【《井筒内CO2相态分布分析案例》1400字】

井筒内CO2相态分布分析案例目录TOC\o"1-3"\h\u12053井筒内CO2相态分布分析案例 131941.1井筒CO2相态分布规律 1144931.2井筒CO2相态分布模型 2247571.2.1Span-Wagner模型 2139771.2.2密度表达式 339281.2.3Vesovic模型 3263781.3二氧化碳井筒流动和传热特性研究 498761.1.1井筒流动过程相态分析 437831.1.2井筒传热特性分析 41.1井筒CO2相态分布规律超临界CO2是指压力、温度均高于其临界值(pc=7.38MPa、tc=31.06℃)状态下的CO2，见图3-1。图3-1CO2相态图Figure3-1CO2phasediagram从图3-2可看出，当CO2在处于气液两相时，相界面十分明显，但是于此相反，当温度和压力到达超临界点时，气液相性质之间的不同也逐渐消失，也可以说是相界面逐渐模糊。当气液界面完全消失，二氧化碳就变成了一种压缩的高密度流体。图3-2二氧化碳气液态与超临界态的转换过程Figure3-2Theconversionprocessofcarbondioxidegasliquidtosupercriticalstate处于超临界状态下的CO2性质在气体和液体之间徘徊，因此这种情况下具备气体和液体两种属性。表3-1列出了超临界流体与常温常压气体、液体性质的主要对比以及参考，根据超临界态流体密度与液体黏度和扩散系数时间的结合考虑可以发现，很多的流体都具有较好的传质能力以及扩散能力。表1-1超临界流体与气体液体物理性质对比流体类型密度，kg/m3黏度，upa.s扩散系数，mm2/s常温常压气体1101-10.超临界流体100-100050-1000.01-0.1常温常压液体1000500-10000.0011.2井筒CO2相态分布模型1.2.1Span-Wagner模型想要考虑实际流体热物性的参数就需要使用到偏离函数计算法。这种方法把理想气体进行充分结合，使用亥姆赫兹函数或吉布斯函数等，对流体热物性参数进行演算可得: （3-1）为某一温度、压力下某一热力学值。为残余部分热力学值为同一温度、参考压力下的理想气体所对应的热力学值，其中，参考压力可取系统压力或标准大气压采用Span-Wagner(S-W)模型，对CO2的物性参数进行演算，其结果比Pen-Robinson方程更准确。而S-W模型则使用了亥姆赫兹自由能进行计算，但是实际的计算存在一定区间：此计算能够把密度误差控制在0.03%~0.05%内、热容误差可控制在0.15%-1.5%内、其他参数误差也可以控制在1.5%-3%之间。可以说S-W模型计算二氧化碳流体密度、热容、焙和焦汤系数后，能够与亥姆赫兹自由能结合，其中自由能A计算公式为： （3-2）同时，亥姆赫兹自由能体现了两个独立的变量密度以及温度T，因此可以将无因次亥姆赫兹自由能定义为: （3-3）根据偏离函数的思想，将无因次亥姆赫兹自由能分为理想部分以及残余部分，即: （3-4）根据实验数据，采取非线性拟合的方法，可以将理想部分的无因次亥姆赫兹自由能计算为：（3-5）1.2.2密度表达式首先导出基础关系以后再进行压缩因子的表达撰写： （3-6）随后根据状态方程推导出密度的表达公式如下： （3-7）1.2.3Vesovic模型采用Vesovic模型，同时基于CO2的黏度和导热系数，其通式可写为: （3-8）根据此推导出黏度表达式： （3-9）根据此推导出导热系数表达式： （3-10）1.3二氧化碳井筒流动和传热特性研究1.1.1井筒流动过程相态分析根据二氧化碳的相态分布进行分析做出了井筒中二氧化碳的相态分布图如图3-3所示：图3-3井筒中二氧化碳的相态分布图Figure3-3Phasedistributionofcarbondioxideinwellbore图3-3中a)和b)在井口都是以液态CO2形式注入，c)在井口是以超临界态形式注入。在如a)所示情况下，井筒内CO2一直属于液态，所以可以把井筒的流动方式称为单相液态流动。b)所示情况为，地层会对井筒流体进行加热，因此会把液态二氧化碳转变为超临界态，在这过程中相变焓为0，因此井筒内不会出现混合的CO2状态，可以把这个过程称为单相流动，反之相变点以下则为超临界态流动。而c)所示情况为，井口处是超临界态，此后没有发生变化，因此整体属于单相超临界态流动。1.1.2井筒传热特性