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页岩气资源在未来油气勘探、开发中占据着举足轻重的地位。随着页岩气的大力开发,水力压裂技术对水过度依赖的弊端也日益凸显,无水压裂技术方兴未艾,其中超临界二氧化碳凭借其独特的物理、化学性质成为理想的无水压裂价质。准确计算井筒温度压力是计算裂缝内温度压力的基础,但水力压裂井筒传热模型却不能描述超临界二氧化碳压裂过程中温度、压力和热物性参数间相互影响的问题。因此,需建立温度压力耦合的非稳态模型对该过程进行描述,从而为超临界二氧化碳压裂的后续研究奠定一定的基础。采用Span-Wagner模型和Vesovic模型对二氧化碳热物性参数进行计算,进而分析超临界二氧化碳压裂过程中井筒流动、传热特性和相态分布规律。通过比较考虑垂向传热和忽略垂向传热两套模型计算结果,得出在不同条件下垂向传热对井筒温度分布影响均较小、可在工程范围内忽略的结论。基于该结论进行简化,得到井筒非稳态温度压力耦合模型,并分别通过交错网格方式和温度、流速双重迭代算法对建立的模型进行差分离散和数值求解。根据一定的基础参数,对耦合模型进行相关计算、分析,得到以下结论和认识：(1)二氧化碳热物性参数随温度、压力变化较大,因此,在压裂过程中不能将其当作常数。(2)建立的井筒非稳态耦合模型克服了传统模型的不足,能较好的描述超临界二氧化碳压裂过程中温度、压力和热物性参数相互影响问题和流动、传热过程的双重非稳态问题。(3)在目前施工条件下,二氧化碳在井底能达到超临界态。井口注入温度和地温梯度对井底温度影响明显,而对井底压力影响较弱；注入压力和油管内壁面粗糙度对井底压力影响较大,而对井底温度影响较小；注入排量和油管尺寸对井底温度压力都有较明显的影响；储层岩性对井底温度压力影响都较弱。(4)在超临界二氧化碳压裂过程中,焦汤效应引起的温度差可以忽略。除非在较小摩阻梯度下,否则摩擦生热项不能忽略。(5)根据极限深度和临界深度两套关系曲线,可对某深度储层是否适合超临界二氧化碳压裂及其对应的施工参数范围提供一定的参考。(6)在本文模型基础上稍加修正便可将其应用于水力压裂、钻井及注水(蒸汽)过程的井筒温度分布预测。