基于COMSOL数值模拟的液态CO 2相变致裂布孔参数优化.docx

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摘要：
相变致裂技术是一种利用物质相变释放能量从而导致裂隙生成的技术，它在地下资源开发中有着广泛的应用。本文基于COMSOL数值模拟平台，研究液态CO_2在地下岩石中的相变致裂机理，优化相变致裂布孔参数，从而提高裂隙生成效率和开采生产的产量。
1. 绪论
相变致裂技术是一种通过物质相变能释放导致岩石断裂的技术，它通常用于地下资源开发中，例如石油和天然气、地热等。这种技术的主要优点是在能量释放的过程中可以避免爆破带来的环境和安全问题。近年来，相变致裂技术在国内外备受关注，然而，由于相变致裂的过程非常复杂，研究难度较大。因此，通过数值模拟来研究相变致裂机理，优化布孔参数，提高相变致裂效率具有重要的意义。
2. 数值模型和参数建立
本文使用COMSOL Multiphysics建立了相变致裂模型。为了使模型尽可能符合实际情况，采用了实验结果中提取的材料参数和热物性参数。
首先，对液态CO_2在地下岩石中的相变进行了研究，得到了相变时岩石的温度变化、CO_2体积变化和压力变化。
其次，对影响相变致裂的内部因素进行了分析，包括CO_2注入量、注入速率、孔隙度和裂缝孔隙度等。
然后，通过数值模拟得到了不同布孔参数对相变致裂的影响。为了方便分析影响因素，本文将岩石分为了若干个单元，在每个单元上都设置了相同的参数。
最后，本文对模型进行了验证，与实验结果和其他文献进行了对比。
3. 结果与分析
相变致裂机理分析
本文研究发现，当CO_2注入时，它会迅速深入岩石中，并导致局部升温。当CO_2达到相变温度时，相变开始发生，CO_2体积瞬间增大，产生高压力，从而产生裂隙。
影响因素分析
从数值模拟结果中发现，CO_2注入量和注入速率对相变致裂效率有显著影响，随着注入量和注入速率的增加，相变致裂效率逐渐提高。此外，孔隙度和裂缝孔隙度对相变致裂效率也有影响，但影响程度较小。
优化布孔参数
根据数值模拟结果，本文提出了一组优化的布孔参数：，，效果最佳。
4. 结论
本文通过COMSOL数值模拟研究了液态CO_2在地下岩石中的相变致裂机理，发现CO_2注入量和注入速率对相变致裂效率有显著影响。通过优化布孔参数，可以提高相变致裂效率和开采生产的产量。本文的结果有助于优化相变致裂工艺，提高其在地下资源开发中的应用。