或步驟的公開“一”或“一個(gè)”并不說為了排除其他的元件、成分、部件或步驟。

應(yīng)該理解，以上描述是為了進(jìn)行圖示說明而不是為了進(jìn)行限制。通過閱讀上述描述，在所提供的示例之外的許多實(shí)施方式和許多應(yīng)用對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說都將是顯而易見的。因此，本教導(dǎo)的范圍不應(yīng)該參照上述描述來確定，而是應(yīng)該參照所附權(quán)利要求以及這些權(quán)利要求所擁有的等價(jià)物的全部范圍來確定。出于全面之目的，所有文章和參考包括專利申請(qǐng)和公告的公開都通過參考結(jié)合在本文中。在前述權(quán)利要求中省略這里公開的主題的任何方面并不是為了放棄該主體內(nèi)容，也不應(yīng)該認(rèn)為發(fā)明人沒有將該主題考慮為所公開的發(fā)明主題的一部分。