在CO_(2)捕集、利用与封存(CCUS)工程中,环空带压现象常被归因于封隔器密封失效,但试压验证表明其密封性完好。本文提出该现象源于CO_(2)注入过程中温压相态耦合诱发的附加应力累积,导致封隔器等效轴向载荷超过解封极限。基于流体力学...在CO_(2)捕集、利用与封存(CCUS)工程中,环空带压现象常被归因于封隔器密封失效,但试压验证表明其密封性完好。本文提出该现象源于CO_(2)注入过程中温压相态耦合诱发的附加应力累积,导致封隔器等效轴向载荷超过解封极限。基于流体力学中的质量守恒定律、能量守恒定律和动量定理,结合EXP-RK相态方程,构建了温压—相态—应力多场耦合模型,系统量化了注入温度、注入压力、注入量及注入时间对井筒应力场的协同影响。通过长庆油田某注入井实测数据验证,模型预测井底压力误差为2.83%、温度误差为1.75%,显著优于传统单场模型。研究表明:(1)注入温度与注入量是相态演化主控因素,液态—超临界态转化界面随注入温度降低和注入量的增加显著下降;(2)注入温度、注入压力与注入量通过温度效应、鼓胀效应和摩阻效应主导封隔器应力累积。临界阈值分析表明:在其余两个参数保持恒定的条件下,当目标区块注入温度≤6.5℃、注入压力≥18.06 MPa或注入量≥2.61 t/h时,等效载荷超过解封极限(60 k N),触发解封行为。展开更多
文摘在CO_(2)捕集、利用与封存(CCUS)工程中,环空带压现象常被归因于封隔器密封失效,但试压验证表明其密封性完好。本文提出该现象源于CO_(2)注入过程中温压相态耦合诱发的附加应力累积,导致封隔器等效轴向载荷超过解封极限。基于流体力学中的质量守恒定律、能量守恒定律和动量定理,结合EXP-RK相态方程,构建了温压—相态—应力多场耦合模型,系统量化了注入温度、注入压力、注入量及注入时间对井筒应力场的协同影响。通过长庆油田某注入井实测数据验证,模型预测井底压力误差为2.83%、温度误差为1.75%,显著优于传统单场模型。研究表明:(1)注入温度与注入量是相态演化主控因素,液态—超临界态转化界面随注入温度降低和注入量的增加显著下降;(2)注入温度、注入压力与注入量通过温度效应、鼓胀效应和摩阻效应主导封隔器应力累积。临界阈值分析表明:在其余两个参数保持恒定的条件下,当目标区块注入温度≤6.5℃、注入压力≥18.06 MPa或注入量≥2.61 t/h时,等效载荷超过解封极限(60 k N),触发解封行为。
