[发明专利]一种地热开发过程中的压降换热定量计算方法

权利要求书

1.一种地热开发过程中的压降换热定量计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、确定固体参数、流体参数和地层参数；固体参数包括套管和水泥环的内径、外径和导热系数；流体参数包括流体的导热系数、流速、比热容、密度和粘度；地层参数包括导热系数、地表温度、储层温度和低温梯度；

步骤二、确定计算单元的计算长度及微元段的微元长度；三个计算单元的计算长度包括流入储层的长度L₁、水平加热段长度L₂和流出储层的长度L₃，微元段的微元长度dl默认为1m；

步骤三、计算流入端的压降和换热；计算在流入储层的长度L₁中的流体流动过程中的压力损耗和流体流至该段井段末端时的温度，在计算过程中流入端的初始温度为流体的注入温度或地面温度：

根据流入端压降计算微分公式，计算流入端的压降结果微元值，公式如下：

P_in＝∑dp_in (2)

式中，dp_in,流入端压降损失微元值；g，重力加速度；ρ，流体密度；dl，流体微元长度；沿程摩阻；u，注入流速；du，微元长度下首末端的速度差；P_in，流入段流体的压降损失；

根据流入端换热计算微分公式，计算流入端的换热结果微元值，公式如下：

T_in＝∑dt_in (4)

式中，dt_in，流入端温度变化微元值；a，地温梯度；b，地表温度；L₁，流入储层的长度；A，一个关于时间的方程；t₀，流入段初始温度；T_in，流入端流体温度增量；

步骤四、计算加热段的压降和温度，计算在水平加热段的长度L₂中的流体流动过程中的压力损耗和流体流至该井段末端时的温度，在计算过程中水平加热段的初始温度为流体的流入端的末端温度：

根据加热段压降计算微分公式，计算加热段的压降结果微元值，公式如下：

P_hor＝∑dp_hor (6)

式中，dp_hor，加热段压降损失微元值；P_hor，流入段流体的压降损失；

根据加热段换热计算微分公式，计算加热段的换热结果微元值，公式如下：

T_hor＝∑dt_hor (8)

式中，dt_hor，加热端温度变化微元值；t₁，加热段初始温度，即流入段终端温度；t_e，地层温度；T_hor，加热端流体温度增量；

步骤五、计算流出段的压降和温度；计算在流出储层的长度(L₃)中的流体流动过程中的压力损耗计算和流体流至该井段末端时的温度，在计算过程中流出段的初始温度为流体的水平加热段的末端温度：

根据流出段压降计算微分公式，计算流出段的压降结果微元值，公式如下：

P_out＝∑dp_out (10)

式中，dp_out，流出段压降损失微元值；P_out，流出段流体的压降损失；

根据流出段换热计算微分公式，计算流出段的换热结果微元值，公式如下：

T_out＝∑dt_out (12)

dt_out，流出端温度变化微元值；t₂，流出段初始温度，即加热段终端温度；L₃，流出储层的长度；T_out，流出端流体温度增量；

步骤六、导出各计算点的计算值；根据步骤二中的参数设置结合地热开发的实际情况，计算每个计算单元的计算点的计算值，计算单元的长度短则数百米，长则数千米，设置的微元长度为1m，应用EXCEL或其他软件编程进行计算并导出各计算点的计算值；

步骤七、绘制折线图；绘制折线图展示步骤六中的数据结果，在绘制图表时根据需求选取等间距的数值点进行绘制。