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。
