超临界CO2压裂缝内携砂数值模拟

作者：王猛; 王海柱^*; 李根生; 杨兵; 郑永; 陆群

来源：石油机械, 2018, 46(11): 72-84.

DOI：10.16082/j.cnki.issn.1001-4578.2018.11.012

• 超临界
• CO2压裂
• 支撑剂运移
• 裂缝
• 多相流
• CFD
• 数值模拟

超临界CO2压裂是一种新型无水压裂技术,由于其环保和高效等特点而备受关注。然而超临界CO2密度和黏度较低,其在裂缝内支撑剂携带能力和规律不得而知。采用计算流体力学(CFD)的方法,考虑支撑剂颗粒之间的相互作用以及超临界CO2的物理性质,建立了超临界CO2和支撑剂两相缝内流动模型,分析了支撑剂密度、粒径、携砂液砂比和流量等参数对其影响规律。研究结果表明:超临界CO2携带支撑剂在裂缝垂直剖面上铺设浓度具有明显差异。静止沙丘层中的支撑剂体积分数随着时间增加基本保持不变,接触层和悬浮层体积分数变化较为平缓,跃移层的体积分数则变化较为剧烈。在模拟条件下,建议选用密度小于1 540 kg/m3、粒径小于0. 25 mm的支撑剂,且携砂液的砂比要低于8%,排量要高于4 kg/s,从而有益于超临界CO2携带支撑剂在裂缝中形成均匀砂床,避免发生砂堵。研究结果可为超临界CO2裂缝内携砂施工参数设计提供理论依据。

• 单位
  中国石油大学（北京）; 油气资源与探测国家重点实验室