Page tree

You are viewing an old version of this page. View the current version.

Compare with Current View Page History

« Previous Version 7 Next »


Motivation


Outputs

T(t, l)

Along-hole Temperature Profile

Inputs

t

Flowing duration

T_b





Local Calendar Time

\delta T_A

Annual average surface temperature variation based on weather reports

z(l)

A_T

Period of annual temperature variation cycle: A_T = 1 \, {\rm year}

j_z

True vertical component of regional Earth's Heat Flux

\delta t_A

Time shift of annual highest temperature with respect to January 1

T_0

Local annual average surface temperature based on weather reports

\delta T_D

Daily average surface temperature variation based on weather reports

a_e

Local average Thermal diffusivity of the soil between Earth's surface and NTL

D_T

Period of daily temperature variation cycle: A_D = 1 \, {\rm day}

\lambda_r(z)

Subsurface Thermal Conductivity profile as function of TVDss

\delta t_D

Time shift of daily highest temperature with respect to Midnight 00:00



\delta T_{\rm cut}

Temperature measurement threshold (usually \delta T_{\rm cut} = 0.01 \, {\rm °C}

where

l

wellbore trajectory Measured Depth with reference to Earth's surface ( l=0)


Assumptions


q_s = {\rm const}

T_s(t) = T_s = \rm const

\theta(l) = \rm const

\rho_e = {\rm const}

\lambda_e (l) = {\rm const}

c_e (l) = {\rm const}



Equations

(1) T(t, l) = T_{0e} + G_T \, z - R(t) \, G_T \, \cos \theta + \big( T_s - T_{0e} + R(t) \, G_T \, \cos \theta \big) \, e^{ - l/R(t)}

(2) R(t) = \frac{q_s}{2 \pi \, a_e} \, \bigg( T_D(t) + \frac{\lambda_e}{r_f \, U} \bigg)
(3) T_D(t) = \ln \big[ e^{-0.2 \, t_D} + (1.5 - 0.3719 \, e^{-t_D}) \, \sqrt{t_D} \big]
(4) t_D(t) = \frac{a_e \, t}{r_w^2}

where

z_s = z(l=0)

TVDss of the Earth's surface in a given location. In case the Earth's surface is at sea level then  z_s = 0


Но для простых случаев есть аналитические оценки, которые правильно воспроизводят крупномасштабные формы температурного профиля.

Одна из популярных аналитических моделей для стационарной ( q_s = {\rm const}, \quad T_s(t) = T_s = \rm const) закачки в скважину с постоянным наклоном ( \theta(l) = \rm const), в окружении акисально-симметричного однородного пласта

( \rho_e = {\rm const}, \lambda_e (l) = {\rm const}, \, c_e (l) = {\rm const} ) с постоянным геотермическим градиентом G_T(z) = \rm const вдали от поверхности l \, \sin \theta \gg r_w, дается следующей формулой (Ramey, 1962):


где

a_e

температуропроводность пород

\lambda_e

теплопроводность пород

с_e

объемная теплопроводжность пород при постоянном давлении

\rho_e

плотность пород

T_s

температура закачиваемого флюида на поверхности

r_f = d/2

радиус трубы вдоль контрой идет движение флюида

r_w

радиус скважины по долоту

G_T = \frac{dT_G}{dz}

геотермический градиент невозмущенных пород

q

дебит скважины на устье

\rho

плотность закачиваемого флюида

U

коэффициент теплопередачи между закачиваемым флюидом и породами


See Also


Physics / Fluid Dynamics / Pipe Flow Dynamics / Pipe Flow Simulation

References


Ramey, H. J. (1962, April 1). Wellbore Heat Transmission. Society of Petroleum Engineers. doi:10.2118/96-PA

  • No labels