超临界氮射流流场数值模拟研究

作者：罗翼; 黄中伟; 史怀忠; 熊超; 杨睿月; 陈振良

来源：石油机械, 2021, 49(10): 92-98.

DOI：10.16082/j.cnki.issn.1001-4578.2021.10.014

• 超临界氮
• 射流
• 计算流体力学
• 流场分析

常规水力压裂技术在改造干热岩储层时面临起裂压力高、封隔器坐封困难等问题。超临界氮喷射压裂技术利用流体压能与冷冲击共同作用,有望实现对干热岩储层的有效压裂。为研究超临界氮射流流场的分布规律,采用计算流体力学方法,考虑超临界氮物性变化,计算得到了超临界氮射流流场的速度、压力和温度分布,并与液氮射流、超临界CO2射流和水射流流场进行了对比分析,同时研究了在不同压降、围压和入口温度条件下,超临界氮射流的流场特征。研究结果表明:相比于其他3种射流,超临界氮射流具有最大的喷嘴出口速度和最长的射流等速核;随着喷嘴压降的增大和超临界氮入口温度的升高,流体出口速度快速增加,等速核长度增大;围压对喷嘴出口速度影响较小,但提高围压会引起等速核长度变小。研究结果可为超临界氮喷射压裂施工参数的设计提供理论指导。

• 单位
  中国石油大学（北京）; 油气资源与探测国家重点实验室