[发明专利]一种原位电加热开采页岩油储层温度场测量方法

权利要求书

1.一种原位电加热开采页岩油储层温度场测量方法，其特征在于：

步骤一：在油页岩各储层均放置电加热棒，每一储层电加热棒的功率相同，利用各电加热棒对相应油页岩储层加热，使各油页岩储层获得电加热棒的热量，根据电加热棒的功率计算油页岩各储层获取电加热棒的热量，油页岩各储层获取电加热棒的热量的具体计算方法如下：

油页岩储层各储层热量Q表示为：

Q＝{Q¹,Q²,Q³,…,Qⁱ,…Q^r}

式中，i、r为储层序号,i＝0,1,2,3,……，r；

其中第i储层的加热棒产生的热量的表达式为：

式中，P为加热棒的加热功率，每一储层加热棒的功率相同，t为加热时间；

在电加热过程中，由于相邻的两个储层产生的热量相互影响，相邻储层加热棒在第i储层的热量表示为：

式中Q^i-1和Qⁱ⁺¹为第i-1储层和i+1的热量，为第O层到第X层的距离，为第O层到第X层的距离热量修正系数；

故第i储层获得的电加热棒热量为：

步骤二：确立油页岩原位热传导系数随温度变化关系，油页岩原位热传导系数随温度变化计算方法如下：

在纯水条件下，依据水流量渗透等效公式，热传导系数由傅里叶定律数学表达式如下：

式中，λ为热传导系数，gradt为温度梯度；

油页岩在原位电加热的状态下，裂解产物为油气水，其油气水三相状态下热传导系数λ_d表达式如下：

λ_d＝(m₁λ₀+m₂λ_w+m₃λ_z+nλ_s)/(m₁+m₂+m₃+n)

式中，n为单位面积油页岩宽度，m₁,m₂,m₃分别为单位面积产生的油气水的体积，λ₀,λ_w,λ_z分别为油页岩在裂解后产生的油气水的热传导系数，λ_s为油页岩的常温下的热传导系数；

将油页岩热解产物简化为油、气，水，设油页岩密度ρ_s，油页岩失重热解失重，油页岩总重量为W，其中水失重w％，油失重o％,产生气体失重z％，λ_d表述如下：

由于原位电加热开采油页岩时，局部温度超过1000度，此时按照常温下温度传输系数计算，温度测量误差很大，故对油气水三相状态下热传导系数λ_d进行修正，得到高温下热传导系数λ_T表达式如下：

式中，T为油页岩温度，H为油页岩湿度；

将油气水三相状态下热传导系数λ_d代入高温下热传导系数λ_T表达式得：

步骤三：依据油页岩中热传递规律，建立热量在油页岩中的扩散方程，由油页岩的初始条件、边界条件，求解油页岩的温度场：

依据热量守恒定律，温度变化吸收的热量等于通过边界流入的热量减去产生的油气水通过边界采出带走的热量，扩散方程表示为：

式中，λ_T(x,y,z)为油页岩在高温下热传导系数λ_T在(x,y,z)三个方向的热传导系数，所述扩散方程表示在物体内无穷小的dt时间内，沿法线方向n流过一个无穷小面积dS的热量dQⁱ与物体温度沿曲面dS法线方向的导数的平方成正比；

定义每个储层电加热棒底部为求解的坐标原点，由傅里叶热传导定律得出从t₁到t₂这段时间内某一储层Qⁱ进入坐标(x,y,z)区域Ω处的热量为：

从t₁到t₂这段时间内流出坐标(x,y,z)区域Ω损失的热量为：

式中，c₁、c₂、c₃为水、油、气体的比热，dV表示对坐标区域Ω的体积积分，dt表示时间积分，w％为水失重，o％为油失重,z％为产生气体失重,Q为油页岩储层各储层热量，ρ_o为油的密度，ρ_w为水的密度，ρ_z为气体密度；根据进入坐标区域Ω内的热量减去损失的热量则此时坐标区域内剩余的热量为：

而就是此区域内油页岩吸收的热量，即：

式中,C为油页岩比热，m为Ω内油页岩的质量，T₀为Ω内油页岩初始温度，T为Ω内油页岩加热后的瞬时温度；

则Ω内油页岩加热后的瞬时温度T为：

步骤四：在各油页岩储层油页岩井壁边缘布设多个温度传感器，测量各点温度修正热量在油页岩中的扩散方程，修正温度场：

由于油页岩的各向异性，测量温度与实际温度存在微小差异，导致油页岩的热传导系数在(x,y,z)三个方向存在微小差异，修正λ_T在(x,y,z)的不同，使得更加准确的监测温度场，修正后热传导系数在(x,y,z)三个方向分别为λ_Tx，λ_Ty，λ_Tz则：

λ_Tx＝λ_T+n₁

λ_Ty＝λ_T+n₂

λ_Tz＝λ_T+n₃

式中n₁,n₂,n₃为补偿系数；

修正后的热量扩散方程为：