[发明专利]一种液态二氧化碳压裂方法

权利要求书

1.一种液态二氧化碳起裂压力确定方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1)录入作业井的入井身结构参数、储层或实验岩心物理力学参数、地层应力以及热力学参数、压裂作业入口条件及作业参数；

步骤2)根据步骤1)中提供的参数，利用CO₂在井筒内流动的基本方程组分别得到不同排量下CO₂压裂过程中井筒温度、压力关系；

所述CO₂在井筒内流动的基本方程组如下：

式中，M为CO₂的质量流量，kg/s；J_T为焦耳汤姆逊系数；c_p为的定压比热容，J/(Kg·K)；g为重力加速度，m/s²；v为流体流速，m/s；q为单位时间内流体流经微元段时的传热量，W；T为流体温度，K；p为井筒中流体的压力，MPa；ρ为流体的密度，kg/m³；f为摩阻系数，无量纲；d_e为当量直径，m；θ为井周角，°；D为管道直径，m；

步骤3)根据步骤2)中得到的CO₂压裂过程中井筒温度、压力关系，结合CO₂物性参数模型，得到不同排量下CO₂在井筒中的物性参数与井深的关系；

所述CO₂的物性参数模型包括Span-Wagner方程、Vesovic方程、Fenghour方程和Dittus-Boelter方程，其中，Span-Wagner方程用于得到CO₂的密度、比热容、焦耳汤姆逊系数，Vesovic方程用于得到CO₂的热导率，Fenghour方程用于得到CO₂粘度，Dittus-Boelter方程用于得到对流换热系数，CO₂摩阻系数f的计算模型如下：

式中，ε为管壁粗糙度，Re为雷诺数。

步骤4)根据步骤2)中得到的CO₂压裂过程中井筒温度、压力关系和步骤3)中得到的CO₂在井筒中的物性参数与井深的关系，得到外部径向应力σ_θr、井内压力引起的切向应力σ_θp、孔隙压力引起的切向应力σ_θφ、热效应引起的切向应力σ_θT四种基本载荷再将四种基本载荷叠加得到井壁处切向应力σ_θ的关系式；

步骤5)根据步骤4)中的切向应力σ_θ的关系式，再取最小值σ_θ,min后得到确定排量下的起裂压力。

2.根据权利要求1所述的一种液态二氧化碳起裂压力确定方法，其特征在于，步骤4)中所述外部径向应力σ_θr＝(σ_H+σ_h)-2(σ_H-σ_h)cos2θ，井内压力引起的切向应力σ_θp＝-p_w、孔隙压力引起的切向应力σ_θφ＝-2η(p_po-p_w)、热效应引起的切向应力其中，σ_H、σ_h分别为最大、最小水平主应力，MPa；R_w为井眼半径，m；r为水平方向上距井眼的距离，m；p_w为井底压力，MPa；θ为井周角，°；p_po为地层原始孔隙压力，MPa；η为多孔弹性介质的应力系数，无量纲；E为储层岩石的杨氏模量，MPa；α_m为岩石的体积热膨胀系数，/K；T_w为流体到达井底时的温度，K；T₀为原始地层温度，K。

3.根据权利要求2所述的一种液态二氧化碳起裂压力确定方法，其特征在于：步骤4)中所述井壁处切向应力

4.根据权利要求3所述的一种液态二氧化碳起裂压力确定方法，其特征在于：步骤5)中