[发明专利]一种地热井井口温度计算方法

说明书

本发明公开了一种地热井井口温度计算方法，步骤1：根据已知地层温度计算地温梯度；步骤2：计算总传热系数U及A值；步骤3：由于水的比热随深度而变，故由浅至深逐步迭代计算至目标深度的流体温度；步骤4：对于单产层而言，可直接迭代计算到井口，而对于多产层而言，首先把各单产层水的产量相加得到新的总产水量，然后根据水的比热、温度和产量参数值计算得到井口温度。本发明考虑到需要在多层热储中对地热资源的混采，通过模型计算井口温度，可以很明显的反映井筒周围的瞬间温度场及井口温度随时间的变化过程。

技术领域

本发明涉及一种井口温度计算方法，特别涉及一种地热井井口温度计算方法。

背景技术

沉积盆地型地热田多为中低温地热田，井口温度一般较低，其井口温度对可利用能源的数量有着直接的影响，因而其值的确定在中低温地热系统评价中占有举足轻重的地位，完善井口温度的计算方法对沉积盆地型地热田的地热资源开发利用有重要的实际意义。井口温度一般受地温场的地温梯度、地热水在井筒中的流动速度以及地下岩石的导热系数的影响。其中地温梯度的高低决定是否有可利用的地热能，地热水流速较快、岩石热导率较低时，热量散失少，因而井口温度相应较高。

1.传统井口温度计算方法

依据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表示水的终点温度，℃；T_H表示水的起点温度，℃；T₀表示管道周围的介质温度，℃；L表示管道长度，m；a为常数；G为水的质量流量，kg/s；C为水的比热，J/kg·℃；D为管道的外直径，m；K为管道的总传导系数，一般来讲。

其中α₁为流体与管道内壁的内部放热系数；α₂为管道外壁至周围介质的外部放热系数；δ为管道的壁厚；λ为管道壁的热导率。对于不保温的输热管道的总传热系数K近似等于2α。由于沉积盆地中的地热资源往往存在于油气田中，进行地热研究的井多数为油井，且多为水泥固井。水泥的热导率为1.43，与岩石接近，所以可以把它看做岩石的一部分，这样可以认为输水管道是不保温的，其总传热系数K近似等于2α，即K值近似等于管道外壁至周围介质的外部放热系数。

具有一定温度的水在井筒内向上流动过程中，井筒周围介质温度是(地温场温度)逐渐降低，即公式1-1中的T₀是变化的，因而必须采用分段计算的办法，逐步向井口迭代。然而，这样建立的传热方程是在稳态条件下的虽然解决了从井底到井口热量损耗量的计算，但这种计算方法在反映井筒周围的瞬间温度场及井口温度随时间的变化过程还存在明显不足。

发明内容

本发明的目的在于提供一种地热井井口温度计算方法，考虑到需要在多层热储中对地热资源的混采，通过模型计算井口温度，可以很明显的反映井筒周围的瞬间温度场及井口温度随时间的变化过程，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种地热井井口温度计算方法，通过模型计算井口温度，计算步骤包括：

步骤1：根据已知地层温度计算地温梯度；

步骤2：计算总传热系数U及A值；

步骤3：由于水的比热随深度而变，故由浅至深逐步迭代计算至目标深度的流体温度；

步骤4：对于单产层而言，可直接迭代计算到井口，而对于多产层而言，首先把各单产层水的产量相加得到新的总产水量，然后根据水的比热、温度和产量参数值计算得到井口温度。