CO₂注入引起的流固耦合作用对井筒损伤研究

摘要

在CO₂地质封存过程中，井筒周围受到多场耦合作用，易产生不同程度的损伤，进而成为潜在的CO₂泄漏通道。为了研究CO₂注入对井筒完整性的影响，建立了两相渗流流固耦合模型，分析了储层岩石初始孔隙度、渗透率、弹性模量，以及应力比和注入速率对CO₂运移和井筒、储层岩石的损伤影响。结果表明：初始孔渗大小和注入速率对储层岩石和水泥环损伤影响显著；较低的初始孔渗和较大的注入速率更容易造成井筒损伤。采用库仑失效准则评估储层岩石和水泥环的损伤演变。分析发现：储层岩石在与水泥环界面处容易损伤，而水泥环在与套管界面处更易发生损伤而失效，损伤可能由最初的点损伤演变为面损伤；对于现场注入CO₂，如果维持较高的注入速率，则需要改善低渗透性储层的孔渗条件，降低井筒失效风险。

关键词

流固耦合 / 两相渗流 / 井筒损伤 / CO₂注入 / 水泥环失效 / 非均质性