两相地热储层的集总参数模型及模型的优化研究

• 作者: Agúst Valfells María Sí■griur Gu■jónsdóttir 吕心力 秦震
• 来源期刊: 地热能
• 学科: 工学
• 关键词: 汽-液两相 集总参数模拟 地热热储模拟 BFGS拟牛顿法 遗传算法
• 年，卷（期）: 2019,（3）
• 页码范围: 13-16
• 页数: 4页
• 分类号: TK222

摘要

采用集总参数模型对地热热储的未来开采量进行评估是地热热储工程中很重要的一环,借助这一类模型可以精确高效地评价热储生产的可持续性。关于低温地热热储的集总参数模型已经日趋完善,然而鲜有针对高温地热热储或汽-液两相地热热储的集总参数模拟。此外,以往的集总参数模型通过采用压缩率的方式将汽-液两相流体当作单相流体处理。考虑到汽-液混合物的压缩率会随干度及压力的改变而急剧变化,且热储是否为非承压储层对压缩率也有非常大的影响。因此,这样的模型存在着很大的不确定性。为了解决这一问题,本文引用干度作为新变量,提出了一个能被广泛应用的两相集总参数模型用以模拟地热热储的压力、温度以及干度响应。集总参数模型作为一个动态模型,以更少的计算成本实现较高精度的模拟。本文所提出的集总参数模型以水和蒸汽为唯一工质,提出了两相以及过热集总参数模型。该模型中存在着大量的预估参数和热力学参数,且水蒸气性质是通过插值法求得。因而该模型是一个非线性且多参数的问题,且不易得出优化过程中目标方程的梯度信息、Hessian阵和Jacobian矩阵。因此,本文采用BFGS拟牛顿法和遗传算法(Genetic Algorithm,GA)对模型进行优化。由于缺少真实的地热生产数据,本文的数据均由一个含有12个水箱的集总参数模型产生。并通过GA和GA+BFGS法,采用一个仅含有6个水箱的模型对其进行拟合。其中,GA+BFGS法是将遗传算法和BFGS拟牛顿法相结合的方法,以此互补两种方法的优点。所得到的拟合结果很好,且验证误差很小,这表面预测的生产趋势基本符合测试集中的生产数据。此外,本文对模型的各未知参数进行了分析,得出了参数变化对热储模型产出的影响。