[發明專利]一種地熱井井口溫度計算方法

在審

• 申請號: 201911078905.X
• 申請日: 2019-11-07
• 公開（公告）號: CN110685679A
• 公開（公告）日: 2020-01-14
• 發明（設計）人: 翟志偉;魏華彬;常天印;于偉東;包興;趙慶珍
• 申請（專利權）人: 山西能源學院
• 主分類號: E21B49/00
• 分類號: E21B49/00;E21B47/07
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種地熱井井口溫度計算方法，步驟1：根據已知地層溫度計算地溫梯度；步驟2：計算總傳熱系數U及A值；步驟3：由于水的比熱隨深度而變，故由淺至深逐步迭代計算至目標深度的流體溫度；步驟4：對于單產層而言，可直接迭代計算到井口，而對于多產層而言，首先把各單產層水的產量相加得到新的總產水量，然后根據水的比熱、溫度和產量參數值計算得到井口溫度。本發明考慮到需要在多層熱儲中對地熱資源的混采，通過模型計算井口溫度，可以很明顯的反映井筒周圍的瞬間溫度場及井口溫度隨時間的變化過程。

技術領域

本發明涉及一種井口溫度計算方法，特別涉及一種地熱井井口溫度計算方法。

背景技術

沉積盆地型地熱田多為中低溫地熱田，井口溫度一般較低，其井口溫度對可利用能源的數量有著直接的影響，因而其值的確定在中低溫地熱系統評價中占有舉足輕重的地位，完善井口溫度的計算方法對沉積盆地型地熱田的地熱資源開發利用有重要的實際意義。井口溫度一般受地溫場的地溫梯度、地熱水在井筒中的流動速度以及地下巖石的導熱系數的影響。其中地溫梯度的高低決定是否有可利用的地熱能，地熱水流速較快、巖石熱導率較低時，熱量散失少，因而井口溫度相應較高。

1.傳統井口溫度計算方法

依據管道工程中的舒霍夫公式：

T_K＝T₀+(T_H-T₀)·e^a·L (1-1)

式中：

其中T_K表示水的終點溫度，℃；T_H表示水的起點溫度，℃；T₀表示管道周圍的介質溫度，℃；L表示管道長度，m；a為常數；G為水的質量流量，kg/s；C為水的比熱，J/kg·℃；D為管道的外直徑，m；K為管道的總傳導系數，一般來講。

其中α₁為流體與管道內壁的內部放熱系數；α₂為管道外壁至周圍介質的外部放熱系數；δ為管道的壁厚；λ為管道壁的熱導率。對于不保溫的輸熱管道的總傳熱系數K近似等于2α。由于沉積盆地中的地熱資源往往存在于油氣田中，進行地熱研究的井多數為油井，且多為水泥固井。水泥的熱導率為1.43，與巖石接近，所以可以把它看做巖石的一部分，這樣可以認為輸水管道是不保溫的，其總傳熱系數K近似等于2α，即K值近似等于管道外壁至周圍介質的外部放熱系數。

具有一定溫度的水在井筒內向上流動過程中，井筒周圍介質溫度是(地溫場溫度)逐漸降低，即公式1-1中的T₀是變化的，因而必須采用分段計算的辦法，逐步向井口迭代。然而，這樣建立的傳熱方程是在穩態條件下的雖然解決了從井底到井口熱量損耗量的計算，但這種計算方法在反映井筒周圍的瞬間溫度場及井口溫度隨時間的變化過程還存在明顯不足。

發明內容

本發明的目的在于提供一種地熱井井口溫度計算方法，考慮到需要在多層熱儲中對地熱資源的混采，通過模型計算井口溫度，可以很明顯的反映井筒周圍的瞬間溫度場及井口溫度隨時間的變化過程，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種地熱井井口溫度計算方法，通過模型計算井口溫度，計算步驟包括：

步驟1：根據已知地層溫度計算地溫梯度；

步驟2：計算總傳熱系數U及A值；

步驟3：由于水的比熱隨深度而變，故由淺至深逐步迭代計算至目標深度的流體溫度；

步驟4：對于單產層而言，可直接迭代計算到井口，而對于多產層而言，首先把各單產層水的產量相加得到新的總產水量，然后根據水的比熱、溫度和產量參數值計算得到井口溫度。