[發明專利]基于光纖分布式溫度傳感器的壓裂水平井溫度場預測方法

在審

• 申請號: 202110312031.0
• 申請日: 2021-03-24
• 公開（公告）號: CN113006776A
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發明（設計）人: 李海濤;于皓;羅紅文;向雨行
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: E21B47/07
• 分類號: E21B47/07
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.基于光纖分布式溫度傳感器的壓裂水平井溫度場預測方法，其特征在于，該方法包括下列步驟：

S100、在完井時將光纖分布式溫度傳感器呈直線放置于套管內側，下入水平井井筒中，收集氣藏及氣井基本參數；

S101、放置于套管內側的光纖分布式溫度傳感器的光纖長度與監測的水平井井段長度一致；

S102、收集的氣藏及氣井基本參數包括孔隙度、天然氣密度、巖石密度、天然氣比熱容、巖石比熱容、氣藏原始溫度、熱膨脹系數、氣藏壓力、天然氣流速、井筒半徑；

S200、開井生產，記錄不同氣井產量下監測的水平井井段各點的流入溫度，當數據維持穩定后，記錄下該產量的溫度場分布；

S201、設定初始氣井產量為10000方/天，實時記錄監測的水平井井段各點溫度分布，待各點溫度恒定1小時后，記錄氣井產量為10000方/天時的穩定溫度場；

S202、調整氣井產量為50000方/天，實時記錄監測的水平井井段各點溫度分布，待各點溫度恒定1小時后，記錄氣井產量為50000方/天時的穩定溫度場；

S203、調整氣井產量100000方/天，實時記錄監測的水平井井段各點溫度分布，待各點溫度恒定1小時后，記錄氣井產量為100000方/天時的穩定溫度場；

S204、調整氣井產量150000方/天，實時記錄監測的水平井井段各點溫度分布，待各點溫度恒定1小時后，記錄氣井產量為150000方/天時的穩定溫度場；

S300、結合能量守恒定律和傳熱效應，建立壓裂水平井的氣藏溫度模型；

S301、天然氣在氣藏內部流動，在氣藏的某一單元體積內的能量守恒方程可表示為：能量積累的速度＝能量凈運輸速度+能量產生速度；

S302、基于步驟S301的能量守恒方程，推導出最終的壓裂水平井的氣藏溫度模型為式中，φ為孔隙度，無量綱量；ρ_g為天然氣密度，單位kg/m³；ρ_s為巖石密度，單位kg/m³；C_pg為天然氣比熱容，單位為J/(kg·K)；C_ps為巖石比熱容，單位為J/(kg·K)；T為溫度，單位為K；t為時間，單位為s；β為熱膨脹系數，單位為1/K；p_g為氣藏壓力，單位為MPa；u_g為天然氣流速，單位為m/s；g為重力加速度，常數，取9.8m/s²；K_Tt為焦耳湯姆森效應系數，單位為J/(m³·K)；

S400、結合能量守恒定律和傳熱效應，建立壓裂水平井的井筒溫度模型；

S401、在井筒的某一單元體積內的能量守恒方程可表示為：能量增加＝能量流入一能量流出+外力做功+能量產生；

S402、最終的壓裂水平井的井筒溫度模型為式中：

S500、結合氣藏溫度模型和井筒溫度模型，建立氣藏與井筒耦合溫度模型，結合物質平衡方程，得到產量與壓力的關系式，用氣藏與井筒耦合溫度模型進行氣井產量分別為10000方/天、50000方/天、100000方/天、150000方/天時的溫度場分布預測；

S501、通過耦合氣藏溫度模型和井筒溫度模型得到的氣藏與井筒耦合溫度模型分為井筒與氣藏連通和井筒與氣藏連通兩種情況；

S502、井筒與氣藏連通時的氣藏與井筒耦合溫度模型為式中r為距離井筒的距離，單位為m；

S502、井筒與氣藏未連通時的氣藏與井筒耦合溫度模型為式中：k為氣藏滲透率，單位為mD；α為有效壓力梯度，單位為MPa/m；μ為天然氣黏度，單位為mPa·s；

S600、將步驟S200中基于光纖分布式溫度傳感器監測得到的溫度場和氣藏與井筒耦合溫度模型相結合，利用溫度修正方程，基于光纖分布式溫度傳感器監測得到的溫度場對氣藏與井筒耦合溫度模型所得溫度場進行修正，得到最終壓裂水平井溫度場，完成壓裂水平井溫度場的預測；

S601、步驟S600中的溫度修正方程為式中：T_t為氣藏與井筒耦合溫度模型所得溫度，單位為K；T_s為光纖分布式溫度傳感器監測得到的溫度，單位為K；T₀為氣藏原始溫度，單位為K。

2.根據權利要求1所述的基于光纖分布式溫度傳感器的壓裂水平井溫度場預測方法：其特征在于，方法中步驟S500中的物質平衡方程根據實際氣藏類型確定。