超临界CO2(SC-CO2)喷射压裂技术有望成为非常规油气资源的高效开发手段。为了探明其射流密封机理,开展了SC-CO2喷射压裂作业时环空、孔眼及裂缝中的流场数值模拟研究。结果表明SC-CO2喷射压裂作业时SC-CO2射流在环空附近形成低压区,促使环空流体进入地层孔眼而不进入已压开裂缝中,从而实现射流密封;SC-CO2喷射压裂的射流密封效果与喷嘴压降和喷嘴直径正相关,与套管孔径和环空压力反相关,而受到SC-CO2流体温度的影响极小;在相同的模拟条件下,SC-CO2喷射压裂的射流密封效果强于水力喷射压裂。

在综合应用井筒两相流压降和传热模型的基础上,考虑地层渗流与井筒耦合,考虑了钻井液和侵入酸性流体的基本物性参数与井筒温度压力的耦合作用,酸性天然气与水基钻井液间的相互作用(化学反应和溶解),建立酸性天然气侵入井筒多相流计算模型.通过数值计算分析,钻遇相同地层条件下,不同组分(甲烷+二氧化碳,甲烷+硫化氢)两类酸性天然气藏的环空压力等变化规律.结果表明,酸性天然气与水基钻井液化学反应消耗酸性天然气质量流量很小,可忽略.而井筒内溶解度较大,酸性天然气在近井口处由于溶解度迅速降低,气体密度发生突变,且二氧化碳和硫化氢摩尔分数的越大,突变位置越靠近井口处.酸性天然气中二氧化碳和硫化氢摩尔分数越大,井底压力变化越小,不能根据井底压力下降值直接判断溢流程度.