一种稠化酸酸化过程中井筒温度场数值计算方法
专利汇可以提供一种稠化酸酸化过程中井筒温度场数值计算方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种稠化酸 酸化 过程中井筒 温度 场数值计算方法，包括：（1）利用流变仪测定稠化酸样品不同温度、不同 剪切速率 下的表观 粘度 ，建立稠化酸流变模型；（2）判定不同注入条件下的稠化酸流动流态，计算不同流态下的稠化酸井筒流动剪切速率；（3）将稠化酸井筒流动剪切速率带入流变模型，得到不同注入条件下的酸液 表观粘度 ，计算不同注入条件下的稠化酸 对流 换热系数；（4）建立考虑酸液流变性影响的稠化酸酸化井筒温度场数值计算模型；（5）计算不同注入条件下的井筒内酸液温度分布。本发明考虑酸化过程中酸液流变性对于井筒- 地层 传热 效率的影响，采用数值方法计算井筒内酸液温度分布，对于海相 碳 酸盐岩储层酸化改造设计具有指导意义。，下面是一种稠化酸酸化过程中井筒温度场数值计算方法专利的具体信息内容。
1.一种稠化酸酸化过程中井筒温度场数值计算方法，依次包括以下步骤：
(1)利用流变仪测定稠化酸样品不同温度、不同剪切速率下的表观粘度，建立稠化酸流变模型；
(2)基于非牛顿流体流动流态判别方法，判定不同注入条件下的稠化酸流动流态，计算不同流态下的稠化酸井筒流动剪切速率；
(3)将步骤(2)计算的稠化酸井筒流动剪切速率带入步骤(1)建立的流变模型，得到不同注入条件下的酸液表观粘度，结合不同流态下的对流换热系数公式，计算不同注入条件下的稠化酸对流换热系数；
(4)建立考虑酸液流变性影响的稠化酸酸化井筒温度场数值计算模型；
(5)基于步骤(3)计算得到的对流换热系数，基于步骤(4)建立的稠化酸酸化井筒温度场数值计算模型，计算不同注入条件下的井筒内酸液温度分布。
2.如权利要求1所述的一种稠化酸酸化过程中井筒温度场数值计算方法，其特征在于，所述步骤(1)过程如下：
利用流变仪开展不同实验温度下液体变剪切表观粘度测试，获取酸液流变曲线，采用最小二乘法拟合酸液流变曲线，建立考虑温度和流动剪切速率共同影响的酸液流变模型：
μa＝keaTγn-1
式中：μa——酸液表观粘度，Pa·s；
k——稠度系数，Pa·sn；
a——常数，无因次；
T——酸液温度，℃；
γ——剪切速率，s-1；
n——流态指数，无因次。
3.如权利要求1所述的一种稠化酸酸化过程中井筒温度场数值计算方法，其特征在于，所述步骤(2)过程如下：
计算不同注入条件下井筒内流体流动雷诺数Re：
式中：D——井筒直径，m；
v——酸液注入速度，m/s；
ρ——酸液密度，kg/m3；
计算不同注入条件下稠化酸井筒流动临界雷诺数Rec：
判断井筒内酸液流动流态：
若井筒内酸液流态为层流，利用下式计算稠化酸井筒流动剪切速率γ：
若井筒内酸液流态为紊流，利用ANSYS软件建立井筒流体流动模型并计算稠化酸井筒流动剪切速率γ。
4.如权利要求1所述的一种稠化酸酸化过程中井筒温度场数值计算方法，其特征在于，所述步骤(3)过程如下：
1)将步骤(2)计算的稠化酸井筒流动剪切速率带入步骤(1)建立的流变模型，计算得到不同注入条件下的酸液表观粘度；
2)若井筒内酸液流态为层流，利用下式计算层流状态下稠化酸井筒流动对流换热系数：
h＝1.86λ(RePrD/L)0.33(μat/μaw)0.14/D
若井筒内酸液流态为紊流，利用下式计算紊流状态下稠化酸井筒流动对流换热系数：
Pr＝μatC/λ
式中：λ——酸液导热系数，W/(m·℃)；
L——井筒长度，m；
Pr——Prandtl数，无因次；
μat——油管中(井筒内)流动酸液的表观粘度，Pa·s；
μaw——油管壁面温度下的酸液表观粘度，Pa·s；
C——酸液比热容，J/(kg·℃)。
5.如权利要求1所述的一种稠化酸酸化过程中井筒温度场数值计算方法，其特征在于，所述步骤(4)过程如下：
1)建立酸化井筒温度场模型：
式中：Q——注酸排量，m3/s；
T0——油管内酸液温度，℃；
z——井筒垂向深度，m；
T1——油管温度，℃；
T2——环空液温度，℃；
T3——套管温度，℃；
Ti——第i层管柱温度，℃；
r0——油管内壁半径，m；
r1——油管半径，m；
r2——套管内壁半径，m；
r3——套管半径，m；
ri——第i层管柱半径，m；
2
ha,hw——酸液，环空液对流换热系数，W/(m·℃)；
ρt——油管密度，kg/m3；
Ct——油管比热容，J/(kg·℃)；
ρw——环空液密度，kg/m3；
Cw——环空液比热容，J/(kg·℃)；
λi——第i层管柱导热系数，W/(m·℃)；
ρi——第i层管柱密度，kg/m3；
Ci——第i层管柱比热容，J/(kg·℃)；
2)将步骤(3)得到的稠化酸井筒流动对流换热系数代入酸化井筒温度场模型中，得到考虑酸液流变性影响的稠化酸酸化井筒温度场数值计算模型：
若井筒酸液流态为层流：
若井筒酸液流态为紊流：
6.如权利要求1所述的一种稠化酸酸化过程中井筒温度场数值计算方法，其特征在于，所述步骤(5)内容如下：
基于步骤(4)建立的稠化酸酸化井筒温度场数值计算模型，带入不同的注入参数即可求解不同注入条件下的井筒垂直深度z对应的油管内酸液温度T0。
7.如权利要求3所述的一种稠化酸酸化过程中井筒温度场数值计算方法，其特征在于，若井筒内酸液流态为紊流，利用ANSYS软件建立井筒流体流动模型并计算稠化酸井筒流动剪切速率γ，具体步骤为：
①利用ANSYS-ICEM软件建立长为L，直径为D的井筒流动物理模型；②对物理模型自动进行网格划分，井筒长度方向采用矩形网格，井筒径向方向采用“Y”型网格，并将划分好网格的物理模型保存为“.mesh”文件；③将“.mesh”文件导入ANSYS-Fluent软件，并在“General”模块对导入的网格进行网格质量检测，若网格质量低于0.3，须返回步骤①重新划分网格；④在“Models”模块选择“K-epsilon(2eqn)”紊流计算模型；⑤在“Materials”模块选中“non-newtonian-power-law”类型流体；⑥在“Cell Zone Conditions”模块中设置模型边界条件：“inlet”设置为“velocity-inlet”并赋予入口注入速度v，“outlet”设置为“pressure-outlet”并赋予出口压力；⑦在“Reference Value”模块中将稠化酸实验参数赋为流体参数；⑧在“Run Calculation”中设置迭代次数，模拟得到不同注入条件下的稠化酸流动剪切速率曲线，以此计算稠化酸井筒流动剪切速率γ。
8.如权利要求7所述的一种稠化酸酸化过程中井筒温度场数值计算方法，其特征在于，所述模拟得到不同注入条件下的稠化酸流动剪切速率曲线，以此计算稠化酸井筒流动剪切速率γ，过程如下：
基于模拟的稠化酸流动剪切速率曲线，拟合得到不同注入条件下的紊流剪切速率计算公式，计算紊流状态下的酸液剪切速率：
式中：c1，c2——拟合经验参数，无因次。
一种稠化酸酸化过程中井筒温度场数值计算方法
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