本發(fā)明涉及油氣開(kāi)采技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種獲取油氣壓裂增產(chǎn)中井底溫度場(chǎng)的方法及裝置。

背景技術(shù)：

全球非常規(guī)油氣勘探開(kāi)發(fā)處于高速發(fā)展時(shí)期，非常規(guī)油氣資源潛力巨大，其在世界能源資源結(jié)構(gòu)中的比重逐年加大。2014年，美國(guó)頁(yè)巖氣產(chǎn)量為3500億方，致密油產(chǎn)量3800萬(wàn)噸，占總產(chǎn)量1/3左右。中國(guó)非常規(guī)油氣資源豐富，潛力巨大，非常規(guī)油氣資源儲(chǔ)量和產(chǎn)量雖已進(jìn)入世界油氣生產(chǎn)大國(guó)行列，但原油的對(duì)外依存度逐年攀升，非常規(guī)油氣必將成為我國(guó)油氣資源開(kāi)發(fā)的重要接替領(lǐng)域。

非常規(guī)油氣壓裂改造主要方式一般為體積壓裂。體積壓裂是指在水力壓裂過(guò)程中，使天然裂縫不斷擴(kuò)張以使其和脆性巖石產(chǎn)生剪切滑移，形成天然裂縫與人工裂縫相互交錯(cuò)的裂縫網(wǎng)絡(luò)，從而增加改造體積，提高初始產(chǎn)量和最終采收率。通常，把加砂壓裂液體規(guī)模小于1500m³的定義為常規(guī)壓裂，液體規(guī)模大于等于1500m³的稱(chēng)為體積壓裂。因此，體積壓裂是加砂壓裂過(guò)程中加大液體規(guī)模、增加支撐劑數(shù)量、提高施工泵壓、加大泵注排量，迫使油氣儲(chǔ)層天然裂縫不斷擴(kuò)張、脆性巖石產(chǎn)生剪切滑移。體積壓裂的施工工藝實(shí)際上是套管壓裂工藝，在水力壓裂過(guò)程中，使天然裂縫不斷擴(kuò)張和脆性巖石產(chǎn)生剪切滑移，形成天然裂縫與人工裂縫相互交錯(cuò)的裂縫網(wǎng)絡(luò)，從而增加改造體積，提高初始產(chǎn)量和最終采收率。

非常規(guī)油氣開(kāi)發(fā)體積壓裂增產(chǎn)改造過(guò)程中，大量壓裂液長(zhǎng)時(shí)間注入引起井筒溫度變化較大，溫度場(chǎng)改變可能會(huì)引起壓裂液交聯(lián)、攜砂和破膠等性能的改變，而破膠效果則直接關(guān)系到壓裂的施工過(guò)程和最終成敗。壓裂液的濾失特性及流變性會(huì)隨溫度變化而變化，所以壓裂液濾失特性及流變性的變化會(huì)影響到裂縫動(dòng)態(tài)尺寸和支撐劑在縫中的運(yùn)移和沉降，進(jìn)而影響到裂縫導(dǎo)流能力。

此外，溫度變化引起套管附加應(yīng)力對(duì)井筒完整性也有較大影響。我國(guó)南方頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)體積壓裂過(guò)程中，體積壓裂過(guò)程中引起井筒溫度的較大變化，溫度變化產(chǎn)生的附加應(yīng)力致使套管強(qiáng)度降低，甚至嚴(yán)重威脅到頁(yè)巖氣井井筒完整性。例如，四川盆地頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)以來(lái)，已完成的長(zhǎng)寧—威遠(yuǎn)區(qū)塊壓裂改造中出現(xiàn)不同程度的套管變形，套變多以下橋塞、鉆塞、通井遇阻為主要表現(xiàn)形式，頁(yè)巖氣井套管失效問(wèn)題已嚴(yán)重影響到頁(yè)巖氣的正常開(kāi)發(fā)。國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)體積壓裂中套管受力及失效問(wèn)題進(jìn)行了相關(guān)研究，分析認(rèn)為壓裂增產(chǎn)中井筒溫度場(chǎng)的變化是導(dǎo)致體積壓裂中套管失效的重要原因。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明實(shí)施例中提供了一種獲取油氣壓裂增產(chǎn)中井底溫度場(chǎng)的方法及裝置，其能夠得到壓裂增產(chǎn)過(guò)程中壓裂液與地層之間的溫度分布規(guī)律，進(jìn)而有效避免因溫度變化對(duì)體積壓裂增產(chǎn)過(guò)程造成的不利影響。

本發(fā)明實(shí)施例的具體技術(shù)方案是：

一種獲取油氣壓裂增產(chǎn)中井底溫度場(chǎng)的方法，它包括：

獲取壓裂增產(chǎn)改造工藝參數(shù)以及壓裂套管柱結(jié)構(gòu)參數(shù)；

以套管軸線(xiàn)為中心，沿徑向r方向上劃分單元體；

建立所述單元體的熱量平衡通式；

基于所述熱量平衡通式建立所述單元體的溫度場(chǎng)熱平衡模型；

基于井段的邊界條件、井段的初始條件以及所述單元體的溫度場(chǎng)熱平衡模型得到井底溫度場(chǎng)。

優(yōu)選地，在所述獲取壓裂增產(chǎn)改造工藝參數(shù)以及壓裂套管柱結(jié)構(gòu)參數(shù)的步驟中，所述壓裂增產(chǎn)改造工藝參數(shù)和所述壓裂套管柱結(jié)構(gòu)參數(shù)至少包括壓裂液排量、壓裂液地面溫度、壓裂作業(yè)時(shí)間和套管的幾何尺寸其中之一。

優(yōu)選地，在所述以套管軸線(xiàn)為中心，沿徑向r方向上劃分單元體的步驟中，具體為以套管軸線(xiàn)為中心，沿徑向r方向上劃分微圓柱形單元體，依據(jù)實(shí)際工況，取i₁，i₂，i₃微元，并沿徑向取地層微元至i_n，沿井筒的軸向，取深度增量△j₁，并沿井深軸向方向增加至△j_n。

優(yōu)選地，在所述建立所述單元體的熱量平衡通式的步驟中，其具體包括：

根據(jù)地層熱量傳入井筒內(nèi)低溫壓裂液得到進(jìn)入所述單元體的熱流、所述單元體內(nèi)部熱量、所述單元體內(nèi)能量變化；

基于所述單元體的熱流、所述單元體內(nèi)部熱量、所述單元體內(nèi)能量變化得到所述單元體的熱量平衡通式。

優(yōu)選地，所述單元體的熱流為：

$Q_r=-\mathrm{\λ}S\frac{\∂t}{\∂r}$

其中，Q_r表示單元體的熱流，S表示單元體的熱流面積，其單位為m2,λ表示單元體熱傳導(dǎo)系數(shù)，其單位為KJ/m﹒min﹒℃，t表示溫度場(chǎng)，r表示徑向r方向上的距離。

優(yōu)選地，所述單元體內(nèi)部熱量為：

Q_h＝q_vSdr

其中，Q_h表示單元體內(nèi)部熱量，S表示單元體的熱流面積，q_v表示熱源強(qiáng)度，r表示徑向r方向上的距離。

優(yōu)選地，所述單元體內(nèi)能量變化為：

$Q_e=\mathrm{\ρ}CSdr\frac{\∂t}{\∂\mathrm{\τ}}$

其中，ρ表示單元體密度，C表示單元體比熱，S表示單元體的熱流面積，r表示徑向r方向上的距離，t表示溫度場(chǎng)，Q_e表示單元體內(nèi)能量變化，τ表示等溫面法線(xiàn)方向。

優(yōu)選地，在所述基于所述單元體的熱流、所述單元體內(nèi)部熱量、所述單元體內(nèi)能量變化得到所述單元體的熱量平衡通式的步驟中，具體公式如下：

$Q_r+Q_h=(Q_r+\frac{\∂Q_r}{\∂r}dr)+Q_e,$

經(jīng)轉(zhuǎn)化后為：

$q_{v}Sdr-\mathrm{\λ}S\frac{\∂t}{\∂r}=(\frac{\∂Q_r}{\∂r}dr-\mathrm{\λ}S\frac{\∂t}{\∂r})+\mathrm{\ρ}CSdr\frac{\∂t}{\∂\mathrm{\τ}}$

其中，q_v表示熱源強(qiáng)度，S表示單元體的熱流面積，r表示徑向r方向上的距離，λ表示單元體熱傳導(dǎo)系數(shù)，其單位為KJ/m﹒min﹒℃，t表示溫度場(chǎng)，Q_r表示單元體的熱流，ρ表示單元體密度，C表示單元體比熱，τ表示等溫面法線(xiàn)方向。

優(yōu)選地，在所述基于所述熱量平衡通式建立所述單元體的溫度場(chǎng)熱平衡模型的步驟中，所述單元體的溫度場(chǎng)熱平衡模型為：

${\mathrm{\ρ}}_i{C}_i{S}_{i}d\left(\mathrm{\Δ}j\right)\frac{t_{i,j}^{n+1}-t_{i,j}^n}{\mathrm{\Δ}T}=S_i{\mathrm{\Δj\λ}}_{i+1}(t_{i+1,j}^{n+1}-t_{i,j}^{n+1})-S_i{\mathrm{\Δj\λ}}_i(t_{i,j}^{n+1}-t_{i-1,j-\frac{1}{2}}^{n+1}),$

將上述方程化簡(jiǎn)為以溫度場(chǎng)t為變量n階矩陣方程,如下所示：

$(\frac{(r_{i+1}^2-r_i^2){\mathrm{\ρ}}_i{C}_i}{\mathrm{\Δ}T}+\frac{2{\mathrm{\λ}}_{i+1}{r}_{i+1}}{(r_{i+2}-r_{i+1})/2}+\frac{2{\mathrm{\λ}}_i{r}_i}{(r_{i+1}-r_i)/2})t_{i,j}^{n+1}-\frac{2{\mathrm{\λ}}_{i+1}{r}_{i+1}}{(r_{i+2}-r_{i+1})/2}{t}_{i+1,j}^{n+1}-\frac{2{\mathrm{\λ}}_i{r}_i}{(r_{i+1}-r_i)/2}{t}_{i-1,j-1/2}^{n+1}=\frac{(r_{i+1}^2-r_i^2){\mathrm{\ρ}}_i{C}_i}{\mathrm{\Δ}T}{t}_{i,j}^n$

其中，ρ_i表示單元體的密度，單位為kg/m³；C_i表示單元體比熱，單位為KJ/kg﹒℃；S_i表示單元體熱流面積單位為m²；λ_i表示單元體熱傳導(dǎo)系數(shù)，單位為KJ/m﹒min﹒℃；表示n時(shí)刻徑向i，軸向j單元體溫度(i＝1,2…n，j＝1,2…n)，單位為℃；T表示時(shí)間，r表示徑向r方向上的距離，j表示軸向j方向上的距離。

優(yōu)選地，在所述基于井段的邊界條件、井段的初始條件以及所述單元體的溫度場(chǎng)熱平衡模型得到井底溫度場(chǎng)的步驟中，所述井段的邊界條件包括垂直井段邊界條件和水平井段邊界條件，所述井段的初始條件包括垂直井段初始條件和水平井段初始條件。

優(yōu)選地，所述垂直井段初始條件為其中i＝1、2、…、n，j＝1、2、…、n；垂直井段邊界條件為井口溫度，為地層溫度；水平井段入口處溫度為水平井段深度點(diǎn)處注入液溫度，所述水平井段初始條件為其中i＝1、2、3…n，j＝1、2、3…n，t_A為水平井段跟端處地溫值，所述水平井段邊界條件為為地層溫度。

一種獲取油氣壓裂增產(chǎn)中井底溫度場(chǎng)的裝置，它包括：

參數(shù)獲取模塊，其用于獲取壓裂增產(chǎn)改造工藝參數(shù)以及壓裂套管柱結(jié)構(gòu)參數(shù)；

單元體劃分模塊，其以套管軸線(xiàn)為中心，沿徑向r方向上劃分單元體；

熱量平衡建立模塊，其對(duì)所述單元體建立熱量平衡通式；

溫度場(chǎng)熱平衡模型建立模塊，其根據(jù)所述熱量平衡通式建立所述單元體的溫度場(chǎng)熱平衡模型；

井底溫度場(chǎng)生成模塊，其根據(jù)井段的邊界條件、井段的初始條件以及所述單元體的溫度場(chǎng)熱平衡模型生成井底溫度場(chǎng)。

本發(fā)明實(shí)施例根據(jù)井底溫度場(chǎng)計(jì)算模型，能夠采用解析法快速得到非常規(guī)油氣壓裂增產(chǎn)中井底的熱力參數(shù)分布，并據(jù)此優(yōu)選壓裂液及壓裂液交聯(lián)、攜砂和破膠等性能參數(shù)評(píng)價(jià)。此外，根據(jù)壓裂改造井底溫度場(chǎng)情況可以得到套管柱溫度應(yīng)力情況，實(shí)現(xiàn)套管抗外擠及抗內(nèi)壓強(qiáng)度校核，如此，可以有利于優(yōu)選壓裂管柱鋼級(jí)、壁厚等力學(xué)參數(shù)，進(jìn)而保障壓裂過(guò)程中井筒的完整性。

附圖說(shuō)明

在此描述的附圖僅用于解釋目的，而不意圖以任何方式來(lái)限制本發(fā)明公開(kāi)的范圍。另外，圖中的各部件的形狀和比例尺寸等僅為示意性的，用于幫助對(duì)本發(fā)明的理解，并不是具體限定本發(fā)明各部件的形狀和比例尺寸。本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明的教導(dǎo)下，可以根據(jù)具體情況選擇各種可能的形狀和比例尺寸來(lái)實(shí)施本發(fā)明。

圖1為本發(fā)明在實(shí)施例中獲取油氣壓裂增產(chǎn)中井底溫度場(chǎng)的方法的流程圖。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例中井內(nèi)徑向單元格劃分的示意圖。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例中井內(nèi)軸向單元格劃分的示意圖。

圖4為本發(fā)明實(shí)施例中獲取油氣壓裂增產(chǎn)中井底溫度場(chǎng)的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記：1、套管；2、水泥環(huán)；3、地層。

具體實(shí)施方式

結(jié)合附圖和本發(fā)明具體實(shí)施方式的描述，能夠更加清楚地了解本發(fā)明的細(xì)節(jié)。但是，在此描述的本發(fā)明的具體實(shí)施方式，僅用于解釋本發(fā)明的目的，而不能以任何方式理解成是對(duì)本發(fā)明的限制。在本發(fā)明的教導(dǎo)下，技術(shù)人員可以構(gòu)想基于本發(fā)明的任意可能的變形，這些都應(yīng)被視為屬于本發(fā)明的范圍。

近年來(lái)，特別是2010年以后我國(guó)頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)迎來(lái)熱潮。2015年9月1日，長(zhǎng)寧—威遠(yuǎn)國(guó)家級(jí)頁(yè)巖氣示范區(qū)已投產(chǎn)49口井，其中長(zhǎng)寧區(qū)塊已投產(chǎn)井22口，威遠(yuǎn)區(qū)塊已投產(chǎn)井27口，日產(chǎn)氣量突破400萬(wàn)立方米。中國(guó)石化，2014年3月，宣布中國(guó)第一個(gè)頁(yè)巖氣田—涪陵頁(yè)巖氣田進(jìn)入商業(yè)開(kāi)發(fā)。截至2015年4月，涪陵焦石壩頁(yè)巖氣田累計(jì)開(kāi)鉆217口，完井164口，試氣105口，投產(chǎn)98口，日產(chǎn)氣量已突破1000萬(wàn)立方米。2014年，中國(guó)頁(yè)巖氣產(chǎn)量為12.5億立方米。中國(guó)國(guó)家能源局預(yù)測(cè)2020年國(guó)內(nèi)頁(yè)巖氣產(chǎn)量可達(dá)到300億立方米。上述非常規(guī)油氣資源是我國(guó)油氣資源開(kāi)發(fā)的重要目標(biāo)，為了解決在開(kāi)發(fā)該非常規(guī)油氣資源因井內(nèi)的溫度變化對(duì)體積壓裂增產(chǎn)過(guò)程造成的不利影響，申請(qǐng)人提出了一種獲取油氣壓裂增產(chǎn)中井底溫度場(chǎng)的方法，圖1為本發(fā)明在實(shí)施例中獲取油氣壓裂增產(chǎn)中井底溫度場(chǎng)的方法的流程圖，如圖1所示，該獲取油氣壓裂增產(chǎn)中井底溫度場(chǎng)的方法包括以下步驟：

S101：獲取壓裂增產(chǎn)改造工藝參數(shù)以及壓裂套管柱結(jié)構(gòu)參數(shù)。

獲取壓裂增產(chǎn)改造工藝參數(shù)以及壓裂套管柱結(jié)構(gòu)參數(shù),其中，壓裂增產(chǎn)改造工藝參數(shù)和壓裂套管柱結(jié)構(gòu)參數(shù)至少包括壓裂液排量、壓裂液地面溫度、壓裂作業(yè)時(shí)間、套管1的幾何尺寸、油井的各類(lèi)尺寸參數(shù)其中之一。

S102:以套管軸線(xiàn)為中心，沿徑向r方向上劃分單元體。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例中井內(nèi)徑向單元格劃分的示意圖，圖3為本發(fā)明實(shí)施例中井內(nèi)軸向單元格劃分的示意圖，如圖2、圖3所示，在本步驟中可以以套管軸線(xiàn)為中心，沿徑向r方向上劃分微圓柱形單元體，依據(jù)實(shí)際工況，取i₁，i₂，i₃等微元，其中i₁為套管1內(nèi)部分，i₂為套管1，i₃為水泥環(huán)2，i₄為地層3，并沿徑向取地層微元至i_n，沿井筒的軸向，取深度增量△j₁，并沿井深軸向方向增加至△j_n。

S103：建立單元體的熱量平衡通式。

在本申請(qǐng)中，基本假設(shè)如下：壓裂液注入前原始井筒內(nèi)液體與地溫梯度變化一致；單元體熱流方向沿井筒徑向且熱交換符合傅里葉熱傳導(dǎo)定律，井筒軸向熱量傳遞以時(shí)間T的n時(shí)刻與n+1時(shí)刻溫度場(chǎng)迭代實(shí)現(xiàn)；計(jì)算所用地層、水泥環(huán)、套管、壓裂液熱傳導(dǎo)系數(shù)不受溫度變化影響；以套管中心為軸徑向套管、水泥環(huán)、地層物性相同且均質(zhì)；不計(jì)壓裂液與套管內(nèi)壁摩擦引起的熱力學(xué)影響；不計(jì)壓裂液與套管壁間的熱阻影響；井筒無(wú)限遠(yuǎn)處地層溫度場(chǎng)滿(mǎn)足t＝t(x,y,z)，且其中，x、y、z為空間坐標(biāo)。

在本步驟中，建立單元體的熱量平衡通式具體包括以下步驟：

S201：根據(jù)地層熱量傳入井筒內(nèi)低溫壓裂液得到進(jìn)入單元體的熱流、單元體內(nèi)部熱量、單元體內(nèi)能量變化。

根據(jù)實(shí)際工藝情況，地層熱量逐漸傳入井筒內(nèi)低溫壓裂液，則進(jìn)入單元體熱流為：

$Q_r=-\mathrm{\λ}S\frac{\∂t}{\∂r}$

其中，Q_r表示單元體的熱流，S表示單元體的熱流面積，其單位為m2,λ表示單元體熱傳導(dǎo)系數(shù)，其單位為KJ/m﹒min﹒℃，t表示溫度場(chǎng)，r表示徑向r方向上的距離。

單元體內(nèi)部熱量為：

Q_h＝q_vSdr

其中，Q_h表示單元體內(nèi)部熱量，S表示單元體的熱流面積，q_v表示熱源強(qiáng)度，r表示徑向r方向上的距離。

單元體內(nèi)能量變化為：

$Q_e=\mathrm{\ρ}CSdr\frac{\∂t}{\∂\mathrm{\τ}}$

其中，ρ表示單元體密度，C表示單元體比熱，S表示單元體的熱流面積，r表示徑向r方向上的距離，t表示溫度場(chǎng)，Q_e表示單元體內(nèi)能量變化，τ表示等溫面法線(xiàn)方向。

S202：基于單元體的熱流、單元體內(nèi)部熱量、單元體內(nèi)能量變化得到單元體的熱量平衡通式。

在本步驟中，根據(jù)單元體的熱流、單元體內(nèi)部熱量、單元體內(nèi)能量變化得到單元體的熱量平衡通式，具體公式如下：

$Q_r+Q_h=(Q_r+\frac{\∂Q_r}{\∂r}dr)+Q_e,$

將參數(shù)帶入上述公式進(jìn)行轉(zhuǎn)化，

$q_{v}Sdr-\mathrm{\λ}S\frac{\∂t}{\∂r}=(\frac{\∂Q_r}{\∂r}dr-\mathrm{\λ}S\frac{\∂t}{\∂r})+\mathrm{\ρ}CSdr\frac{\∂t}{\∂\mathrm{\τ}}$

其中，q_v表示熱源強(qiáng)度，S表示單元體的熱流面積，r表示徑向r方向上的距離，λ表示單元體熱傳導(dǎo)系數(shù)，其單位為KJ/m﹒min﹒℃，t表示溫度場(chǎng)，Q_r表示單元體的熱流，ρ表示單元體密度，C表示單元體比熱，τ表示等溫面法線(xiàn)方向。

S104：基于熱量平衡通式建立單元體的溫度場(chǎng)熱平衡模型。

根據(jù)單元體劃分情況，井筒內(nèi)圓柱流體單元體積πr₁²Δj，徑向單元體體積取單元體熱導(dǎo)面積2πr_iΔj。此外，取時(shí)刻n+1與n滿(mǎn)足n+1＝n+ΔT(n＝0、1、2…、n-1)，單元體軸向增量Δj結(jié)合S103中的公式，單元體溫度場(chǎng)熱平衡模型為：

${\mathrm{\ρ}}_i{C}_i{S}_{i}d\left(\mathrm{\Δ}j\right)\frac{t_{i,j}^{n+1}-t_{i,j}^n}{\mathrm{\Δ}T}=S_i{\mathrm{\Δj\λ}}_{i+1}(t_{i+1,j}^{n+1}-t_{i,j}^{n+1})-S_i{\mathrm{\Δj\λ}}_i(t_{i,j}^{n+1}-t_{i-1,j-\frac{1}{2}}^{n+1}),$

將上述方程化簡(jiǎn)為以溫度場(chǎng)t為變量n階矩陣方程,如下所示：

$(\frac{(r_{i+1}^2-r_i^2){\mathrm{\ρ}}_i{C}_i}{\mathrm{\Δ}T}+\frac{2{\mathrm{\λ}}_{i+1}{r}_{i+1}}{(r_{i+2}-r_{i+1})/2}+\frac{2{\mathrm{\λ}}_i{r}_i}{(r_{i+1}-r_i)/2})t_{i,j}^{n+1}-\frac{2{\mathrm{\λ}}_{i+1}{r}_{i+1}}{(r_{i+2}-r_{i+1})/2}{t}_{i+1,j}^{n+1}-\frac{2{\mathrm{\λ}}_i{r}_i}{(r_{i+1}-r_i)/2}{t}_{i-1,j-1/2}^{n+1}=\frac{(r_{i+1}^2-r_i^2){\mathrm{\ρ}}_i{C}_i}{\mathrm{\Δ}T}{t}_{i,j}^n$

其中，ρ_i表示單元體的密度，單位為kg/m³；C_i表示單元體比熱，單位為KJ/kg﹒℃；S_i表示單元體熱流面積單位為m²；λ_i表示單元體熱傳導(dǎo)系數(shù)，單位為KJ/m﹒min﹒℃；λ_i+1表示第i+1個(gè)單元體熱傳導(dǎo)系數(shù)，單位為KJ/m﹒min﹒℃；表示n時(shí)刻徑向i，軸向j單元體溫度(i＝1,2…n，j＝1,2…n)，單位為℃；T表示時(shí)間，r表示徑向r方向上的距離，j表示軸向j方向上的距離。

S105:基于井段的邊界條件、井段的初始條件以及單元體的溫度場(chǎng)熱平衡模型得到井底溫度場(chǎng)。

在本步驟中，井段的邊界條件包括垂直井段邊界條件和水平井段邊界條件，井段的初始條件包括垂直井段初始條件和水平井段初始條件。

下面為垂直井段邊界條件、水平井段邊界條件、垂直井段初始條件和水平井段初始條件的條件選取：

垂直井段初始條件為其中i＝1、2、…、n，j＝1、2、…、n；垂直井段邊界條件為井口溫度，為地層溫度；水平井段入口處溫度為水平井段深度點(diǎn)處注入液溫度，水平井段初始條件為其中i＝1、2、3…n，j＝1、2、3…n，t_A為水平井段跟端處地溫值，水平井段邊界條件為為地層溫度。

結(jié)合垂直井段和水平井段的邊界條件、初始條件及S104中所構(gòu)成的n階矩陣方程求解井底溫度場(chǎng)t。

根據(jù)求解得到的溫度場(chǎng)t能夠看到壓裂增產(chǎn)過(guò)程中壓裂液與地層之間熱量交換的終了溫度及溫度分布規(guī)律。并據(jù)此優(yōu)選壓裂液及壓裂液交聯(lián)、攜砂和破膠等性能參數(shù)評(píng)價(jià)。此外，根據(jù)壓裂改造井底溫度場(chǎng)情況可以得到套管柱溫度應(yīng)力情況，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)套管抗外擠及抗內(nèi)壓強(qiáng)度校核，如此，可以有利于優(yōu)選壓裂管柱鋼級(jí)、壁厚等力學(xué)參數(shù)，進(jìn)而保障壓裂過(guò)程中井筒的完整性。

在本申請(qǐng)中還提出一種獲取油氣壓裂增產(chǎn)中井底溫度場(chǎng)的裝置，圖4為本發(fā)明實(shí)施例中獲取油氣壓裂增產(chǎn)中井底溫度場(chǎng)的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖4所示，該獲取油氣壓裂增產(chǎn)中井底溫度場(chǎng)的裝置包括：

參數(shù)獲取模塊，其用于獲取壓裂增產(chǎn)改造工藝參數(shù)以及壓裂套管柱結(jié)構(gòu)參數(shù)；

單元體劃分模塊，其以套管軸線(xiàn)為中心，沿徑向r方向上劃分單元體；

熱量平衡建立模塊，其對(duì)單元體建立熱量平衡通式；

溫度場(chǎng)熱平衡模型建立模塊，其根據(jù)熱量平衡通式建立單元體的溫度場(chǎng)熱平衡模型；

井底溫度場(chǎng)生成模塊，其根據(jù)井段的邊界條件、井段的初始條件以及單元體的溫度場(chǎng)熱平衡模型生成井底溫度場(chǎng)。

在20世紀(jì)90年代，對(duì)于一個(gè)技術(shù)的改進(jìn)可以很明顯地區(qū)分是硬件上的改進(jìn)(例如，對(duì)二極管、晶體管、開(kāi)關(guān)等電路結(jié)構(gòu)的改進(jìn))還是軟件上的改進(jìn)(對(duì)于方法流程的改進(jìn))。然而，隨著技術(shù)的發(fā)展，當(dāng)今的很多方法流程的改進(jìn)已經(jīng)可以視為硬件電路結(jié)構(gòu)的直接改進(jìn)。設(shè)計(jì)人員幾乎都通過(guò)將改進(jìn)的方法流程編程到硬件電路中來(lái)得到相應(yīng)的硬件電路結(jié)構(gòu)。因此，不能說(shuō)一個(gè)方法流程的改進(jìn)就不能用硬件實(shí)體模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如，可編程邏輯器件(Programmable Logic Device,PLD)(例如現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(Field Programmable Gate Array，F(xiàn)PGA))就是這樣一種集成電路，其邏輯功能由用戶(hù)對(duì)器件編程來(lái)確定。由設(shè)計(jì)人員自行編程來(lái)把一個(gè)數(shù)字系統(tǒng)“集成”在一片PLD上，而不需要請(qǐng)芯片制造廠(chǎng)商來(lái)設(shè)計(jì)和制作專(zhuān)用的集成電路芯片。而且，如今，取代手工地制作集成電路芯片，這種編程也多半改用“邏輯編譯器(logic compiler)”軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，它與程序開(kāi)發(fā)撰寫(xiě)時(shí)所用的軟件編譯器相類(lèi)似，而要編譯之前的原始代碼也得用特定的編程語(yǔ)言來(lái)撰寫(xiě)，此稱(chēng)之為硬件描述語(yǔ)言(Hardware Description Language，HDL)，而HDL也并非僅有一種，而是有許多種，如ABEL(Advanced Boolean Expression Language)、AHDL(Altera Hardware Description Language)、Confluence、CUPL(Cornell University Programming Language)、HDCal、JHDL(Java Hardware Description Language)、Lava、Lola、MyHDL、PALASM、RHDL(Ruby Hardware Description Language)等，目前最普遍使用的是VHDL(Very-High-Speed Integrated Circuit Hardware Description Language)與Verilog。本領(lǐng)域技術(shù)人員也應(yīng)該清楚，只需要將方法流程用上述幾種硬件描述語(yǔ)言稍作邏輯編程并編程到集成電路中，就可以很容易得到實(shí)現(xiàn)該邏輯方法流程的硬件電路。

控制器可以按任何適當(dāng)?shù)姆绞綄?shí)現(xiàn)，例如，控制器可以采取例如微處理器或處理器以及存儲(chǔ)可由該(微)處理器執(zhí)行的計(jì)算機(jī)可讀程序代碼(例如軟件或固件)的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)、邏輯門(mén)、開(kāi)關(guān)、專(zhuān)用集成電路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、可編程邏輯控制器和嵌入微控制器的形式，控制器的例子包括但不限于以下微控制器：ARC 625D、Atmel AT91SAM、Microchip PIC18F26K20以及Silicone Labs C8051F320，存儲(chǔ)器控制器還可以被實(shí)現(xiàn)為存儲(chǔ)器的控制邏輯的一部分。

本領(lǐng)域技術(shù)人員也知道，除了以純計(jì)算機(jī)可讀程序代碼方式實(shí)現(xiàn)控制器以外，完全可以通過(guò)將方法步驟進(jìn)行邏輯編程來(lái)使得控制器以邏輯門(mén)、開(kāi)關(guān)、專(zhuān)用集成電路、可編程邏輯控制器和嵌入微控制器等的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)相同功能。因此這種控制器可以被認(rèn)為是一種硬件部件，而對(duì)其內(nèi)包括的用于實(shí)現(xiàn)各種功能的裝置也可以視為硬件部件內(nèi)的結(jié)構(gòu)?；蛘呱踔粒梢詫⒂糜趯?shí)現(xiàn)各種功能的裝置視為既可以是實(shí)現(xiàn)方法的軟件模塊又可以是硬件部件內(nèi)的結(jié)構(gòu)。

上述實(shí)施例闡明的系統(tǒng)、裝置、模塊或單元，具體可以由計(jì)算機(jī)芯片或?qū)嶓w實(shí)現(xiàn)，或者由具有某種功能的產(chǎn)品來(lái)實(shí)現(xiàn)。

為了描述的方便，描述以上裝置時(shí)以功能分為各種單元分別描述。當(dāng)然，在實(shí)施本申請(qǐng)時(shí)可以把各單元的功能在同一個(gè)或多個(gè)軟件和/或硬件中實(shí)現(xiàn)。

通過(guò)以上的實(shí)施方式的描述可知，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚地了解到本申請(qǐng)可借助軟件加必需的通用硬件平臺(tái)的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。基于這樣的理解，本申請(qǐng)的技術(shù)方案本質(zhì)上或者說(shuō)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)做出貢獻(xiàn)的部分可以以軟件產(chǎn)品的形式體現(xiàn)出來(lái)，在一個(gè)典型的配置中，計(jì)算設(shè)備包括一個(gè)或多個(gè)處理器(CPU)、輸入/輸出接口、網(wǎng)絡(luò)接口和內(nèi)存。該計(jì)算機(jī)軟件產(chǎn)品可以包括若干指令用以使得一臺(tái)計(jì)算機(jī)設(shè)備(可以是個(gè)人計(jì)算機(jī)，服務(wù)器，或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等)執(zhí)行本申請(qǐng)各個(gè)實(shí)施例或者實(shí)施例的某些部分所述的方法。該計(jì)算機(jī)軟件產(chǎn)品可以存儲(chǔ)在內(nèi)存中，內(nèi)存可能包括計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中的非永久性存儲(chǔ)器，隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)和/或非易失性?xún)?nèi)存等形式，如只讀存儲(chǔ)器(ROM)或閃存(flash RAM)。內(nèi)存是計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的示例。計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)包括永久性和非永久性、可移動(dòng)和非可移動(dòng)媒體可以由任何方法或技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)信息存儲(chǔ)。信息可以是計(jì)算機(jī)可讀指令、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、程序的模塊或其他數(shù)據(jù)。計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)介質(zhì)的例子包括，但不限于相變內(nèi)存(PRAM)、靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(SRAM)、動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(DRAM)、其他類(lèi)型的隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、只讀存儲(chǔ)器(ROM)、電可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器(EEPROM)、快閃記憶體或其他內(nèi)存技術(shù)、只讀光盤(pán)只讀存儲(chǔ)器(CD-ROM)、數(shù)字多功能光盤(pán)(DVD)或其他光學(xué)存儲(chǔ)、磁盒式磁帶，磁帶磁磁盤(pán)存儲(chǔ)或其他磁性存儲(chǔ)設(shè)備或任何其他非傳輸介質(zhì)，可用于存儲(chǔ)可以被計(jì)算設(shè)備訪(fǎng)問(wèn)的信息。按照本文中的界定，計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)不包括短暫電腦可讀媒體(transitory media)，如調(diào)制的數(shù)據(jù)信號(hào)和載波。

本說(shuō)明書(shū)中的各個(gè)實(shí)施例均采用遞進(jìn)的方式描述，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似的部分互相參見(jiàn)即可，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說(shuō)明的都是與其他實(shí)施例的不同之處。尤其，對(duì)于系統(tǒng)實(shí)施例而言，由于其基本相似于方法實(shí)施例，所以描述的比較簡(jiǎn)單，相關(guān)之處參見(jiàn)方法實(shí)施例的部分說(shuō)明即可。

本申請(qǐng)可用于眾多通用或?qū)Ｓ玫挠?jì)算機(jī)系統(tǒng)環(huán)境或配置中。例如：個(gè)人計(jì)算機(jī)、服務(wù)器計(jì)算機(jī)、手持設(shè)備或便攜式設(shè)備、平板型設(shè)備、多處理器系統(tǒng)、基于微處理器的系統(tǒng)、置頂盒、可編程的消費(fèi)電子設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)PC、小型計(jì)算機(jī)、大型計(jì)算機(jī)、包括以上任何系統(tǒng)或設(shè)備的分布式計(jì)算環(huán)境等等。

本申請(qǐng)可以在由計(jì)算機(jī)執(zhí)行的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令的一般上下文中描述，例如程序模塊。一般地，程序模塊包括執(zhí)行特定任務(wù)或?qū)崿F(xiàn)特定抽象數(shù)據(jù)類(lèi)型的例程、程序、對(duì)象、組件、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等等。也可以在分布式計(jì)算環(huán)境中實(shí)踐本申請(qǐng)，在這些分布式計(jì)算環(huán)境中，由通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)而被連接的遠(yuǎn)程處理設(shè)備來(lái)執(zhí)行任務(wù)。在分布式計(jì)算環(huán)境中，程序模塊可以位于包括存儲(chǔ)設(shè)備在內(nèi)的本地和遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)介質(zhì)中。

雖然通過(guò)實(shí)施例描繪了本申請(qǐng)，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員知道，本申請(qǐng)有許多變形和變化而不脫離本申請(qǐng)的精神，希望所附的權(quán)利要求包括這些變形和變化而不脫離本申請(qǐng)的精神。