研究歷程
早在1940年Millikan就針對井內溫度剖面的測試進行了研究1953年Nowak對注水井的溫度剖面影響因素進行了比較深入的研究，處理和解釋了許多溫度剖面。
五六十年代Chekalyuk等研究了套管中注冷熱流體時的井筒熱損失。
FarongAL在60年代提出了以流體流動狀態分析和氣體滑脫理論為基礎的兩相流動和傳熱綜合模型。
1962年Ramey合理地分離壓力，只研究井筒中氣體的溫度分布，提出了著名的Ramey公式。
1965年Sat-ter把Ramey的理論擴展到了注蒸汽的情況，並考慮了注入速率、壓力、時間、溫度和井深對熱損失的影響。
1966年Huygen和Huitt給出了在注蒸汽時對井筒熱損失的理論和實驗處理方法，並指出輻射熱損失的重要性。
1966年Hoist和1969年Earlougher對Huygen和Huitt的處理方法增加了蒸汽壓力的計算。1966年Leutwyler給出了一種全面的套管溫度特性處理方法。
1967年Willhite根據前人的理論，給出了注蒸汽和注熱水時總傳熱係數的計算方法，並給出了簡單計算的實例，通過計算和實測證明公式的合理性。
1970年Eickmeier等利用一種有限差分模型來考慮初期瞬變特性。
1972年Pacheco和FarouqAli建立了注蒸汽時的兩相流機理的數學模型，其中考慮了蒸汽的溫度壓力對摩擦阻力的影響、輻射傳熱、熱傳導及對流傳熱的熱損失。它包括用疊代來處理的兩個相互關聯的非線性方程式。
近年來，ARHasan和CSKabir對於兩相流情況的傳熱模型進行了較為深入的研究。
井筒傳熱方程
Ramey於1962年率先提出了井筒傳熱理論模型，此後，Ramey模型成為各類氣井流溫預測的依據。Hasan和Kabir給出了高度準確的地溫分布近似解，為井筒傳熱理論的工程套用提供了極大便利；Alves等人的流溫預測統一模型包含了流壓梯度的計算。
井筒傳熱方程、管流壓力方程和PR狀態方程三者聯合形成新的凝析氣井流動剖面預測模型。當產量較低時，摩擦力做功對溫度影響很小；而產量足夠高時，流溫曲線明顯變彎曲，摩擦生熱不可忽略。
Ramey據傳熱學理論得到流體同地層的傳熱功率為：
井筒傳熱由於Ramey井筒傳熱模型考慮了流體與油管內表面的對流傳熱係數，需取流動內表面為控制體的邊界。做功與熱傳遞是改變溫度的兩種基本方式。井筒傳熱模型需要考慮摩擦功，令dW是流動內壁以摩擦形式對系統(即長為dL的流體微元)做的功，由功的定義及流體力學理論，可得：
井筒傳熱整理上述兩個公式可得到考慮了摩擦生熱對溫度影響的井筒傳熱理論模型：
井筒傳熱式中各參數的確定如下所示：
井筒傳熱
井筒傳熱
井筒傳熱研究內容
1、注蒸汽
王彌康、毛偉等在假設井筒中的傳熱為穩態傳熱，井筒周圍地層的傳熱為非穩態傳熱的條件下，根據能量守恆定律建立了計算井筒溫度分布的數學模型，利用半解析和解析的方法進行了計算。
徐玉兵等利用步進積分有限元法來建立注蒸汽井筒(包括井簡外部受熱地層)的溫度場分布模型及利用兩相流差分處理蒸汽的井筒內部的蒸汽流動模型，並將這兩種模型耦合在一起編制了相應的溫度場分布分析計算軟體ISTAP，得到較好的計算結果。
高學仕等利用有限元分析軟體ANSYS分析了井筒的瞬態傳熱，分析結果表明，隨著注入的進行，在模型同一位置的徑向熱流量逐漸減小，能量損耗隨著注入周期的延長而下降。因此，適當延長注入周期或適當增大單位時間的注入量有利於節省能源。
王照亮等通過隔熱管溫度分布的數值解與解析解對比，建立了井筒溫度分布精細描述數學模型，編制了新的計算軟體。此軟體考慮了接箍處軸嚮導熱的影響，運用了更合理的恆壁溫條件下的修正解來計算地層熱阻;並採用新方法計算環空隔熱介質的導熱係數。對隔熱油管外管壁溫度分布進行的局部加密處理後的計算結果更能接近實際熱損失情況。
廖新維等考慮了地層不穩定熱擴散和井筒中不穩定的流動問題。綜合二維徑向多階段不穩定熱擴散分析解和垂直井(斜井)管流質量守恆、動量守恆、能量守恆、狀態方程，給出了預測井筒流動、地層熱擴散雙重不穩定規律的數學模型和數值解法。
潘建華首次在室內開展氮氣隔熱井筒傳熱物理模擬研究。通過模擬不同注汽條件，評價了熱采井採用同心油管與光油管環空充氮氣的隔熱效果、影響因素和適用範圍，以及不同真空度條件下同心油管模型井筒的隔熱效果，為現場提供了技術支持。
王霞等用Beggs－Brill方法計算壓力分布並得出以此為基礎的物性參數，建立了井筒綜合傳熱數學模型。通過計算表明，為了提高蒸汽乾度利用率和減小井筒熱損失，應提高注汽速率，減小井口蒸汽壓力，加大井口蒸汽乾度。
魯港等針對將總傳熱係數作為疊代變數並不合適這一問題;提出了以熱損失速度為疊代變數的改進算法，在選擇疊代初始值和修正熱損失速度時考慮了熱損失速度上限值，使得改進算法具有非常好的穩定性和收斂性。
李瑞清等利用在恆壁溫條件下地層熱阻只是時間的函式，用有限差分方法對數學模型求解，較為準確地計算了地層熱阻。
李兆敏等建立了井筒中伴注氮氣輔助注蒸汽熱采工藝中蒸汽、氮氣沿井筒流動與傳熱的數學模型，通過計算蒸汽、氮氣沿井筒的溫度分布和壓力分布，比較環空充氮氣和空氣、充氮氣和伴注氮氣的隔熱效果。結果表明:①充氮氣和充空氣隔熱方式對隔熱效果的影響不大;②充低壓隔熱氣體隔熱效果較好;③伴注氮氣比充氮氣隔熱效果好，且隨著環空伴注氮氣流量的增大，油管內蒸汽壓力升高，蒸汽的熱損失增大，大部分熱量被氮氣吸收後帶入地層，而實際散失到地層的熱損失逐漸減小。
程贇等根據濕蒸汽流動的實際情況，在計算注汽過程壓力梯度時採用了適用於任意角度的Beggs&Brill和Mukherjee&Brill關係式，考慮了流動阻力和熱損失兩因素對蒸汽流動過程的影響，建立了蒸汽流動過程的壓力—乾度耦合數學模型。通過實例計算和誤差分析對比兩個關係式的的精度:水平流動過程兩者之間的差別較小，而下降流過程中用Mukherjee&Brill方法計算的結果優於Beggs&Brill方法。
2、注入CO
宮俊峰在假設不考慮不穩態傳熱及井筒內壓力無變化等條件下，建立起液態CO的溫度分布規律表達式，提出確定合理注入速度的方法，並討論了不同的注入速度和注入量對溫度分布規律的影響。得出結論:CO的注入速度和注人量對並底溫度變化影響很大，特別是低注入速度和低排量時尤為顯著。當注入開始時，在某一井深下溫度隨時間變化較大，之後溫度隨時間變化減小，故需要考慮不穩定態的傳熱過程。
張勇等根據垂直管流的能量平衡方程，結合Ramey井筒溫度分布計算方法，推導出CO在不同的注入速度、注入溫度、注入時間等因素下的井筒壓力和溫度分布。王慶等從傳熱學及兩相流理論出發，建立了井筒流體相變過程中溫度、壓力分布的耦合計算新模型;流體相變過程中的井筒總傳熱係數考慮沸騰傳熱和凝結傳熱的影響。運用該模型可以對CO流體相變過程中氣液混合段的溫度、壓力進行求解，並能對該混合段氣液組分含量變化的動態過程進行計算。
3、注水
肖占山在多孔介質流動學和多孔介質傳熱學理論基礎上，推導出多孔介質中的守恆方程(連續方程、動量方程和能量方程)。在建立井下溫度場模型時，把井筒的傳熱看作是豎直圓管中傳熱問題，把井筒的流動看作是充分發展的層流流動;把注入層中的傳熱看作是多孔介質中導熱和對流的傳熱問題，把注入層中的流動看作是滲流;把圍岩中的傳熱看作是多孔介質中導熱問題。在此基礎上，結合油藏注水開採多層注入的實際情況，構建起井筒和注入層、井筒和圍岩以及注入層和非注入層之間的動態耦合邊界條件。把並筒和地層的溫度分布有機結合起來，建立起一個封閉的具有初邊值條件的守恆的方程組系。並利用交替方向半隱式差分格式ADI對所建立的井下溫度場模型進行求解。模擬不同注入條件和地質條件下井下溫度分布的情況。提出短期、快速、熱注的注水方案是改變當前溫度測井曲線對注水剖面反映不明顯或不能反映注水情況的一個比較經濟合理的方法。
4、注空氣
唐曉東等為計算海上稠油井筒中的熱量損失，在基本假設條件下運用質量傳遞和熱量傳遞原理對井筒傳熱過程進行分析，計算井筒總傳熱係數，首次建立了環空注空氣的數學模型。
研究方法
對於油氣井井筒傳熱的研究方法，主要有三類:
①Ramey方法，合理地分離壓力，只研究井筒中流體的溫度分布;
②井筒整體或分段溫度平均的方法，推導出井底壓力的疊代試算公式，如著名的Cul－lender－Smith方法;
③較為複雜，但更為合理。有人考慮井筒中的流動是穩定流動，而地層中的傳熱過程為不穩定的，利用穩定熱源精確數學解構造與時間相關的散熱關係表達式代入到能量守恆方程中去，實現壓力與溫度的計算耦合。
另一些人考慮了井筒中流體流動和地層傳熱的不穩定性，考慮更多的影響因素，使研究方法更為合理，計算更為精確。還有一些人通過選擇疊代變數用數值方法來解決精度問題。而注入介質普遍采注蒸汽，也有採用水、CO、氮氣、煙道氣、天然氣和更為經濟的空氣。注入方式從單注逐漸發展到隔熱效果更好的雙注。可見，隨著科技的發展，對於油氣井井筒傳熱的研究向著高科技、多元化、精確性和經濟性的方向發展。
