[發明專利]確定流體的井口注入相態的方法及裝置

在審

• 申請號: 201710040069.0
• 申請日: 2017-01-18
• 公開（公告）號: CN106803003A
• 公開（公告）日: 2017-06-06
• 發明（設計）人: 陳茂山;白冰;王永勝;李小春
• 申請（專利權）人: 神華集團有限責任公司;中國科學院武漢巖土力學研究所;中國神華煤制油化工有限公司鄂爾多斯煤制油分公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司11240
• 代理人: 韓建偉,張永明

技術領域

本發明涉及環保領域，具體而言，涉及一種確定流體的井口注入相態的方法及裝置。

背景技術

在二氧化碳地質封存以及地下流體能源開發等領域，井筒是溝通地表與地下儲層的唯一通道。為了實現既定的工程目標，包括產量、場地安全等，人們只能通過井口操作對注入工藝進行調節和控制。井口的主要調控對象就是注入流體的溫度和壓力，即流體的相態。因此，井口流體的相態是決定許多工程目標能否有效實現的直接技術參數，有效的井口流體注入相態的設計方法對相關工程的成功實施至關重要。

然而，流體經過井筒向地層的注入過程中涉及多方面的問題，如井筒管道流動，井筒傳熱，地層入滲流動，地層巖石力學等，由于地質條件的復雜性以及不確定性，涉及的參數眾多，在工程設計階段參數取值也往往并不完備。

在傳統的油氣藏領域，井口壓力的設計主要考慮了井筒流動摩擦壓降和流體重力，并采用十分簡化的方法進行估算，對傳熱、地層安全控制壓力考慮十分有限。近年來，研究人員開展了一些研究工作改進了這些缺點，如基于數值模擬技術進行井口壓力設計。然而，這種方法也存在以下一些問題：首先，數值模擬需要較為準確的地質、幾何模型和眾多的參數，這一點在工程的設計階段很難具備。第二，井筒尺寸和地層尺寸差異巨大，進行井筒-地層的聯合模擬將導致極其巨大的網格數量，進而使得模擬難以進行。第三，數值模擬技術一般是一種正演方法，也就是給定初-邊值條件計算域內的物理量場。然而，井口壓力是邊界條件，因此，井口壓力的設計是利用一部分邊界條件(井底)計算另一部分邊界條件的過程，這是一個典型的反演分析。為了用數值模擬方法實現井口壓力的設計，必須將原問題變化為一系列的正演計算，也就是搜索可能的正演計算結果，因此，這將大大增加計算量。此外，以上方法都沒有將注入溫度作為設計目標，因此無法直接給出井口流體的相態設計。

針對上述的問題，目前尚未提出有效的解決方案。

發明內容

本發明實施例提供了一種確定流體的井口注入相態的方法及裝置，以至少解決相關技術中井口相態設計不合理的技術問題。

根據本發明實施例的一個方面，提供了一種確定流體的井口注入相態的方法，包括：獲取注入井井底地層的臨界條件，其中，上述臨界條件至少包括：井底地層的安全限制條件、流量限制條件以及井底的設計溫度，上述注入井用于將流體注入各注入層中；將獲取的上述臨界條件轉換為上述注入井的井口的邊界條件；根據井口邊界條件轉換結果，確定上述流體的井口注入相態。

進一步地，獲取注入井井底地層的臨界條件包括：獲取上述注入井的井底地層中各儲層的壓力比；將獲取的上述各儲層的壓力比進行比較，得到上述各儲層的壓力比中的最大壓力比；將上述最大壓力比作為井底地層的上述安全限制條件。

進一步地，獲取上述注入井的井底地層中各儲層的壓力比包括：獲取各儲層處的注入流體壓力；獲取地層所允許的最大注入壓力；計算上述各儲層處的注入流體壓力與上述地層所允許的最大注入壓力之間的比值；將計算得到的結果作為上述各儲層的壓力比。

進一步地，獲取上述注入井的井底地層中各儲層的壓力比包括：獲取各儲層處的注入流體壓力；獲取地層所允許的最大注入壓力；從經驗取值數據庫中獲取影響上述地層所允許的最大注入壓力的大小的經驗系數；將上述地層所允許的最大注入壓力與上述經驗系數的乘積作為新的地層所允許的最大注入壓力；計算上述各儲層處的注入流體壓力與上述新的地層所允許的最大注入壓力之間的比值；將計算得到的結果作為上述各儲層的壓力比。

進一步地，獲取地層所允許的最大注入壓力包括：確定上述注入井的井底地層中儲層的層數N；從第N層儲層開始，由下向上反推，比較下層求得的井口壓力是否大于上一層儲層的地層破裂壓力，若大于，則將作為下一層注入的井底壓力繼續上推，若不大于，則取算得的作為下一層注入的井底壓力繼續上推，直至地表，求得井口壓力；將井口壓力作為地層所允許的最大注入壓力。

根據本發明實施例的另一方面，還提供了一種確定流體的井口注入相態的裝置，包括：獲取單元，用于獲取注入井井底地層的臨界條件，其中，上述臨界條件至少包括：井底地層的安全限制條件、流量限制條件以及井底的設計溫度，上述注入井用于將流體注入各注入層中；轉換單元，用于將獲取的上述臨界條件轉換為上述注入井的井口的邊界條件；確定單元，用于根據井口邊界條件轉換結果，確定上述流體的井口注入相態。