(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202111529967.5 (22)申请日 2021.12.15 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 114201934 A (43)申请公布日 2022.03.18 (73)专利权人 中国石油大 学 （华东） 地址 266580 山东省青岛市黄岛区长江西 路66号 (72)发明人 陈方文　丁雪　刘德才　郑强　 谭雅文　于跃海　 (51)Int.Cl. G06F 30/28(2020.01) E21B 43/24(2006.01) G06F 113/08(2020.01) G06F 119/08(2020.01)G06F 119/14(2020.01) (56)对比文件 CN 112966422 A,2021.0 6.15 CN 111794733 A,2020.10.20 王国营等.原位注蒸 汽开采横观各向同性油 页岩储层的数值研究. 《太原理工大 学学报》 .2020,(第01期), 审查员 李祖布 (54)发明名称 一种评价低频电场加热页岩油储层时温度 场的方法 (57)摘要 一种评价低频电场加热页岩油储层时温度 场的方法， 应用于石油开发领域。 该方法步骤： ① 构建2口水平井井间页岩油储层三维网格模型； ②依据泥页岩储层电阻率、 加载的电场电压， 建 立低频电场加热页岩油储层的电场模 型， 获得电 焦耳热模型； ③建立一个单位时间内各个储层网 格单元岩石骨架热能、 流体热能、 排出流体热能、 热传导热能和电焦耳热能的变化量模 型， 构建它 们之间的能量守恒模型； ④确定在一个单位时间 结束时各个储层网格单元的温度， 以及其它参数 值；⑤依据低频电场加热页岩油储层能量守恒模 型， 循环重复步骤 ②‑④计算页岩油储层温度场 随时间变化特 征。 权利要求书3页 说明书8页 附图3页 CN 114201934 B 2022.08.26 CN 114201934 B 1.一种评价低频电场加热页岩油储层时温度场的方法， 其特 征在于： 步骤1： 构建2口水平井井间页岩油储层三维网格模型， 每个三维网格单元的长、 宽、 高 均为1m， 三维网格模 型长度等于水平井水平段长度， 宽度为2口水平井间距的2 倍以上， 高度 等于页岩油储层厚度， 两口井水平段金属套管连接地面电源作为电极， 电极电压为U,并确 定各网格单元的初始温度T0、 初始孔隙度Ф0、 初始含油饱和度So, 0、 初始含气饱和度Sg, 0、 初始含水饱和度Sw, 0、 初始原油溶解天然气量Vdis‑g, 0， 初始横向电阻Rh, 0、 初始垂向电阻 Rv, 0, 初始岩石骨架比热容ζr, 0、 初始各种 流体比热容ζp, 0， 初始岩石骨架热导率λr, 0、 初 始各种流体热导率λp, 0， 初始岩石骨架热线膨胀系数βr, 0、 初始各种流体热膨胀系数βp, 0， 其中p=1， 2， 3为各种 流体的编号， 确 定原油溶解天然气量、 横向电阻、 垂向电阻、 比热容、 热 导率、 热膨胀系数随温度的变化特征， 电压的单位为V， 温度的单位是℃， 孔隙度的单位是%， 含油饱和度、 含气饱和度、 含水饱和度的单位均为%， 原油溶解天然气量m3/m3, 横向电阻率、 垂向电阻的单位均为Ω， 比热容的单位为J/kg/℃， 热导率的单位为W/m/℃， 热膨胀系数的 单位为℃‑1； 步骤2： 将三维储层网格视为一系列叠置且垂直于水平段井轨迹在水平面投影的连续 二维网格面， 这些二维网格面厚度为1米而且电场特征相同， 首先构建电阻模型： 依据各网 格单元横向电阻和垂向电阻以及它们随温度的变化特征， 相 应变化网格单元横向、 垂向上 的长度， 并记录横向、 垂向长度变化的倍数， 确保伸缩变换之后长、 宽、 高均为1米的各个网 格单元横向、 垂向电阻相同， 即构建新的均匀电介质网格单元， 这样将非均匀电介质储层转 换为均匀电介质模型； 然后搭建电势模型： 两口相邻的井轨迹与该二维网格面的交点分别为正、 负极， 在该均 匀电介质二维网格面中以正、 负电极连线中点为原点、 过正、 负极直线为x轴构建直角坐标 系， 其中正电极A点坐标为( ‑a， 0)， 负电极B点坐标为(a， 0)， 依据均匀电介质中电场特征， 该 二维面中电场等势线除了y轴之外， 其它等势线 是以y轴对称的一系 列圆， 圆点分别为( ‑a(1 +k2)/(1‑k2)， 0)和(a(1+k2)/(1‑k2)， 0)， 半径为2ka/(1 ‑k2)， 其中k是等势线上点到正、 负电 极距离的比值， 当k=1时等势线为y轴； 其次构建电流模型： 在该均匀电介质二维网格面中每束电流由正极出发， 电流线轨迹 垂直于各电势线， 均经过y轴上各网格单元中点并到达负极， 这样一共就有n束电流， n为y轴 上所分析的网格单元个数， 假设点C(0， c)为y轴正向上任意一个网格单元中心 点， 每条电流 轨迹经过点A( ‑a， 0)、 B(a， 0)和C(0， c)， 而且垂直于各等势线， 则 该电流轨迹为以(0,  (c2‑ a2)/(2c))为圆心、 半径为( c2+a2)/2c的部分圆弧， 其函数表达式如下公 式， 这样就确定了该 均匀电介质二维网格面中各电流轨 迹； 确定电焦耳热模型： 确定了该均匀电介质二维网格面上n束电流轨迹之后， 可以获得二 维面中各网格单元上电流轨迹的条数和长度， 根据各电流轨迹在均匀电介质网格单元内的 长度， 将每个网格单元贡献电阻分配给各电流轨迹， 这样就能获得各束电流轨迹上累计电 阻之和， 结合电极电压确定各束电流轨迹上 的电流强度， 利用焦耳定律确定单位时间内各 束电流在其轨迹所经过各均匀电介质网格单元上产生的电焦耳热能， 单位时间可以是1小权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114201934 B 2时、 1分钟、 1秒钟， 结合电阻模型中储层网格单元伸缩变换特征， 将原属于同一个储层网格 单元的均匀电介质网格单元电焦耳热能累加， 获得各储层网格单元电焦耳热能Qele， 电焦耳 热能的单位 为J； 步骤3： 建立一个单位时间内各个储层网格单元岩石骨架热能、 流体热能、 排出流体热 能、 热传导热能和电焦耳热能的变化量模型， 构建它们之 间的能量守恒 模型， 该能量守恒模 型如下式， 其中体系传导至上、 下围岩的热能通过三维网格模型中位于边界处网格单元 的 热传导模型进行评价， 在时间由ti‑1至ti的单位时间内， 每个储层网格单元岩石骨架热能变 化量Qr等于岩石骨架体积V(1 ‑Ф)、 岩石骨架密度ρr、 岩石骨架比热容ζr和温度变化量的乘 积， 每个储层网格单元流体热能变化量Qf等于每种流体体积VSpФ、 流体密度ρp、 流体比热容 ζp和温度变化量的乘积之和， 每个储层网格单元排出流体热能变化量Qff等于每种排出流体 体积、 排出流体密度ρp、 排出流体比热容ζp和温度变化量的乘积之和， 每个储层网格单元热 传导至其四周单元格的热传导热能等于由体积百分比计算的储层热导率与相邻四个单元 格距离、 温度差的乘积之和， i=1， 2， …， m， 是大于零的整数， p=1,  2,  … , np， 是不同种类 孔隙流体的编号， 单位时间可以是1小时、 1分钟、 1秒钟， 各种热能的单位 为J； Qr+ Qf+ Qff+ Qc = Qele 其中， 式中， Qr是单个储层网格单元从时间ti至ti+1过程中岩石骨架热能变化量， Qf是单个储 层网格单元从 时间ti至ti+1过程中流体热能变化量， Qff是单个储层网格单元从时间ti至ti+1 过程中排出流体热能变化量， Qc是单个储层网格单元从时间ti至ti+1过程中热传导 能量， 热 能变化量的单位均为J， Qele是单个储层网格单元从时间ti至ti+1过程中电焦耳热能， 电焦耳 热能的单位为J， V是储层网格单元体积， 体积的单位为m3，Ф是页岩油 储层孔隙度， 孔隙度 的单位为%， ρr和ρp分别是储层骨架和编号为p 的孔隙流体密度， 密度的单位为g/cm3， ti和 ti+1分别是编号为i和i+1 的时间点， i=1， 2， …， m， 是大于零的整数， t是时间， 时间的单位是 秒， T是温度， 温度的单位是℃， p=1,  2,  …  , np， 是不同种类 孔隙流体的编号， ρp是编号为 p 孔隙流体密度， 密度的单位为g/cm3，Sp是编号为 p孔隙流体饱和度， 饱和度的单位为%， ζr和 ζp分别是页岩油储层和编号为 p孔隙流体比热容， 比热容的单位为J/K/kg， λr和λp分别是页 岩油储层岩石骨架和编号为 p孔隙流体导热率， 导热率的单位为J/K/m,  i=1， 2，…， m， 是大 于零的整数， p=1,  2,  …  , np， 是不同种类孔隙流体的编号； 步骤4： 依据步骤3中能量守恒模型， 确定在一个单位时间结束时各个储层网格单元的权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114201934 B 3