[發明專利]一種地下儲氣庫氣井的儲層溫度預測方法

有效

• 申請號: 202111415459.4
• 申請日: 2021-11-25
• 公開（公告）號: CN114396255B
• 公開（公告）日: 2023-09-19
• 發明（設計）人: 李力民;寧飛;朱斌;蔣華全;雷思羅;陳偉;任科;王巖;楊穎;周堤;周俊池;溫廷鈞
• 申請（專利權）人: 西南石油大學;中國石油天然氣股份有限公司西南油氣田分公司儲氣庫管理處
• 主分類號: E21B47/07
• 分類號: E21B47/07;G06F17/11
• 代理公司: 成都金英專利代理事務所(普通合伙) 51218
• 代理人: 袁英

1.一種地下儲氣庫氣井的儲層溫度預測方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：利用氣井的產能方程，計算近井的壓力分布P(r)，進行壓力分布預測；

S2：根據近井的壓力分布P(r)，確定壓力梯度dP/dr；

S3：計算流體的比熱c_p、焦耳湯姆森系數c_J、綜合傳熱參數L_r和熱容項系數E_r；

S4：采用壓力與溫度的解耦方式求儲層能量方程，進行儲層溫度場預測；所述S4中，假設：儲層水平等厚均質，氣體在井周徑向穩態流動；從高壓向低壓區流動過程中，氣體膨脹吸熱降溫，同時蓋層隔層向儲層及流體傳熱，溫度變化處于不穩定過程；以井筒中心為原點的徑向坐標r下的能量方程為：

天然氣質量流量w為：

w＝416.7×q_scγ_g???????????(4)

其中，T_f為地層流體溫度，K；T_e為地層靜溫，K；c_J為天然氣的焦耳湯姆森系數，K/MPa；w為天然氣質量流量，kg/hour；q_sc為標準狀態下天然氣體積流量，10⁴m³/d；γ_g為天然氣的相對密度，無因次；t為注采時間，hour；P為儲層的流體壓力，MPa；

采用角點網格形式，i＝1對應井筒網格，i＝n對應供給半徑r_e處網格；網格i的半徑為r_i、壓力為P_i、溫度為T_f，i、天然氣焦耳湯姆森系數為c_J，i、天然氣定壓比熱為c_p，i、天然氣密度為ρ_g，i、綜合傳熱參數為L_r，i、熱容項系數為E_r，i；為網格i在l+1時步的溫度，為網格i在l時步的溫度，Δt為時間步長，hour；

注氣條件下，取能量方程(3)式離散化格式為：

i＝2，3，4，...，n

取Δr_i＝r_i-r_i-1，

下游節點溫度為

設置內邊界條件為注氣的井底溫度T_w，利用(8)式依次計算注氣過程中的儲層溫度

采氣條件下，取能量方程(3)式離散化格式為：

取Δr_i＝r_i+1-r_i，

下游節點溫度為

利用(10)式需先確定邊界節點n的溫度在網格邊界節點n處的溫度梯度壓力梯度較小，僅考慮地層傳熱影響，能量方程(9)式簡化為

獲得供給邊界的溫度為

在(10)式中代入邊界溫度依次計算采氣過程中的儲層溫度

2.根據權利要求1所述的一種地下儲氣庫氣井的儲層溫度預測方法，其特征在于，所述S1中計算近井的壓力分布P(r)，進行壓力分布預測具體包括以下子步驟：

S11：由產能系數A、B計算滲透率k、非達西流動系數D；

S12：以井底流壓P_wf為已知條件，推算地層壓力P_e；

S13：用地層壓力P_e計算井周的壓力分布P(r)。

3.根據權利要求1所述的一種地下儲氣庫氣井的儲層溫度預測方法，其特征在于，所述S3中：

熱容項系數E_r定義為：

綜合傳熱參數L_r定義為：

其中，c_p為天然氣的定壓比熱，J/(kg.K)；r為以井筒中心為原點的徑向坐標，m；h為儲層厚度，m；ρ_e為儲層巖石密度，kg/m³；c_e為儲層巖石比熱，J/(kg.K)；ρ_g為天然氣密度，kg/m³；U_to為總傳熱系數，W/m²；φ為儲層孔隙度。