超临界二氧化碳射流破岩的热流固耦合机理

摘要：

针对超临界二氧化碳(SC-CO2)射流压力和温差的协同破岩机制,建立了热流固耦合岩石应力计算模型,验证了模型的有效性,研究了SC-CO2、水和氮气射流的流场和岩石应力随喷距的变化.随着喷距增加,SC-CO2射流压力减小,射流温差增大;SC-CO2射流压力高于氮气射流,与水射流相差不大;无因次喷距大于10时,SC-CO2射流温差分别约是水和氮气射流的5倍和2.5倍以上;更大的温度应力是SC-CO2射流破岩效果优于水和氮气射流的主要原因,SC-CO2射流时有更大的岩石应力、有效破岩喷距和破岩面积;喷距较小时SC-CO2射流压力起主要破岩作用,喷距较大时射流温差起主要破岩作用;SC-CO2短时间射流下岩石表面产生拉伸和剪切破坏,长时间射流下岩石内部同时产生大面积的拉伸破坏,SC-CO2射流是一种高效的体积破岩方法.

关键词：超临界二氧化碳;射流破岩;岩石应力;射流压力;射流温差;温度应力;热流固耦合

所属期刊栏目：48

分类号：TE242(钻井工程)

资助基金：国家自然科学基金项目51674158,51704324,51934004

在线出版日期：2021-12-17（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：1258-1268