1 二氧化碳的性质

    CO₂在通常状况下是一种无色、无味的气体，微溶于水，溶解度为0.144g/100g水（25℃）。在20℃时，将CO₂加压到5.73×10⁶ Pa即可变成无色液体，常压缩在钢瓶中存放，在-56.6℃、5.27×10⁵ Pa时变为固体。液态CO₂减压迅速蒸发时，一部分气化吸热，另一部分骤冷变成雪状固体,将雪状固体压缩,成为冰状固体，即俗你“干冰”。“干冰”在1.013×10⁵ Pa、-78.5℃时可直接升华变成气体。CO₂比空气重，在标准状况下密度为1.977g/L，约是空气的1.5倍。CO₂能部分地与水反应生成碳酸，具弱酸性。常温、常压下,每千克液态CO₂可气化膨胀为0.59m³的气体。

2 液态二氧化碳洗井原理

液态CO₂洗井，就是通过CO₂的形态变化，将低温高压装八杜瓦瓶里的液态CO₂经过高压管道送入井底，由于压力变小，温度升高，由物理学气态方程P₁V₁/T₁= P₂V₂/T₂,PV/T=常数，液态CO₂的相变特性瞬间产生高压气流和强烈的正负水击作用于含水层的孔隙淤积，强力疏通含水层的来水通道，伴随着液态CO₂急剧气化而产生爆发性的气举能力，推动水体上升，并夹带大量泥砂、碎石等直至喷出井外。瞬间，井内为负压状态，这时被压入含水层中的CO₂气体与水的混合物等又在地层和水头压力作用下向井内补给，形成无数条内向激流，这时滞留于含水层孔裂隙中的淤塞物便随之带入井内，并使井壁泥皮再度遭到破坏，使含水层水路疏通，增大井孔出水量，达到洗井的目的。

3 洗井实例介绍

CO2洗井已得到广泛应用，下面结合永城市1号水文孔进行分析。该孔孔深1037m，井管直径0.127m，静水位30m,水温16℃。管汇阀门至井口高压胶管长度为20m，胶管管径0.035m。送气钻杆（内径0.040m）下入孔内深度为440m。预计井喷高度17m，

3.1 CO₂用量计算

采用CO₂洗井，其CO₂用量是个不容忽视的问题，用量过多造成不必要的浪费，用量过少又达不到洗井的目的，因此在理论上建立个CO₂用量模型，减少CO₂用量盲目性，提高经济效益，具有重要意义。
CO₂洗井的过程就是液态CO₂压力释放进化为气态的过程，体积迅速膨胀作功而产生的效果，其运动形式符合气态方程，即
                        ……………①
式中：P为孔内液体的压强
      V为所需CO₂气体体积
T为CO₂的绝对温度
μ为CO₂的摩尔分子量（μ=44g/mol）
R为气体常数 （R=8.314 J/mol*K）
根据公式①得出CO₂用量：
               ……………②
 式中压强P的数值只有在大于孔内液柱压强的情况下，才能产生井喷，根据洗井经验，取值约为液柱压强的1.5倍。CO₂ 气体体积应该能排开钻孔内液体的体积，预计井喷高度所占的体积(V₁)、井口至静水位井简体积（V₂ )及输送CO₂高压胶管从管阀门出口至钻杆出口处长度内所占CO₂气体体积（V₃ )三项之和。根据经验还要乘上钻孔的不均匀系数1.2。根据永城1号水文孔的数据，那么
 V₁+V₂= =0.595m³
V₃= =0.578m³
V=（V₁+V₂+V₃） 1.2=1.173  =1.1076m³
P= 61.5(atm)(1atm=1.01 Pa)
T=273.15+16=289.15K
代入公式 得：
=  
           =1.6 g=160kg
每瓶液态CO₂重量为20kg，则需要8瓶。

3.2洗井情况

第一次洗井：同时打开10只钢瓶，向井内输送液态CO₂。此时，表压力随着时间急剧增加上升，继续向井内输送CO₂液时，压力表读数增大，大约2分钟后压力值反而有下降的趋势，随后听见井内有鸣声， 10秒钟后，井口逸出清水，随后有混浊水流出，孔口水柱逐渐增高，一瞬间巨大的水柱伴随着雷鸣般的隆隆声，从井口喷出，喷出高度达到18m，场景十分壮观。随后压力表数据急剧下降，1分钟后，关闭总阀。从井喷的全过程可以观察到井水的颜色是呈清一混浊一较混浊变化的。

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文章名称： 液态二氧化碳洗井原理及用量计算

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