[发明专利]一种富油煤原位开采的温度控制方法及系统

权利要求书

1.一种富油煤原位开采的温度控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

建立富油煤原位开采的热分析地质模型；

向热分析地质模型注入流体通过管道出口流出；

对原位开采热分析地质模型进行计算流体力学热仿真分析，建立煤层加热模型；

由动态矩阵控制算法基于所获得的煤层加热模型计算得到控制信号输入；

建 立煤层加热模型步骤为：

(1)给热分析地质模型入口输入一个阶跃控制信号，仿真记录得到富油煤层监测点的阶跃响应曲线；

(2)根据阶跃响应曲线过渡过程时间选取合适的采样周期T_s，从初始时刻开始到响应曲线进入稳态值记录阶跃响应曲线上每个采样时刻对应的阶跃响应数据s_i，得到系统阶跃响应序列：

S＝[s₁ s₂…s_N]^T

其中，T为矩阵转置符号，N为截断步长；

(3)由线性系统的齐次性与叠加行可得煤层加热响应模型为：

Y(k)＝M_ssY(k-1)+SΔu(k-1)

其中，Δu(k-1)为k-1时刻加入的控制增量，

2.根据权利要求1所述的一种富油煤原位开采的温度控制方法，其特征在于，热分析地质模型包括实际开采过程中因压裂形成的裂隙缝；热分析地质模型中部为待加热开采的富油煤层，上部为覆盖的泥岩，下部为泥岩。

3.根据权利要求1所述的一种富油煤原位开采的温度控制方法，其特征在于，热分析地质模型中包含竖直的注热井，生产井和监测井。

4.根据权利要求3所述的一种富油煤原位开采的温度控制方法，其特征在于，流体通过注热井管道进入煤层，煤层的加热方法为流体对流加热。

5.根据权利要求3所述的一种富油煤原位开采的温度控制方法，其特征在于，热分析地质模型裂缝为随机生成的纵横交错的相互连通圆柱形流体通道，缝隙连通注热井和生产井。

6.根据权利要求1所述的一种富油煤原位开采的温度控制方法，其特征在于，注入井中的流体为高温高压空气、氮气、水蒸气和促进煤热解的化学物质。

7.根据权利要求1所述的一种富油煤原位开采的温度控制方法，其特征在于，动态矩阵控制算法将煤层加热模型作为系统预测模型，并进行滚动优化和反馈矫正得到系统最优控制信号输入，使得控制对象跟踪参考输入。

8.一种富油煤原位开采的温度控制系统，其特征在于，基于权利要求1至7任意一项所述的控制方法，包括：

热分析地质模型建立模块，用于建立富油煤原位开采的热分析地质模型；

流体注入模块，用于向热分析地质模型注入流体通过管道出口流出；

煤层加热模型建立模块，用于对原位开采热分析地质模型进行计算流体力学热仿真分析，建立煤层加热模型；

计算模块，用于由动态矩阵控制算法基于所获得的煤层加热模型计算得到控制信号输入。