申请/专利权人：大连理工大学

申请日：2020-07-06

公开（公告）日：2024-04-12

公开（公告）号：CN111859244B

主分类号：G06F17/10

分类号：G06F17/10

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.12#授权;2020.11.17#实质审查的生效;2020.10.30#公开

摘要：本发明属于能源开采的环境影响计算技术领域，涉及一种计算页岩气开发的水足迹方法。本发明从生命周期角度出发，提供一种量化页岩气开采的水足迹方法，包括页岩气开采的直接水耗和间接水耗。在此基础上，预测完成未来页岩气生产目标全国的水耗。步骤如下：首先收集页岩气开发的直接水耗数据；然后计算页岩气开发过程中投入最多的三种原材料水泥、钢材和柴油的消耗量，根据其环境影响计算页岩气开发的间接水足迹；根据直接水耗和间接水耗，计算页岩气开发总水足迹；然后计算页岩气单井产气量进而估算单位体积页岩气的水耗；最后，根据页岩气发展规划从而计算全国页岩气开发的水足迹。

主权项：1.一种计算页岩气开发的水足迹方法，其特征在于，步骤如下：1收集页岩气开发的直接水耗数据：包括压裂新鲜水消耗和钻井液新鲜水消耗，并计算页岩气开发的直接水耗WD；WD＝Wdrilling+Wfracturing其中，Wdrilling和Wfracturing分别表示钻井新鲜水消耗和压裂新鲜水消耗，单位m3井；2结合页岩气井身结构，并依据美国石油学会APISpec5CT《套管和油管规范》以及《川东北钻前操作技术规范QSH0020-2009》计算页岩气开发过程中投入最多的三种原材料的消耗量，三种原材料为水泥、钢材和柴油，计算方式如下：钢材消耗量：其中，λi表示第i层套管的单位长度的质量系数，单位kgm-1；Li表示第i层套管的长度，单位m，共4层；水泥消耗量：其中，Di表示第i层套管的外径，单位m；Bi表示第i个钻头的直径，m；ρi表示水泥浆的密度，g·cm-3；θ表示水泥浆中水泥占比；柴油消耗量：Coil＝L4×γ1+Lhs×T×q×γ2+Vo×ρo×ζ；其中，γ1表示钻井的百米耗油系数，单位t·100m-1；L4表示页岩气井深度，单位m；s表示每段压裂的长度，单位m；T表示每段压裂需要的时间，单位h；q表示压裂车的数量；γ2表示1辆压裂车的耗油系数，单位t·h-1；Vo表示油基钻井液的使用量，单位m3；ρo表示柴油的密度，单位t·m-3；ζ表示油水比；3根据三种原材料的生命周期过程检索相关数据并建立其环境影响模型，进而计算页岩气开发的间接水足迹WI：WI＝Wcement×Ccement+Wsteel×Csteel+Woil×Coil；其中，Wcement、Wsteel和Woil分别表示单位质量水泥、钢铁和柴油生命周期过程水资源消耗量，单位m3·t-1；Ccement、Csteel和Coil分别表示页岩气开发消耗的水泥、钢材和柴油量，单位t；4根据步骤1和3的结果，计算页岩气开发总水足迹WT；WT＝WD+WI其中，WD和WI分别表示直接水消耗和间接水消耗，单位m3井；5从美国能源信息署获得页岩气产区的相关参数：包括页岩气技术可采量、气田面积以及气田面积成功因子，计算页岩气单井产气量，进而计算单位体积页岩气的水耗； 其中，Q表示单井产气量，单位m3井；GIP表示页岩气技术可采量，单位m3；A表示页岩气田面积，单位m2；ψ表示气田面积成功因子；L表示水平井长，单位m；d表示井间距，单位m；单位体积页岩气的水耗：其中，WT表示单井的水耗；6根据国家能源局发布的《页岩气发展规划》里的年产量目标，计算全国页岩气开发的水足迹：WF＝Wu×Py其中，WF表示全国页岩气开发的水足迹，单位m3；Py表示页岩气产量，单位m3。

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权利要求：

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