同轴型地热井产能预测的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种同轴型地热井产能预测的方法及装置，该方法包括：根据地层的能量变化关系、同轴型地热井中的水泥环及套管的能量变化关系确定套管温度；同轴型地热井从中心向外依次包括中心管、套管、水泥环，水泥环与地层邻接，环空流体介于中心管和套管之间，根据套管温度及环空流体、中心管的能量变化关系，确定环空流体温度与中心管温度的差异，根据环空流体温度与中心管温度的差异，确定同轴型地热井的产能。本发明专利技术不仅考虑了地层、水泥环、套管以及中心管的能量变化，还考虑了环空流体对同轴型地热井能量变化的影响，即环空流体的能量变化，因此更为准确的表达了同轴型地热井的能量变化，进而可以提高同轴型地热井产能预测的准确度。

Productivity Prediction Method and Device for Coaxial Geothermal Wells

The invention discloses a method and device for productivity prediction of coaxial geothermal wells. The method includes: determining casing temperature according to the energy change relationship of formation, cement sheath and casing energy change relationship in coaxial geothermal wells; coaxial geothermal wells include central pipe, casing and cement sheath in turn from the center to the outside; cement sheath is adjacent to formation; annulus fluid is between the central pipe and the casing. According to the relationship between casing temperature, annular fluid and central pipe energy, the difference between annular fluid temperature and central pipe temperature is determined, and the productivity of coaxial geothermal wells is determined according to the difference between annular fluid temperature and central pipe temperature. The invention not only considers the energy changes of formation, cement sheath, casing and central pipe, but also considers the influence of annulus fluid on the energy changes of coaxial geothermal wells, that is, the energy changes of annulus fluid, so that the energy changes of coaxial geothermal wells can be expressed more accurately, and the accuracy of productivity prediction of coaxial geothermal wells can be improved.

【技术实现步骤摘要】
同轴型地热井产能预测的方法及装置
本专利技术涉及地热井传热
，尤其涉及同轴型地热井产能预测的方法及装置。
技术介绍
本部分旨在为权利要求书中陈述的本专利技术实施例提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。进入21世纪以来，随着全球经济的发展，世界能源需求增长强劲，供需矛盾日趋紧张，能源消费中占主导地位的石油、煤炭等能源的竞争更加激烈，能源安全面临严峻挑战。同时传统化石能源带来的资源枯竭和环境污染问题日益严重。地热作为一种清洁、可再生能源，对缓解能源供需矛盾、改善生态环境起着重要的作用。因此，加快地热资源的高效开发利用势在必行。采水取热是地热资源的基本开发方式。但是其适用范围有限，并且从地下采水容易引起地下水位下降和地面沉降等问题。因此，在进行采水取热时，必须将尾水回灌到地热储层，即异井循环地热系统。但由于储层物性的限制，依然存在尾水回灌难、取热效率低等问题。同时开发较多的异井循环系统的钻井数量，也引发了占地面积较大，管理不便，初期投资高等问题，限制了其大规模推广利用。为了确保地热资源的可持续发展，避免尾水回灌，降低成本，可以采用单井闭式循环取热的开发模式。其中，针对浅层地热的典型开发方式为地源热泵系统，井下是通过U型换热管中的循环流体与外部介质进行热交换，地面上则利用地源热泵将低品位热能转化为高品位热能。但是由于其换热面积有限，因此，中深部地热资源的开发取热效率较低，商业效益不理想。针对上述情况，提出了单井同轴型型换热系统，通过工质在环空和内管中的闭式循环，与地层进行对流换热，同时换热系统具有更大的换热面积，一方面可以增强换热效果，另一方面可以允许更多流体进行循环，提高取热功率。然而，目前在利用单井同轴型型换热系统的传热模型对同轴型地热井产能进行预测时，仅考虑同轴型地热井自身的能量变化，忽略了地层中流体对同轴型地热井产生的影响，由此导致无法准确的表达和预测同轴型地热井产能。因此，现有的同轴型地热井产能的预测存在不能准确预测同轴型地热井产能的问题。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种同轴型地热井产能预测的方法，用以提高同轴型地热井产能预测的准确度，该方法包括：根据地层的能量变化关系、同轴型地热井中的水泥环及套管的能量变化关系确定套管温度；同轴型地热井从中心向外依次包括中心管、套管、水泥环，水泥环与地层邻接，环空流体介于中心管和套管之间；根据套管温度及环空流体、中心管的能量变化关系，确定环空流体温度与中心管温度的差异；根据环空流体温度与中心管温度的差异，确定同轴型地热井的产能。本专利技术实施例还提供一种同轴型地热井产能预测的装置，用以提高同轴型地热井产能预测的准确度，该装置包括：套管温度确定模块，用于根据地层的能量变化关系、同轴型地热井中的水泥环及套管的能量变化关系确定套管温度；同轴型地热井从中心向外依次包括中心管、套管、水泥环，水泥环与地层邻接，环空流体介于中心管和套管之间；差异确定模块，用于根据套管温度及环空流体、中心管的能量变化关系，确定环空流体温度与中心管温度的差异；产能确定模块，用于根据环空流体温度与中心管温度的差异，确定同轴型地热井的产能。本专利技术实施例中，根据地层的能量变化关系、同轴型地热井中的水泥环及套管的能量变化关系确定套管温度；同轴型地热井从中心向外依次包括中心管、套管、水泥环，水泥环与地层邻接，环空流体介于中心管和套管之间，根据套管温度及环空流体、中心管的能量变化关系，确定环空流体温度与中心管温度的差异，根据环空流体温度与中心管温度的差异，确定同轴型地热井的产能。本专利技术实施例在确定同轴型地热井的产能时，不仅考虑了同轴型地热井自身的能量变化，即地层、水泥环、套管以及中心管的能量变化，同时还考虑了环空流体对同轴型地热井能量变化的影响，即环空流体的能量变化，因此更为准确的表达了同轴型地热井的能量变化，进而可以提高同轴型地热井产能预测的准确度。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：图1为本专利技术实施例提供的同轴型地热井的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的同轴型地热井产能预测的方法的实现流程图；图3为本专利技术实施例提供的同轴型地热井产能预测的方法中步骤201的实现流程图；图4a为本专利技术实施例提供的同轴型地热井与无水地层的关系示意图；图4b为本专利技术实施例提供的同轴型地热井与见水地层的关系示意图；图5为本专利技术实施例提供的同轴型地热井产能预测的方法中步骤202的实现流程图；图6为本专利技术实施例提供的同轴型地热井产能预测的方法中步骤302的实现流程图；图7为本专利技术实施例提供的同轴型地热井产能预测的方法中步骤303的实现流程图；图8为本专利技术实施例提供的同轴型地热井产能预测的方法中步骤501的实现流程图；图9为本专利技术实施例提供的同轴型地热井产能预测的方法中步骤502的实现流程图；图10为本专利技术实施例提供的同轴型地热井产能预测的装置的功能模块图；图11为本专利技术实施例提供的同轴型地热井产能预测的装置中套管温度确定模块1001的结构框图；图12为本专利技术实施例提供的同轴型地热井产能预测的装置中差异确定模块1002的结构框图；图13为本专利技术实施例提供的同轴型地热井产能预测的装置中水泥环温度确定单元1102的结构框图；图14为本专利技术实施例提供的同轴型地热井产能预测的装置中套管温度确定单元1103的结构框图；图15为本专利技术实施例提供的同轴型地热井产能预测的装置中环空流体温度确定单元1201的结构框图；图16为本专利技术实施例提供的同轴型地热井产能预测的装置中中心管温度确定单元1202的结构框图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本专利技术实施例做进一步详细说明。在此，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，但并不作为对本专利技术的限定。图1示出了本专利技术实施例提供的同轴型地热井的结构示意图，为便于描述，仅示出了与本专利技术实施例相关的部分，详述如下：同轴型地热井从中心向外依次包括中心管、套管、水泥环，水泥环与地层邻接，环空流体介于中心管和套管之间。在进一步的实施例中，同轴型地热井的中心管从中心向外依次包括第一中心管、第二中心管以及第三中心管。如图1所示，同轴型地热井从中心向外依次包括：第一中心管、第二中心管以及第三中心管、套管、水泥环，水泥环与地层邻接，环空流体介于中心管和套管之间。其中，中心管流体不仅存在轴向(轴向通常是针对圆柱体状物体而言，就是圆柱体旋转中心轴的方向，即图1中的中心管流体处箭头所示的方向)能量传递，还存在径向上(径向是指平面内通过轴心线的方向，或者垂直于轴的直线方向)与环空流体的能量传递，这两部分的能量传递共同导致了中心管流体的能量变化。环空流体不仅存在轴向上的能量传递，还存在径向上与中心管流体的能量传递；另外，环空流体还存在径向上与套管的能量传递，这三部分的能量传递共同导致了环空流体的能量变化。套管不仅存在轴向上的能量传递，还存在径向上与环空流体的能量传递，以及径向上与水泥环的能量传递，这三部分的能量传递共同导致了本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种同轴型地热井产能预测的方法，其特征在于，包括：根据地层的能量变化关系、同轴型地热井中的水泥环及套管的能量变化关系确定套管温度；同轴型地热井从中心向外依次包括中心管、套管、水泥环，水泥环与地层邻接，环空流体介于中心管和套管之间；根据套管温度及环空流体、中心管的能量变化关系，确定环空流体温度与中心管温度的差异；根据环空流体温度与中心管温度的差异，确定同轴型地热井的产能。

【技术特征摘要】
1.一种同轴型地热井产能预测的方法，其特征在于，包括：根据地层的能量变化关系、同轴型地热井中的水泥环及套管的能量变化关系确定套管温度；同轴型地热井从中心向外依次包括中心管、套管、水泥环，水泥环与地层邻接，环空流体介于中心管和套管之间；根据套管温度及环空流体、中心管的能量变化关系，确定环空流体温度与中心管温度的差异；根据环空流体温度与中心管温度的差异，确定同轴型地热井的产能。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据地层的能量变化关系、同轴型地热井中的水泥环及套管的能量变化关系确定套管温度，包括：根据地层的能量变化关系确定地层温度；根据地层温度和水泥环的能量变化关系确定水泥环温度；根据水泥环温度和套管的能量变化关系确定套管温度。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，地层包括无水地层或见水地层，根据地层的能量变化关系确定地层温度，包括：根据无水地层的能量变化关系确定无水地层温度；或根据见水地层的能量变化关系确定见水地层温度；根据地层温度和水泥环的能量变化关系确定水泥环温度，包括：根据无水地层温度和水泥环的能量变化关系确定水泥环温度；或根据见水地层温度和水泥环的能量变化关系确定水泥环温度。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据套管温度及环空流体、中心管的能量变化关系，确定环空流体温度与中心管温度的差异，包括：根据套管温度和环空流体的能量变化关系确定环空流体温度；根据环空流体温度和中心管的能量变化关系确定中心管温度；根据环空流体温度和中心管温度确定环空流体温度和中心管温度的差异。5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，根据地层温度和水泥环的能量变化关系确定水泥环温度，包括：根据水泥环的轴向传热、径向传热以及水泥环的能量变化，确定水泥环的能量变...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋先知，郑睿，李根生，黄中伟，史怀忠，盛茂，张逸群，杨睿月，李敬斌，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：北京,11