(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 202111250871.5 (22)申请日 2021.10.26 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 113982589 A (43)申请公布日 2022.01.28 (73)专利权人 西安交通大 学 地址 710049 陕西省西安市咸宁西路28号 专利权人 华能集团技 术创新中心有限公司 (72)发明人 寇鹏　田宇　梁得亮　焦在滨　 肖国春　 (74)专利代理 机构 西安通大专利代理有限责任 公司 6120 0 专利代理师 白文佳 (51)Int.Cl. G06F 30/27(2020.01)G06Q 50/02(2012.01) E21C 41/24(2006.01) E21F 17/00(2006.01) E21F 17/18(2006.01) 审查员 钟永晓 (54)发明名称 一种富油煤原位开采的温度控制方法及系 统 (57)摘要 一种富油煤原位开采的温度控制方法及系 统， 包括以下步骤： 建立富油煤原位开采的热分 析地质模型； 向热分析地质模型注入流体通过管 道出口流出； 对原位开采热分析地质模型进行计 算流体力学热仿真分析， 建立煤层加热模型； 由 动态矩阵控制算法基于所获得的煤层加热模型 计算得到控制信号输入。 首先根据富油煤原位开 采情况及地质特征进行简化构造热分析地质模 型； 然后基于富油煤热分析地质模 型进行有限元 热分析， 由获得的控制对象阶跃响应数据建立富 油煤层对象的加热模型； 最后由加热模型依据动 态矩阵控制算法计算得到模型控制信号输入， 使 煤层温度达到参考温度。 将煤层实时温度作为反 馈量计算输入控制信号， 有助于提高注入流体热 量利用率。 权利要求书2页 说明书3页 附图2页 CN 113982589 B 2022.12.23 CN 113982589 B 1.一种富油煤原位 开采的温度控制方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 建立富油煤原位 开采的热分析地质模型； 向热分析地质模型注入流体通过 管道出口流出； 对原位开采热分析地质模型进行计算 流体力学 热仿真分析， 建立煤层加热模型； 由动态矩阵控制算法基于所获得的煤层加热模型计算得到控制信号输入； 建 立煤层加热模型步骤为： (1)给热分析地质模型入口输入一个阶跃控制信号， 仿真记录得到富油煤层监测点的 阶跃响应曲线； (2)根据阶跃响应曲线过渡过程时间选 取合适的采样周期 Ts， 从初始时刻开始 到响应曲 线进入稳态值记录阶跃响应曲线上每个采样时刻对应的阶跃响应数据si， 得到系统阶跃响 应序列： S＝[s1 s2…sN]T 其中， T为矩阵转置符号， N 为截断步长； (3)由线性系统的齐次性与叠加行 可得煤层加热响应模型为： Y(k)＝MssY(k‑1)+SΔu(k ‑1) 其中， Δu(k ‑1)为k‑1时刻加入的控制增量， 2.根据权利要求1所述的一种富油煤原位开采的温度控制方法， 其特征在于， 热分析地 质模型包括 实际开采过程中因压裂形成的裂隙缝； 热分析地质模型中部为待加热开采的富 油煤层， 上部为覆盖的泥岩， 下部为泥岩。 3.根据权利要求1所述的一种富油煤原位开采的温度控制方法， 其特征在于， 热分析地 质模型中包 含竖直的注热井， 生产井和监测井。 4.根据权利要求3所述的一种富油煤原位开采的温度控制方法， 其特征在于， 流体通过 注热井管道进入煤层， 煤层的加热 方法为流体对流加热。 5.根据权利要求3所述的一种富油煤原位开采的温度控制方法， 其特征在于， 热分析地 质模型裂缝为随机生成的纵横交错的相互连通圆柱形流体通道， 缝隙连通注热井和生产 井。 6.根据权利要求1所述的一种富油煤原位开采的温度控制方法， 其特征在于， 注入井中 的流体为高温高压空气、 氮气、 水蒸气和促进煤热解的化学物质。 7.根据权利要求1所述的一种富油煤原位开采的温度控制方法， 其特征在于， 动态矩阵 控制算法将煤层加热模型作为系统预测模型， 并进行滚动优化和反馈矫正得到系统最优控 制信号输入， 使得控制对象跟踪参 考输入。 8.一种富油煤原位开采的温度控制系统， 其特征在于， 基于权利要求1至7任意一项所 述的控制方法， 包括：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 113982589 B 2热分析地质模型建立模块， 用于建立 富油煤原位 开采的热分析地质模型； 流体注入 模块， 用于向热分析地质模型注入流体通过 管道出口流出； 煤层加热模型建立模块， 用于对原位开采热分析地质模型进行计算流体力学热仿真分 析， 建立煤层加热模型； 计算模块， 用于由动态矩阵控制算法基于所获得的煤层加热模型计算得到控制信号输 入。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 113982589 B 3