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第1章热传导和传质1

1.1 热传导和传质概述1

1.1.1在静态连续介质中的热传导1

1.1.2传导与对流1

目 录1

1.1.3辐射2

1.1.4扩散2

1.1.5流动传导6

1.2连续介质的一般方程7

1.2.1质量守恒7

1.2.2动力学基本方程7

1.2.3热能守恒8

a． 热动力学方程8

b． 热能守恒方程8

c． 传导系数的概念10

1.3.1热传导11

1.3.2传导和对流11

1.3在多孔介质中的热传导和传质11

1.3.3辐射13

1.3.4扩散与弥散13

1.4在多孔介质中流动的一般方程13

1.4.1质量守恒13

a． 均质相的质量守恒13

b． 弥散方程13

a． 单一等效连续介质假设14

1.4.3能量守恒14

1.4.2动力学基本方程14

b． 传导系数的假设15

c． 两种假设之间的选择16

1.4.4自然对流和混合对流16

a． 概述16

b． 水平层中的自然对流17

c． 倾斜层内的自然对流18

d． 水平层内的混合对流18

a． 气体粘度19

b． 液体粘度19

1.5温度对液体和岩石的物理性质的影响19

1.5.1粘度19

1.5.2界面张力和接触角22

1.5.3相对渗透率23

1.5.4比热24

1.5.5 热导率24

a． 气体和液体24

1.5.6热膨胀25

主要参考文献25

b． 固体25

参考文献26

第2章烃和水的化学及物理变化29

2.1 烃（和水）的物理状态转化29

2.1.1纯物质的状态变化29

a． 状态关系29

b． 蒸发热29

2.1.2多组分混合物的蒸馏29

a． 两种纯物质的混合物29

b． 混相物质的复杂混合物31

2.1.3水蒸汽压力下的蒸馏或“汽提”34

c． 减压蒸馏34

2.2.1化学反应热动力学35

a．反应焓35

2.2烃的化学变化35

b．Gibbs函数38

2.2.2化学动力学39

a． 反应速度的定义39

b．均相基础反应速度39

c．均相复合反应速度41

d．非均相反应速度41

a．石蜡（链烷烃）的裂解43

e． 反应动力学的研究方法43

2.2.3烃的高温裂解43

b． 芳香烃（苯环烃）的裂解44

c． 环烷烃（环烃）的裂解44

2.2.4烃的氧化44

2.2.5气体快速燃烧46

主要参考文献48

参考文献49

3.1 热驱提高石油采收率的原理51

第3章注热水的原理和实验室研究51

3.1.1热水驱52

3.1.2饱和蒸汽驱53

3.1.3蒸汽吞吐53

3.2热水驱的物理机理55

3.2.1降低粘度和改善流度比55

3.2.2残余油饱和度的变化及相对渗透率的改善56

3.2.3热膨胀57

3.2.4不同机理的相对影响58

3.3蒸汽驱的物理机理58

3.3.1蒸汽相存在的条件59

3.3.2轻质组分的蒸发和凝结59

3.3.3固体沉积物的形成（积碳）59

3.4注热水的使用条件60

3.4.1含油饱和度及油的性质60

3.4.3岩石矿物组成性质和液体性质的影响61

b． 油-水乳化61

a． 粘土的影响61

b． 渗透率61

a． 油层厚度和深度61

3.4.2油层厚度、埋藏深度和渗透率61

3.5一维驱替62

3.5.1前沿推进速度62

a． 水量守恒62

b． 能量守恒63

3.5.2冷水被热水一维驱替的稳定性64

3.6石油采收率67

3.5.3原油被热水一维驱替的稳定性67

3.6.1一维驱替时的石油采收率68

a． 热水驱替68

b． 蒸汽驱替69

3.6 2垂向波及效率69

3.6.3水平波及效率70

3.6.4非均质和层理：窜流70

主要参考文献70

参考文献71

a． 在空气中的热损失75

4.1.1地面管线中的热损失75

4.1热损失75

第4章注热水的应用75

b． 在土壤中的热损失79

c． 地面管线中液体性质的评价79

4.1.2在注入井中的热损失80

a． 热损失线性密度计算81

b． 在注入量为常数时注热水87

c． 温度为常数时，在凝结过程中（井口气体性质不变化）注湿蒸汽89

d． 井中温度和压力变化时，凝结过程中注湿蒸汽90

e． 在井内完全凝结成热水时注湿蒸汽92

f． 注入量为常数时注过热蒸汽或热天然气93

4.1.3在油层内的热损失94

a． 注饱和蒸汽94

b． 注热水100

c． 结果讨论103

4.2油田试验模拟104

4.2.1热水驱简化解析模型105

a． Marx和Lan9enheim蒸汽驱模型105

b． 湿蒸汽驱热力学动态模型106

c．特殊驱替模型114

4.2.2蒸汽激励（单井吞吐）简化模型116

a． 注入过程116

b． 关井反应和生产过程117

4.2.3模拟注热水的数值模型119

4.2.4物理模型121

a． 几何相似123

b．液体和岩石物性相似123

c． 传质、运动、热量和界面性质的相似124

d． 原始条件和边界条件相似125

e． 相似的可能性125

4.3注热水的技术问题126

4.3.1水处理126

a． 悬浮物127

b．水的软化127

c 除气128

4.3.2蒸汽发生器128

4.3.3地面管线132

a． 温度对套管的影响133

4.3.4注入井套管133

b． 固井135

4.3.5管柱135

a． 注入井隔热135

b． 井底装置136

4.3.6产出液处理和计量137

4.4热水驱的油田应用138

4.4.1注热水139

4.4.2蒸汽激励处理（蒸汽吞吐）140

4.4.3蒸汽驱144

a． 概述144

b． 一些现场试验描述147

4.5特殊方式蒸汽驱151

4.5.1在水淹部位注蒸汽151

4.5.2压裂与注蒸汽联合作业技术152

4.5.3蒸汽和天然气联合注入152

4.5.5注蒸汽过程中加入添加剂153

a． 改善流体界面性质153

4.5.4蒸汽和溶剂联合注入153

b．改善流度比154

附录A.4.1 在一口井中热损失计算实例155

A.4.1.1大气压力下充满空气的环形空间155

1． 计算热损失线性密度155

2． 计算热损失156

3． 注入时间对热损失线性密度的影响156

附录A.4.2 蒸汽驱效果评价的分析方法157

2． 计算热损失157

1． 计算热损失的线性密度157

A.4.1.2注入压力下的环形空间157

A.4.2.1确定加热区厚度H158

A.4.2.2计算加热体积的扩展和产油量158

1． 计算临界时间tc159

2． t=2年（x=1.174）时的计算实例159

3． 蒸汽驱效果的评价160

主要参考文献160

参考文献162

5.1概述175

5.1.1同向流干式燃烧175

第5章火烧油层的原理和试验室研究175

5.1.2同向流燃烧与注水结合176

5.1.3反向流燃烧177

5.2火烧油层的物理和化学机理178

5.2.1有关化学反应的概论178

a． 油氧化和燃烧178

b．油的热解180

c．干酪根的影响180

a． 油的烃类氧化反应181

5.2.2有关化学反应动力学181

b． 油热解的反应183

c． 热解产物的燃烧反应184

5.2.3同向流燃烧所用的燃料量185

5.2.4燃烧热的估计186

a． 在火烧油层时燃烧的燃料188

b． 原油的生热能力188

a． 空气流量和压力的影响190

5.3.1试验仪器的描述190

5.3.2同向流干式燃烧试验190

5.3燃烧面移动的试验室试验190

5.2.5火烧油层的物理机理190

b． 油性质和介质特性的影响193

c． 流体饱和度的影响193

d．燃料和所产流体性质194

5.3.3注水结合的同向流燃烧试验194

a． 湿式燃烧196

b．过饱和燃烧198

a． 空气流量和压力的影响199

5.3.4反向流燃烧试验199

b． 油的性质和介质性质的影响201

c． 燃料和产出的流体性质201

5.3.5试验室试验的理论解释201

a． 同向流燃烧201

b．反向流燃烧203

5.4火烧油层应用的局限性203

5.4.1火烧油层方法总的局限203

5.4.2运用同向流火烧油层的指导准则203

a．深度和厚度203

主要参考文献204

b． 油和介质的特性204

c． 油层含油量204

参考文献205

第6章火烧油层的应用209

6 1 火烧油层的理论和应用的模型化209

6.1.1稳定性209

6.1.2火烧油层模拟概论209

6.1.3模拟分析模型211

a． 总热量平衡211

b． 温度剖面的鉴定217

6.1.4模拟火烧油层的数值模型220

6.1.5物理模型221

6.2 论火烧油层应用于油田的方法223

6.2.1燃烧范围和所需空气223

6.2.2注入程序的确定224

a． 注入空气的总量224

b． 最大空气流量225

c． 注空气程序226

e． 空气注入压力227

d． 湿式燃烧的特殊情况227

6.2.3成效的预测228

a． 产油228

b． 产水231

6.3 火烧油层的工艺方面232

6.3.1点火232

a． 自燃点火232

b． 辅助点火235

6.3.2空气的压缩238

a． 压缩功率概论240

b． 交替压缩机243

c． 离心压缩机244

d． 压缩机类型的选择246

e． 驱动马达和联结。所需的初级能量246

f． 压缩机组的安装和流量以及压力的匹配247

6.3.3地面管线250

6.3.4井设备250

6.3.5产出物的处理和测量252

6.4 火烧油层在油田的应用255

6.4.1火烧油层的应用概论256

6.4.2某些试验的描述260

6.5火烧油层使用的特殊方法266

6.5.1同向流有限燃烧增产措施266

6.5.2反向流燃烧267

6.5.3沿着裂缝燃烧267

a． 压裂后干式燃烧267

b．Amoco法267

6.5.4注水蒸汽后火烧油层267

6.5.5用富含氧气的空气火烧油层267

附录A.6.1火烧油层一项计划的确定举例268

A.6.1.1 注入空气总量和注入程序269

A.6.1.2 最大注入压力和空气压缩功率269

A.6.1.3效果的预测270

附录A.6.2压缩功率的近似计算271

主要参考文献273

参考文献274

第7章油田开发的热采方法和其它方法283

7.1热采方法与其它增产措施方法的对比283

7.2.1油层资料的研究286

7.2对油层和矿物及有机组分的化学交换的研究286

7.2.2油层组成和注入流体之间的相互作用287

7.3一项热采计划的研究方式287

7.4空气火烧油层和注蒸汽的比较288

7.4.1能量结算288

7.4.2施工问题290

7.5热采方法的经济问题291

7.5.1增产措施方法费用的比较291

a．注蒸汽292

7.5.2热采方法的技术费用292

b． 空气火烧油层293

7.6应用非常规热采法296

7.6.1井底加热296

7.6.2在油层中耗散电能296

7.6.3水平井和热采法相结合296

7.6.4采掘式热采技术296

主要参考文献298

参考文献299

单位换算表301