超臨界CO2水平環(huán)空攜砂試驗研究

孫 曉， 王海柱， 李英杰， 鄭 永， 陸 群

（1.陜西延長石油（集團(tuán)）有限責(zé)任公司研究院，陜西 西安 710075；2.油氣資源與探測國家重點實驗室（中國石油大學(xué)（北京）），北京 102249；3.中國石油集團(tuán)海洋工程有限公司，北京 100176）

超臨界CO2具有類似氣體的低黏度和接近液體的高密度，同時具有高擴(kuò)散系數(shù)和良好的溶解性，因此，在非常規(guī)油氣開發(fā)中具有巨大的優(yōu)勢[1-11]，有望形成集鉆井、壓裂、采氣和CO2埋存為一體的高效油氣開采技術(shù)。采用超臨界CO2作為鉆井流體鉆井具有破巖門限壓力低、機械鉆速快的特點，能夠縮短鉆井周期[12-16]。此外，超臨界CO2用于無水壓裂時易形成復(fù)雜裂縫網(wǎng)絡(luò)，并且能夠在提高油氣采收率的同時實現(xiàn) CO2的地下埋存[2,17-18]。

超臨界CO2水平環(huán)空攜砂是超臨界CO2鉆井及壓裂技術(shù)應(yīng)用中的基礎(chǔ)問題，涉及井眼清潔及壓裂支撐劑泵注的水力參數(shù)優(yōu)化設(shè)計[19-20]。與常規(guī)工作流體相比，超臨界CO2物性參數(shù)對溫度和壓力敏感，工程參數(shù)對其在井筒內(nèi)流動和傳熱影響的規(guī)律復(fù)雜。沈忠厚等人[20]通過模擬發(fā)現(xiàn)，超臨界CO2水平環(huán)空攜巖存在一個臨界密度，可根據(jù)最小動能準(zhǔn)則來確定不同密度超臨界CO2攜巖的最小流動速度。李良川等人[21]通過試驗研究了超臨界CO2在井筒內(nèi)的攜巖能力，發(fā)現(xiàn)試驗數(shù)據(jù)與Angel理論模型的計算結(jié)果基本吻合。霍洪俊等人[22-23]通過數(shù)值模擬發(fā)現(xiàn)超臨界CO2攜帶巖屑在水平環(huán)空中運移時會出現(xiàn)分層流動的現(xiàn)象，并分析了超臨界CO2在斜井臨界環(huán)空上返速度的變化規(guī)律。宋維強等人[24-25]模擬了超臨界CO2在直井段和水平段環(huán)空中攜帶巖屑的運移規(guī)律，發(fā)現(xiàn)溫度和壓力對巖屑粒徑的分布有影響。……