項目負責人 張烈輝
成果簡介
超臨界CO2嘴流模型是分層配注CO2的關鍵之一。超臨界CO2流體是一種密度接近液體，粘度與氣體相似的特殊流體，使得常規的單相氣體嘴流模型或水嘴模型無法直接使用。為此，基于國內外單相氣體、液體以及氣液兩相嘴流實驗裝置的廣泛調研，綜合考慮了CO2超臨界配注的特點，提出了兩層注氣模擬裝置方案以及簡化實驗裝置方案，研制了注CO2物理模擬實驗撬。系統地開展超臨界CO2嘴流實驗，證實了超臨界CO2存在臨界流和亞臨界流，并對油嘴尺寸、上游壓力、上游溫度進行了單因素敏感實驗。以實驗數據為基礎，擬合修正了氣體嘴流模型的系數，建立了超臨界CO2嘴流模型，其平均絕對誤差為9.60%，平均相對誤差僅為-4.49%；并借鑒水嘴嘴損公式的建模思路，同時考慮CO2的壓縮性，擬合建立超臨界CO2嘴流多參數模型，平均絕對誤差僅為5.08%，平均相對誤差僅為 - 0.23%。綜合考慮壓力、溫度、油嘴尺寸，建立了分層配注CO2嘴損曲線圖版。以此為基礎，考慮井筒溫度和CO2相態的變化建立了井筒溫度壓力耦合數學模型，根據注氣時段，建立了地層吸氣模型，并耦合氣嘴嘴損建立了考慮多個注氣層的注入井數學模型，提出了相應的數值求解方法。模擬計算結果表明：要提高較差注氣能力油層的配注量，井口注氣壓力需要達到一個臨界值，合理地選擇井口注氣壓力和氣嘴直徑是實現分層配注的關鍵。該研究成果為分層配注CO2提供了重要的理論依據。
