油页岩地下原位转化螺旋折流板式井下加热器表面传热特性及数值传热模拟研究

张渺^1,2,3，郭威^1,2,3，李强^1,2,3，孙中瑾⁴，王振东^1,2,3，赵帅^1,2,3，曲莉莉^2,3

1. 油页岩地下原位转化与钻采技术国家地方联合工程实验室2. 国土资源部复杂条件钻采技术重点实验室3. 吉林大学建设工程学院4. 山东省地矿工程勘察院

摘 要：油页岩地下原位转化技术的关键是要把油页岩加热至高温裂解状态,采用井中直接加热的方式可实现对油页岩地层的直接加热,能量利用率最高,热损失最小,已经成为油页岩原位转化的主要加热方式。本文研究了一种新型的井下螺旋折流板式加热器,其传热通道呈螺旋形连续分布,能有效地增加气体和加热管的接触时间,可显著提高加热管表面的传热系数。本文重点研究螺旋折流板式井中加热器的表面传热特性,通过数值模拟及理论推导,综合分析了螺旋折流板的螺距和气体的质量流量对加热管表面传热系数的影响规律,得出了折流板螺距越小或气体质量流量越大加热管表面传热系数越高的结论,并求出了加热管表面传热系数随螺距和气体质量流量变化的拟合方程,为螺旋折流板加热器的后续设计提供了理论支撑。

关键词：油页岩;原位开采;螺旋折流板;数值模拟;传热系数;折流板螺距;气体质量流量;