[发明专利]确定流体的井口注入相态的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及环保领域，具体而言，涉及一种确定流体的井口注入相态的方法及装置。

背景技术

在二氧化碳地质封存以及地下流体能源开发等领域，井筒是沟通地表与地下储层的唯一通道。为了实现既定的工程目标，包括产量、场地安全等，人们只能通过井口操作对注入工艺进行调节和控制。井口的主要调控对象就是注入流体的温度和压力，即流体的相态。因此，井口流体的相态是决定许多工程目标能否有效实现的直接技术参数，有效的井口流体注入相态的设计方法对相关工程的成功实施至关重要。

然而，流体经过井筒向地层的注入过程中涉及多方面的问题，如井筒管道流动，井筒传热，地层入渗流动，地层岩石力学等，由于地质条件的复杂性以及不确定性，涉及的参数众多，在工程设计阶段参数取值也往往并不完备。

在传统的油气藏领域，井口压力的设计主要考虑了井筒流动摩擦压降和流体重力，并采用十分简化的方法进行估算，对传热、地层安全控制压力考虑十分有限。近年来，研究人员开展了一些研究工作改进了这些缺点，如基于数值模拟技术进行井口压力设计。然而，这种方法也存在以下一些问题：首先，数值模拟需要较为准确的地质、几何模型和众多的参数，这一点在工程的设计阶段很难具备。第二，井筒尺寸和地层尺寸差异巨大，进行井筒-地层的联合模拟将导致极其巨大的网格数量，进而使得模拟难以进行。第三，数值模拟技术一般是一种正演方法，也就是给定初-边值条件计算域内的物理量场。然而，井口压力是边界条件，因此，井口压力的设计是利用一部分边界条件(井底)计算另一部分边界条件的过程，这是一个典型的反演分析。为了用数值模拟方法实现井口压力的设计，必须将原问题变化为一系列的正演计算，也就是搜索可能的正演计算结果，因此，这将大大增加计算量。此外，以上方法都没有将注入温度作为设计目标，因此无法直接给出井口流体的相态设计。

针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明实施例提供了一种确定流体的井口注入相态的方法及装置，以至少解决相关技术中井口相态设计不合理的技术问题。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种确定流体的井口注入相态的方法，包括：获取注入井井底地层的临界条件，其中，上述临界条件至少包括：井底地层的安全限制条件、流量限制条件以及井底的设计温度，上述注入井用于将流体注入各注入层中；将获取的上述临界条件转换为上述注入井的井口的边界条件；根据井口边界条件转换结果，确定上述流体的井口注入相态。

进一步地，获取注入井井底地层的临界条件包括：获取上述注入井的井底地层中各储层的压力比；将获取的上述各储层的压力比进行比较，得到上述各储层的压力比中的最大压力比；将上述最大压力比作为井底地层的上述安全限制条件。

进一步地，获取上述注入井的井底地层中各储层的压力比包括：获取各储层处的注入流体压力；获取地层所允许的最大注入压力；计算上述各储层处的注入流体压力与上述地层所允许的最大注入压力之间的比值；将计算得到的结果作为上述各储层的压力比。

进一步地，获取上述注入井的井底地层中各储层的压力比包括：获取各储层处的注入流体压力；获取地层所允许的最大注入压力；从经验取值数据库中获取影响上述地层所允许的最大注入压力的大小的经验系数；将上述地层所允许的最大注入压力与上述经验系数的乘积作为新的地层所允许的最大注入压力；计算上述各储层处的注入流体压力与上述新的地层所允许的最大注入压力之间的比值；将计算得到的结果作为上述各储层的压力比。

进一步地，获取地层所允许的最大注入压力包括：确定上述注入井的井底地层中储层的层数N；从第N层储层开始，由下向上反推，比较下层求得的井口压力是否大于上一层储层的地层破裂压力，若大于，则将作为下一层注入的井底压力继续上推，若不大于，则取算得的作为下一层注入的井底压力继续上推，直至地表，求得井口压力；将井口压力作为地层所允许的最大注入压力。

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种确定流体的井口注入相态的装置，包括：获取单元，用于获取注入井井底地层的临界条件，其中，上述临界条件至少包括：井底地层的安全限制条件、流量限制条件以及井底的设计温度，上述注入井用于将流体注入各注入层中；转换单元，用于将获取的上述临界条件转换为上述注入井的井口的边界条件；确定单元，用于根据井口边界条件转换结果，确定上述流体的井口注入相态。