超临界二氧化碳水平井钻井井筒流动规律研究

摘要

二氧化碳流体对地层伤害较小,因此利用二氧化碳作为钻井流体钻水平井在开发非常规油气资源方面具有巨大的潜力,同时该技术可促进二氧化碳捕集技术的发展,实现二氧化碳的减排.由于二氧化碳具有可压缩性,井筒中的温度、压力与二氧化碳物性参数耦合,超临界二氧化碳在水平井井筒中的流动规律是该项技术的基础性问题之一.本文通过理论推导建立了超临界二氧化碳井筒温度压力耦合模型,模型综合考虑了井筒传热、流体动能、势能等多因素对焓变的影响,分析了超临界二氧化碳在水平井井筒中循环流动的规律.研究结果表明,钻柱和环空内二氧化碳流体的温度、压力随井深增大而升高,但水平井段钻柱内压力有所降低;受温度和压力的影响,二氧化碳在井筒流动过程中存在相态变化;入口温度、回压、质量流量等参数均影响井筒中温度场和压力场的分布.研究结果为超临界二氧化碳钻井技术的发展提供了理论支撑.