[发明专利]一种套管式地埋管岩土热物性参数估算方法

权利要求书

1.一种套管式地埋管岩土热物性参数估算方法，其特征在于：基于套管式地埋管传热模型和热响应测试的实验数据，采用不同的目标函数估算岩土的热导率和体积比热容，其中，同时估算岩土热导率k_s和体积比热容C_s以及单独估算岩土热导率k_s的目标函数为所有测试时刻的进出口流体温度的均方根误差，单独估算岩土体积比热容C_s的目标函数为前期测试时刻的进出口流体温度的均方根误差。

2.根据权利要求1所述的一种套管式地埋管岩土热物性参数估算方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、基于套管式地埋管传热模型和热响应测试中所有测试时刻的实验数据，以所有测试时刻的进出口流体温度的均方根误差作为目标函数，同时估算岩土的热导率k_s和体积比热容C_s，并将估算值分别作为岩土热导率k_s和体积比热容C_s的初值，即第零次迭代的结果；

步骤二、将岩土热导率k_s的数值取为上一次迭代过程得到的岩土热导率估算值，然后基于套管式地埋管传热模型和热响应测试前期的实验数据，以前期测试时刻的进出口流体温度的均方根误差作为目标函数，估算岩土体积比热容C_s，并将估算值替代上一次迭代过程得到的岩土体积比热容估算值；

步骤三、将岩土体积比热容C_s的数值取为步骤二得到的岩土体积比热容估算值，并基于套管式地埋管传热模型和热响应测试中所有测试时刻的实验数据，以所有测试时刻的进出口流体温度的均方根误差作为目标函数，估算岩土热导率k_s，并将估算值替代上一次迭代过程得到的岩土热导率估算值；

步骤四、采用迭代过程循环步骤二和步骤三，直至相邻两次迭代过程所估算的岩土热导率k_s和体积比热容C_s的差值均小于设定值，则最后一次迭代过程所估算的岩土热导率k_s和体积比热容C_s即为最终的输出结果。

3.根据权利要求2所述的一种套管式地埋管岩土热物性参数估算方法，其特征在于，步骤一的具体过程为：

(1)选取以下函数作为目标函数：

E₁——热响应测试中所有测试时刻的进出口流体温度的均方根误差；

n₁——热响应测试中所有测试时刻的总数目；

j——热响应测试的第j个测试时刻；

T_ci,j——第j个测试时刻的进口流体温度计算值；

T_ei,j——第j个测试时刻的进口流体温度测试值；

T_co,j——第j个测试时刻的出口流体温度计算值；

T_eo,j——第j个测试时刻的出口流体温度测试值；

(2)分别在[0.0，5.0]和[0.0×10⁶，4.0×10⁶]范围内产生M个热导率随机数和M个体积比热容随机数，进而将其随机组合为M组随机数，其中每组随机数包括一个热导率随机数和一个体积比热容随机数；

(3)针对每组随机数，将其中的热导率随机数和体积比热容随机数分别赋值给k_s和C_s，并将该k_s和C_s作为已知条件代入套管式地埋管传热模型，计算热响应测试中所有测试时刻的进出口流体温度，进而对比进出口流体温度的计算值与测试值，并根据方程(1)计算该组随机数所对应的目标函数值；

(4)对比该M组随机数所对应的目标函数值的大小，查找得到目标函数值最小的一组随机数，则该组随机数中的热导率随机数和体积比热容随机数即分别为所估算的k_s和C_s，将其分别作为岩土热导率k_s和体积比热容C_s的初值，即第零次迭代的结果。