地质封存中注CO2井筒传热模拟分析

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1、专业学位硕士学位论文地质封存中注C02井筒传热模拟分析NumericalSimulationonC02InjectionWellboreHeatTransferduringGeologicalSequestration作者姓名：胡丞学3110010大连理工大学DalianUniversityofTecbaaology大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申

2、请学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文题目：奎包选姆瑟章i盍蚴豳尘圭堑峪．垒硷丕析作者签名：鲳辱日期：皇竺卫L年—L月二乙曰l大连理工大学专业学位硕士学位论文摘要目前人类面临着全球资源紧缺和由温室效应带来的全球变暖等问题，C02封存与资源化利用技术将C02注入到咸水层、油田、天然气田和煤气田等，一方面可以提高石油、天然气和煤层气的采收率，另一方面可以封存C02，减少大气中的C02含量，缓解温室效应。在实施过程中，C0

3、2到达井底的热物性状态对驱替效果和封存效果会有很大的影响，故有必要对C02在井筒流动中的传热过程进行深入研究。Ramey模型是经典、简单实用的井筒传热模型，本论文在Ramey模型基础上，基于能量守恒方程和动量守恒方程建立了改进的井筒传热模型，为了提高计算的精度，在改进的模型中考虑了焦耳汤姆逊效应，并给出了C02热物性参数的计算方法，包括PR．EXP法计算C02密度、立方型PR状态方程计算黏度、拟合计算得到定压比热容公式和BWRS法计算焦耳汤姆逊系数。对建立的井筒传热模型进行了敏感性分析，包括C02注入温度、压力、注入时间、注入流量

4、、焦耳汤姆逊效应等参数对井筒传热的影响。模拟结果发现，C02注入温度在开始阶段对井筒温度分布影响较大，在趋于平稳后注入温度的变化对其影响很小。焦耳汤姆逊效应会导致井筒温度略微升高，但由于C02的焦耳汤姆逊系数很小，这种影响也很小。注入时间较长的情况比注入时间较短的情况温度更加稳定，但注入到10天之后，由注入时间不同引起的温度变化非常小，传热趋于稳定。与流量较小的情况相比，流量较大时流体温度受地层温度影响较小。注入压力会对井筒压力分布产生直接的影响。而压力分布受C02注入温度、注入时间和焦耳汤姆逊效应等的影响很小。利用本文提出的改进

5、模型对江苏草舍油田草8井的井筒传热进行了模拟，并将模拟结果与油田实际测量结果进行了比较。结果发现，温度、压力预测趋势准确，模型预测的温度与测量结果平均误差为1．37％，模型预测压力平均误差为3．61％，能够满足工程的实际需求。关键词：注C02井筒；传热；数值模拟；敏感性分析；草舍油田地质封存中注C02井筒传热模拟分析NumericalSimulationonC02InjectionWellboreHeatTransferduringGeologicalSequestrationAbstractNowadayspeoplearefa

6、cedwithresourceshortageandglobalwarming．andC02sequestrationandutilizationtechnologymightsolvethisproblem．C02sequestrationandutilizationtechnologyistoinjectC02intosalinelayer，oilfield，naturalgasfieldandcoalbedmethanefieldinordertostoreC02deepinlayersaswellasenhancingoi

7、l，naturalgasandcoalbedmethanerecovery，whichwillreduceC02contentinthealmosphereandalleviatethegreenhouseeffect。WhenC02reachesbottomofthewellbore，C02thermalconditionwillaffectC02storageandoil，naturalgasandcoalbedmethanerecovery．SoitisnecessarytostudyC02wellboreheattrans

8、fer．Rameymodelisaclassicalandpracticalwellboreheattransfermodel．BasedonRameymodel，amodifiedwellboreheattransfermodelispropos