项目负责人 张烈辉
成果简介
超临界CO2嘴流模型是分层配注CO2的关键之一。超临界CO2流体是一种密度接近液体,粘度与气体相似的特殊流体,使得常规的单相气体嘴流模型或水嘴模型无法直接使用。为此,基于国内外单相气体、液体以及气液两相嘴流实验装置的广泛调研,综合考虑了CO2超临界配注的特点,提出了两层注气模拟装置方案以及简化实验装置方案,研制了注CO2物理模拟实验撬。系统地开展超临界CO2嘴流实验,证实了超临界CO2存在临界流和亚临界流,并对油嘴尺寸、上游压力、上游温度进行了单因素敏感实验。以实验数据为基础,拟合修正了气体嘴流模型的系数,建立了超临界CO2嘴流模型,其平均绝对误差为9.60%,平均相对误差仅为-4.49%;并借鉴水嘴嘴损公式的建模思路,同时考虑CO2的压缩性,拟合建立超临界CO2嘴流多参数模型,平均绝对误差仅为5.08%,平均相对误差仅为 - 0.23%。综合考虑压力、温度、油嘴尺寸,建立了分层配注CO2嘴损曲线图版。以此为基础,考虑井筒温度和CO2相态的变化建立了井筒温度压力耦合数学模型,根据注气时段,建立了地层吸气模型,并耦合气嘴嘴损建立了考虑多个注气层的注入井数学模型,提出了相应的数值求解方法。模拟计算结果表明:要提高较差注气能力油层的配注量,井口注气压力需要达到一个临界值,合理地选择井口注气压力和气嘴直径是实现分层配注的关键。该研究成果为分层配注CO2提供了重要的理论依据。