【技术实现步骤摘要】
本申请涉及氢/氦气等稀有气体地下储备，尤其涉及一种盐穴储氢/氦库井口压力预测方法及系统。
技术介绍
1、氢/氦气作为一种战略稀缺物质，广泛用作火箭液体燃料的压送剂和增压剂、核工业的冷却液以及管道和电子电气装置的检漏。盐岩地层是深地储能的优良地质体，其具有渗透率低(小于10-20m2)、孔隙度小(小于1％)的特点，现有研究论证了在盐岩地层中的进行氢/氦气储备的技术可行性。
2、对于深埋于地下千米级的盐穴，井口压力是反映盐穴储氢/氦库运行状态的重要参数，是施工方和业主极为关注的关键参数。尽管可以通过压力计实时监测井口压力，但准确预测井口压力的变化趋势，对于注/采气工艺流程设计、设备选型等具有重要意义。通过文献调研，目前公开的技术主要集中在盐穴储气库的建造方法、密封性和注采参数优化，尚未有对盐穴储氦以及井口压力预测相关技术，因此，亟需一种盐穴储氢/氦库井口压力预测方法。
技术实现思路
1、为了解决上述问题，本申请提供一种盐穴储氢/氦库井口压力预测方法及系统，满足了盐穴储氢/氦库运行期间对井口压力变化趋势预测的重大需求，所述技术方案如下：
2、本申请提供一种盐穴储氢/氦库井口压力预测方法，包括以下步骤：
3、s1获取盐穴储氢/氦库的基础数据；
4、s2监测并记录盐穴储氢/氦库的历史注采气数据以及当前储氢/氦库状态；
5、s3利用盐穴储氢/氦库的基础数据和状态监测数据，对运行期间库内氢/氦气漏失量、氢/氦气溶解损失的氢/氦气量、储氢
6、s4根据所述s3获取的参数计算井口压力，对井口压力的变化趋势进行预测。
7、例如，在一个实施例提供的所述盐穴储氢/氦库井口压力预测方法中，所述s4中，根据下式计算井口压力：
8、
9、式(1)中，pwh为井口压力；n0为初始时刻盐穴储氢/氦库腔体内的库存气量；v0为盐穴储氢/氦库的腔体体积；nl为氢/氦气漏失量；ns为氢/氦气溶解损失的氢/氦气量；vs为腔体收缩导致的储氢/氦库腔体体积损失；z为气体压缩因子；t为氢/氦气温度场分布。
10、例如，在一个实施例提供的所述盐穴储氢/氦库井口压力预测方法中，所述氢/氦气漏失量nl的计算方法为：储备在盐穴中的高压氢/氦气向围岩孔隙中渗漏，通过下述渗流方程表示气体向围岩中的渗漏量：
11、
12、式(2)中，ρ表示氢/氦气的密度，kg/m3；φ表示盐岩的孔隙度；t表示模拟时间，s；k表示氢/氦气的综合渗透率，m2；μ为氢/氦气的粘度，pa·s；p为气体压力，pa；
13、通过式(2)得出围岩孔隙中的压力场分布，进而可以得出氢/氦气沿腔体璧向围岩中的渗流速度，根据质量守恒原理，通过下述得出氢/氦气漏失量nl：
14、
15、式(3)中，m为氢/氦气摩尔质量。
16、例如，在一个实施例提供的所述盐穴储氢/氦库井口压力预测方法中，所述氢/氦气溶解损失的氢/氦气量ns的计算方法为：根据扩散定律获取氢/氦气在卤水中的扩散溶解满足下式：
17、
18、式(4)中，c为卤水中的氢/氦气浓度；d为氢/氦气在卤水中的扩散系数；
19、基于式(4)可以模拟出不同时刻下卤水中氢/氦气的浓度分布，并通过下式体积积分可以计算出氢/氦气溶解损失的氢/氦气量nr：
20、
21、例如，在一个实施例提供的所述盐穴储氢/氦库井口压力预测方法中，所述腔体收缩导致的储氢/氦库腔体体积损失vs满足下述计算式：
22、
23、式(6)中，v为盐穴腔体体积；x为蠕变速率衰减指数，可通过储氢/氦库目标层位的岩心蠕变试验得出；a为经验系数，可通过实测腔体体积收缩数据反演得出。
24、例如，在一个实施例提供的所述盐穴储氢/氦库井口压力预测方法中，所述氢/氦气温度场分布t的计算方法为：
25、
26、式(7)中，a为井筒或者盐穴的截面积；ρ为氢/氦气的密度；cv,g为氢/氦气的比热容；tf为氢/氦气的温度；t为时间；μjt为氢/氦气的焦耳-汤姆森系数；p为氢/氦气的压力；qe为氢/氦气与围岩之间的对流换热速率，qe的计算方法为：
27、qe＝2πr0uwe(te-tf) 式(8)；
28、式(8)中，r0为井筒或者盐穴的半径；uwe为气体与周围环境之间的综合传热系数；te为地层温度，te的计算方法为：
29、
30、式(9)中，r为距离储气库中心的距离；ρe为地层岩石的密度；ce为地层岩石的比热容；ke为地层岩石的热传导系数；
31、联立式(7)-式(9)，可计算注气建库期间腔体内氢/氦气温度随时间的变化。
32、本申请第二方面提供一种盐穴储氢/氦库井口压力预测系统，包括：
33、基础数据收集单元，用于汇集盐穴储氢/氦库的基础资料；
34、状态监测单元，包括状态监测器，用于记录盐穴储氢/氦库的历史注采气数据以及当前储氢/氦库状态；
35、泄漏率定量评估单元，利用盐穴储氢/氦库的基础数据和状态监测数据，对库内氢/氦气漏失量、氢/氦气溶解量、气体热效应和储氢/氦库腔体收缩进行定量模拟；
36、井口压力预测单元，根据所述泄漏率定量评估单元得出的四种效应对井口压力变化的影响，进而对井口压力的变化趋势进行预测。
37、例如，在一个实施例提供的所述盐穴储氢/氦库井口压力预测系统中，在所述基础数据收集单元输入用于盐穴储氢/氦库渗漏率定量评估的基础数据，包括盐穴腔体的声呐测腔数据、井眼轨迹、井身结构和注气管柱尺寸。
38、例如，在一个实施例提供的所述盐穴储氢/氦库井口压力预测系统中，所述状态监测单元还包括设于地面注采管汇上的气体流量计、管汇阀门和井口温压计，用于纪录盐穴储氢/氦库的历史注采气数据，进而获得盐穴储氢/氦库腔体内的库存气量以及当前储氢/氦库状态，包括所述管汇阀门开关状态、井口压力和温度参数。
39、本申请一些实施例提供的一种盐穴储氢/氦库井口压力预测方法及系统带来的有益效果为：本申请通过准确预测氢/氦气漏失、氢/氦气溶解、气体热效应和腔体收缩四种因素对井口压力变化的贡献度，进而准确预测井口压力的变化趋势，相较于传统的技术手段，本申请的盐穴储氢/氦库井口压力预测方法在完善的理论模型支撑下，又与现场监测的实时数据相辅相成，计算简单，科学合理，可为盐穴储氢/氦库地面注采工艺的优化设计提供技术支撑。
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1.一种盐穴储氢/氦库井口压力预测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述盐穴储氢/氦库井口压力预测方法，其特征在于，所述S4中，根据下式计算井口压力：
3.根据权利要求2所述盐穴储氢/氦库井口压力预测方法，其特征在于，所述氢/氦气漏失量nl的计算方法为：储备在盐穴中的高压氢/氦气向围岩孔隙中渗漏，通过下述渗流方程表示气体向围岩中的渗漏量：
4.根据权利要求2所述盐穴储氢/氦库井口压力预测方法，其特征在于，所述氢/氦气溶解损失的氢/氦气量ns的计算方法为：根据扩散定律获取氢/氦气在卤水中的扩散溶解满足下式：
5.根据权利要求2所述盐穴储氢/氦库井口压力预测方法，其特征在于，所述腔体收缩导致的储氢/氦库腔体体积损失Vs满足下述计算式：
6.根据权利要求2所述盐穴储氢/氦库井口压力预测方法，其特征在于，所述氢/氦气温度场分布T的计算方法为：
7.一种盐穴储氢/氦库井口压力预测系统，其特征在于，包括：
8.根据权利要求7所述盐穴储氢/氦库井口压力预测系统，其特征在于，在所述基础数据收集单
9.根据权利要求7所述盐穴储氢/氦库井口压力预测系统，其特征在于，所述状态监测单元还包括设于地面注采管汇上的气体流量计、管汇阀门和井口温压计，用于纪录盐穴储氢/氦库的历史注采气数据，进而获得盐穴储氢/氦库腔体内的库存气量以及当前储氢/氦库状态，包括所述管汇阀门开关状态、井口压力和温度参数。
...【技术特征摘要】
1.一种盐穴储氢/氦库井口压力预测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述盐穴储氢/氦库井口压力预测方法，其特征在于，所述s4中，根据下式计算井口压力：
3.根据权利要求2所述盐穴储氢/氦库井口压力预测方法，其特征在于，所述氢/氦气漏失量nl的计算方法为：储备在盐穴中的高压氢/氦气向围岩孔隙中渗漏，通过下述渗流方程表示气体向围岩中的渗漏量：
4.根据权利要求2所述盐穴储氢/氦库井口压力预测方法，其特征在于，所述氢/氦气溶解损失的氢/氦气量ns的计算方法为：根据扩散定律获取氢/氦气在卤水中的扩散溶解满足下式：
5.根据权利要求2所述盐穴储氢/氦库井口压力预测方法，其特征在于，所述腔体收缩导致的储氢/氦库腔体体积损失vs满足下述计算式：<...
【专利技术属性】
技术研发人员：王同涛，廖友强，杨春和，史永飞，孙青桥，张璐，杨行，陈留平，徐孜俊，贺涛，谢冬洲，黄广谭，丁哲康，刘杵凡，
申请(专利权)人：中国科学院武汉岩土力学研究所，
类型：发明
国别省市：
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