地热井井管结垢预测方法技术

本发明专利技术公开了一种地热井井管结垢预测的方法，包括：步骤101：获取地层深处及井管的初始状态参数；步骤102：将初始状态参数输入多相流耦合地球化学模型进行模拟，得到不同时刻井壁结垢厚度。本发明专利技术的地热井井管结垢预测方法，通过多相流耦合地球化学模型模拟地热井不同时刻的状态参数，也就是模拟不同时刻的体系状态，可以得到何时结垢以及不同时刻的结垢厚度，从而为合理有效地降低结垢以及除垢方案的实施提供指导。

Prediction method for pipe scale in geothermal well

The invention discloses a method for predicting scaling of geothermal well pipe, which comprises: step 101: obtaining the initial state parameters of formation depth and well pipe; step 102: inputting the initial state parameters into the multi-phase flow coupling geochemical model to simulate, and obtaining the scaling thickness of well wall at different times. The method for predicting scaling in geothermal wells can simulate the state parameters of geothermal wells at different times, i.e. the system state at different times, by means of a multi-phase flow coupled geochemical model. When scaling occurs and the thickness of scaling at different times can be obtained, so that scaling and scale removal schemes can be reasonably and effectively reduced. Provide guidance.

【技术实现步骤摘要】
地热井井管结垢预测方法
本专利技术涉及地热井
，具体涉及一种地热井井管结垢预测方法。
技术介绍
地热资源是地球内部普遍存在的清洁能源，随着城镇化进程和工作发展。地热资源成为广受欢迎的绿色能源。可以预见未来几年我国将迎来地热开发、应用的爆发式增长。然而，地热能的开发利用还存在诸多制约因素，其中地热井和管件结垢问题是各类地热应用中经常面临的首要难题。无论浅层还是深层地热资源，无论是发电、种植、养殖，几乎所有的地热应用方式都会遇到管道和设备结垢问题。一旦结垢，系统运行成本会提高，资源使用效率降低。严重时，系统停滞甚至无法继续使用。目前，对于地热井井管结垢问题的研究仍处于初级阶段，对于可能结垢的时间、位置、速率等研究依然薄弱，缺乏适宜的预估手段和方法。因此，结垢处理仍以结垢后的除垢为主，操作复杂且浪费资源。
技术实现思路
针对现有技术中的上述缺陷或不足，本专利技术提供一种地热井井管结垢预测方法，能够准确预测井管结垢情况，以便提前采取措施对结垢进行预防。为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种地热井井管结垢预测的方法，包括：步骤101：获取地层深处及井管的初始状态参数；步骤102：将所述初始状态参数输入多相流耦合地球化学模型进行模拟，得到不同时刻井壁结垢厚度。作为本专利技术的一种改进所述步骤102包括：步骤201：将所述初始状态参数输入地球化学数据库进行模拟，得到并输出第一组状态参数；步骤202：将所述第一组状态参数输入多场耦合模型进行模拟，得到并输出第二组状态参数；步骤203：将所述第一组状态参数与所述第二组状态参数进行比较，得到偏差值；步骤204：判断所述偏差值是否小于或等于精度要求；若是，则将所述第二组状态参数定义为符合精度要求的状态参数，转入步骤205；若否，则将所述第二组状态参数再次输入所述地球化学数据库，重复步骤201至204的偏差校正子循环；步骤205：将所述符合精度要求的状态参数输入所述地球化学数据库进行模拟，得到此时刻的井壁结垢情况；步骤206：将所述符合精度要求的状态参数输入所述多场耦合模型进行模拟，得到下一时刻状态参数，回到步骤201，进入下一轮循环。进一步地，所述步骤204还包括：若进行了n轮所述的偏差校正子循环后，所述偏差值仍大于精度要求，则根据所述偏差值对应调整所述初始状态参数，其中，n≥1。进一步地，所述多场耦合模型包括：传热过程控制方程其中，u是内能(kJkg-1)，ρ是密度(kgm-3)，v是流体流速(标量单位ms-1)，λ是热导率(J(smK)-1)，T是温度(K)，t是时间(s)；扩散与传递过程控制的传质方程其中，c表示摩尔密度(molm-3)，D为扩散系数(m2s-1)，R表示组分地球化学反应速率(molm-3s-1)，i表示组分。进一步地，所述初始状态参数包括温度、压力、相态、组分和组分浓度。本专利技术与现有技术相比，其有益效果在于：通过多相流耦合地球化学模型模拟地热井不同时刻的状态参数，也就是模拟不同时刻的体系状态，可以得到何时结垢以及不同时刻的结垢厚度，从而为合理有效地降低结垢以及除垢方案的实施提供指导。附图说明图1是本专利技术地热井井管结垢预测方法一实施例的流程图；图2是本专利技术地热井井管结垢预测方法另一实施例的流程图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关专利技术，而非对该专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与专利技术相关的部分。图1示出了根据本申请实施例的一种地热井井管结垢预测方法，其包括：步骤101：获取地层深处及井管的初始状态参数。本实施例中，状态参数可以为温度、压力、相态、组分、组分浓度、流速、溶解度、比容和化学反应平衡参数等描述状态性质的物理量。温度可以为地层不同深度的温度，也可以为井管中液体的温度，还可以是井管中气体的温度等。相似地，压力可以为井管中液体压力，还可以是井管中不同气体的分压。相态可以是气、液、固三相中任意一或多相。组分可以为井管中不同相态的成分组成情况，如气相组分可以包括空气、二氧化碳等，液相组分可以包括水以及水中所溶解物质等，固相组分可以包括沉淀析出的矿物，如碳酸钙等。组分浓度可以是井管中液体所包含的离子、化合物的浓度，如钙离子浓度、碳酸根离子浓度。通常情况为了确保可以得到后续判断体系结垢所需的状态参数，初始状态参数可以至少包括温度、压力、相态、组分和组分浓度。初始状态参数可以为井管不同深度位置的状态参数，即初始状态参数可以是多组不同深度位置的状态参数，深度位置可以根据预测需求具体进行设置，如，初始状态参数可以为井管每间隔100米处的状态参数，也可以为每间隔10米的状态参数，还可以为每个点的状态参数。初始状态参数可以通过实地测量获取，如井口的温度、压力、流速等；也可以通过当地已有的数据资料获取，如不同深度的井管的温度、压力、相态、溶解组分组成及浓度等；还可以通过已有的数据和/或实地测量获取的数据运算得到，如地层深度的温度、压力等；还可以根据实验模拟或其他方式估测得到。也就是说，可以根据状态参数获取的难易程度以及具体预测需求采用不同的方式获取初始状态参数。步骤102：将初始状态参数输入多相流耦合地球化学模型进行模拟，得到不同时刻井壁结垢厚度。多相流耦合地球化学模型可以是不同的气-液-固相变多相运移反应地球化学模型，如可以是水-气-盐-矿体系多相流耦合地球化学模型，也可以是水-气-盐体系多相流耦合地球化学模型，还可以是水-盐-矿体系多相流耦合地球化学模型，还可以是其他可以模拟地热井体系的多相流耦合地球化学模型。将初始状态参数输入多相流耦合地球化学模型，通过该模型可以对某一时刻井管中多相体系进行模拟，并得到该时刻对应的状态参数，从而可以根据该时刻体系的化学反应平衡条件，判断是否有沉淀析出以及析出沉淀的质量或体积；同时基于该时刻状态参数，通过多相流耦合地球化学模型进行模拟，可以得到下一时刻体系的状态参数，从而可以继续判断沉淀析出以及析出沉淀的质量或体积。通过多相流耦合地球化学模型对地热井体系中井管不同深度位置处各个时刻持续模拟，可以得到井管不同深度位置处各个时刻是否有沉淀析出以及析出沉淀的质量或体积，从而可以得到井管不同位置处的井壁何时结垢以及结垢厚度。上述实施例中，通过多相流耦合地球化学模型模拟地热井不同时刻的状态参数，也就是模拟不同时刻的体系状态，可以得到何时结垢以及不同时刻的结垢厚度，从而为合理有效地降低结垢以及除垢方案的实施提供指导。图2示出了根据本申请另一实施例的地热井井管结垢预测方法，其包括：步骤200：获取地层深处及井管的初始状态参数。步骤201：将初始状态参数输入地球化学数据库进行模拟，得到并输出第一组状态参数。本实施例中，地球化学数据库属于多相流耦合地球化学模型的一部分，是在整合多年科研资料和数据的基础上建立起来的应用型数据库，可以是综合型的地球化学数据库，也可以是与地热井相关的专题数据库，具体可以根据具体需求选用不同的地球化学数据库。初始状态参数输入地球化学数据库后，可以通过查询与初始状态参数相关的数据得到第一组状态参数，也可以通过计算得到第一组状态参数，还可以通过查询和计算结合得到第一组状态参数。也就是说，输入状态参数至地球化学数据本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种地热井井管结垢预测方法，其特征在于，所述方法包括：步骤101：获取地层深处及井管的初始状态参数；步骤102：将所述初始状态参数输入多相流耦合地球化学模型进行模拟，得到不同时刻井壁结垢厚度。

【技术特征摘要】
1.一种地热井井管结垢预测方法，其特征在于，所述方法包括：步骤101：获取地层深处及井管的初始状态参数；步骤102：将所述初始状态参数输入多相流耦合地球化学模型进行模拟，得到不同时刻井壁结垢厚度。2.根据权利要求1所述的地热井井管结垢预测方法，其特征在于，所述步骤102包括：步骤201：将所述初始状态参数输入地球化学数据库进行模拟，得到并输出第一组状态参数；步骤202：将所述第一组状态参数输入多场耦合模型进行模拟，得到并输出第二组状态参数；步骤203：将所述第一组状态参数与所述第二组状态参数进行比较，得到偏差值；步骤204：判断所述偏差值是否小于或等于精度要求；若是，则将所述第二组状态参数定义为符合精度要求的状态参数，转入步骤205；若否，则将所述第二组状态参数再次输入所述地球化学数据库，重复步骤201至204的偏差校正子循环；步骤205：将所述符合精度要求的状态参数输入所述地球化学数据库进行模拟，得到此时刻的井壁结垢情况；步骤20...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘丽华，李德栋，翟海珍，杨睿，苏正，吴能友，
申请(专利权)人：中国科学院广州能源研究所，
类型：发明
国别省市：广东,44