井筒换热型地热井产出温度影响因素及预测研究

发布时间：2020-08-14 06:24

【摘要】：随着石油、煤炭等传统资源的逐渐枯竭,以及对环境要求的提高,迫切需要开发新的绿色能源。地热能是一种新的绿色洁净可再生能源,对地热资源的合理开发利用已愈来愈受到人们的青睐。地热开采方式可分为流体交换型和井筒换热型。流体交换型地热井将流体注入地层,通过流体和热能交换从产出井进行地热开采;井筒换热型地热井流体不进入地层,通过井筒进行热量交换。井筒换热型地热井将井身结构中的油套管作为同心管,油管套管之间加入隔热层,从套管一端注入油管采出,通过循环水进行热量采出。流体交换型地热井主要存在回灌难以及污染问题,由于井筒换热型地热井不与地层进行流体交换只交换热量,故不存在回灌难以及地层污染。产出温度受地层参数、生产动态、井筒结构等多参数影响,预测难度大。本文利用CMG软件建立了多种井筒结构的地热井模型,包括竖直同心管换热井、单一水平段地热井、双水平地热井、多分支地热井等;对注入流体在地热井同心管中流动过程进行模拟,通过计算得到地热井井筒温度分布剖面和井口产出温度变化规律,并对井筒换热过程中井筒外地层径向温度场分布进行描述;在此基础上分别研究了注入参数、地层参数以及井筒参数对流体温度剖面和地层温度场的影响规律;应用多元非线性回归方法,建立了井筒换热型地热井产出温度与主控参数的回归关系,提出了产出温度预测模型。研究结果表明,注入速度、注入水温、地温梯度、井筒垂深以及隔热层厚度是影响产出流体温度的主控因素,注入速度越大,产出温度越低;地温梯度越大,产出温度越高;井筒垂深越大,产出温度越高;井筒垂深越深,产出温度越高。建立的预测模型能够对不同条件下的产出流体温度进行准确预测,回归系数接近于一,具有良好的拟合精度。基于影响因素分析以及回归预测,对改善井筒换热型地热井换热效果的注入方式改变、间歇开采及多井同采等开发方式进行了探讨,结果表明通过套管注入、油管采出的流体循环模式是合理的,间歇开采以及多井同采能有效提高井筒换热型地热井换热量,从而提高经济效益。
【学位授予单位】：中国石油大学(华东)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TK521
【图文】：

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xduu ，代表指数积分函数，X 代表积分变量，；4X 的温度，℃；代表过余温度，0 t t，℃；为运行时，m;0t 为周围地层的初始温度，℃；tq 代表单位长度的传 , 分别代表地层的导热系数和热扩散系数， W / m K 计算简单，在工程中应用十分广泛。但其局限也很明显，即忽略了地面边界条件以及埋管深度的有限性；假设地层初层；并且未考虑管之间的热交换也不考虑地层情况对换热模型于 1985 年由 Kavanaugh[18]建立，他将钻井内的 U 型管假模型计算得到了周围地层的温度分布情况。该模型把 U 型量管，用当量管的直径近似代替计算。圆柱模型的其他假定同。

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9图 1-2 研究路线Fig.1-2 The research route.5 创新点该论文研究的创新点在于：（1）利用CMG 灵活井功能建立了不同情况下的井筒换热型地热井换热数值模型论了各个井型对换热效果的影响，并研究了特殊井型如双水平井以及多分支井的换果，对油井地热开采有着借鉴意义。在影响参数方面，对竖直同心管地热井以及含

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但是可以选择在油管的不同位置进行流体交换。油管和环空之导是沿着整个油管长度的。环空和油管可以根据射孔被分成多个段。每个液流和射孔段的方程都是同步求解的；每个灵活井方程组与其它灵活井方解的，并且与油藏无关。空间上，所有灵活井都通过环空-油藏流动相与。通过牛顿迭代[20]对上述平衡方程式进行逐个迭代计算，时间和空间步算得到。值模拟表征模型建立换热型地热井主要是通过同心管进行井筒内流体与地层换热，从而达到加利用地热的目的。同心管型地热井即是流体在井筒中利用油管以及油套环动，从一端注入从而在另一端产出的地热开采井。在本文中，主要涉及的心管型、含单一水平段同心管型（L 型）、双水平段同心管型以及多分支

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