原位电法开发油页岩的温度场数值分析石油天然气工业.doc

原位电法开发油页岩的温度场数值分析 XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX （摘要 ：对问题，运用模拟仿真软件建立模型结果表明关键词：；；；模拟；等温线 1应用仿真模拟技术，后温度场进行分析，从而得出一般性规律，技术[1-4]。 2油页岩的热裂解 热裂解间接加热分解后重组，将有机物质裂解或分解为较低分子的物质[]。 （1） 式中: A为指数前因子,s-1;E为表观活化能,J/mol;m为反应级数;T为温度,K;R为气体常数,8.314J/(mol·K);x为在温度T时反应物质的转化率,%。 油页岩通常具有渗透率低，孔隙度小的特征。而高温裂解后的油页岩则会产生大量的空隙和裂隙，而且不均匀的受热也会使油页岩从内部产生裂隙，从而提高了油页岩的渗透率和孔隙度。为原位电法开采油页岩创造了更好的条件。 3计算模型.1物理模型： ,该温度场结 3.2数学模型： [7-9]。 能量守恒方程： （2） 式中:λ为油页岩的热传导系数,W/(m·K);c为油页岩的比热,J/(kg·K); 为油页岩的密度, kg/m3; W为化学反应热,J/kg; Q为源汇项,W/m3。 3.3边界条件： （3） 边界条件为 （4） 式中: 为油页岩内部初始温度,K; 油页岩边界上流体的温度,K; q为边界热流密度,W/m2; h为边界换热系数,W/(m2·K);L为控制体的全部边界条件; 为第一类边界条件。 4数值模拟及分析结果,储层深度为100m，其中80m×80m×40m为基岩盖层，分上下两个部分。80m×80m×70m为油页岩储集层，其中AA＇、BB＇为加热井，CC＇，DD＇为生产井如图3所示。 图3均质区域内油页岩开采模型 地温度℃,加热器初始温度为700oC，·kg-1·K-1，热传导系数为1.0 W·m-1·K-1。计算区域为80m×80m×150m，为了更好地体现出经过长时间加热后、热裂解后及开采后期加热井与产油井互换后温度场的变化，对油母页岩层和基岩层采用了加密网格的措施，并且在模拟结束后截取地层的纵向面BB＇CC＇作为演示面。 加热两年后地层温度场如图4所示，图中加热井一侧的等温线呈且由内到外温度依次降低 图4油页岩层在不同年份温度场分布图 图5油页岩层随时间变化的温度曲线 5年后继续在加热井一侧提供热源会发现，温度升高变得缓慢。所以我们采用了加热井与采油井交换加热的方法来解决上述问题。图5为加热4年后温度场分布图。加热井一侧出现了热量大量向基岩层扩散的现象。而采油井一侧则因为温度没有达到集中热裂解的温度导致有大部分页岩层没有产生热裂解现象。所以交换加热井和采油井的位置,进行加热开采至第六年。图6为交换加热井与采油井位置后继续加热2年后的温度场分布图。原采油井一侧的温度升高幅度明显增大，油页岩层温度整体达到400oC。因为页岩层的导热系数要比基岩层的大，基岩层在加热过程中也会起到一定的保温作用，减少了热量的损耗，从而提高了加热效率并节省了加热时间和能耗。图7为不进行加热井与采油井交换直接加热6年的温度场分布图。产油井一侧的温度为300oC，只有继续加热油页岩层才会达到热解的温度。这样会导致生产周期变长。 图图 图 3结论以及建议 （1）当温度没有达到油页岩热解温度时，油页岩层的温度缓慢而均匀的升高，而当油页岩开始热裂解时，油页岩升温的幅度逐渐变大，提高了电加热法的加热效率。 （2）对比两种不同方式加热的温度场可知，采用交换加热井与生产井方式的热能波及面积更大。所以在使用电加热法原位开采油页岩的过程中，当加热生产一段时间后可采用加热井与生产井互换的措施，可有效提高加热效率以及页岩油与页岩气的产量。 参考文献 康志勤，赵阳升，杨栋. 利用原位电法加热技术开发油页岩的物理原理及数值分析[J]. 石油学报，20，(4)：. 高书香,曹克广,陈殿义,等.油页岩的地下转化工艺[J].承德石油高等专科学校学报,2007,9(2):1-4. 李强. 油页岩原位热裂解温度场数值模拟及实验研究[D].吉林大学,2012.. 孙可明,赵阳升,杨栋.非均质热弹塑性损伤模型及其在油页岩地下开发热破裂分析中的应用.岩石力学与工程学报[J].2008,27(1):42-52. 杨栋,薛晋霞,康志勤,等.抚顺油页岩干馏渗透实验研究[J].西安石油大学学报:自然科学版,2007,22(2):2