水力压裂工艺存在返排率性能差、压裂增产效果差、污染环境等问题,超临界二氧化碳压裂由于自身优点有望替代水力压裂成为新一代的压裂液。因此,为更好的预测超临界二氧化碳压裂效果,提高采收率,明确超临界二氧化碳压裂液在水平井中的流变性,及缝内支撑剂在超临界二氧化碳压裂液中的运移规律,为进一步分析超临界二氧化碳压裂过程中的造缝机理、支撑剂的最佳尺寸以及支撑剂由主裂缝进入缝网的条件做铺垫,对超临界二氧化碳压裂技术的研究与应用具有指导意义。首先,对超临界二氧化碳压裂液在井筒中的流动进行研究。在非常规油气开采压裂施工过程中,为满足井底所需的排量和压裂液质量,必须实时调节地面施工压力、气体注入速率和基液注入速率。压裂初期,随着裂缝不断向地层深部扩展延伸,裂缝入口处的压力、流量以及压裂液质量等参数会随之不断变化,继而影响到地面各项施工参数。压裂设计中的施工泵主程序设计部分,必须通过预测地面注入排量及压力等参数的变化规律才能进行,则必须对压裂液在井筒中的流变性进行理论分析计算,并通过对在实际施工条件下超临界二氧化碳压裂液在井筒中的流变性进行模拟,得出压裂液与地面注入排量和压力等参数之间的关系,才能进一步指导压裂过程各施工参数。其次,为分析超临界二氧化碳压裂液压裂效果如何,就要知道井筒中支撑剂在超临界二氧化碳压裂液形成的流化床中的受力情况,以及在力的作用下支撑剂颗粒运移情况,需通过对颗粒与颗粒、颗粒与流体之间的作用力曳力、升力、虚拟质量力、Basset力、以及流体对颗粒的作用力等进行分析。并采用基于颗粒动力学理论的欧拉-欧拉多相流模型,来模拟颗粒在施工条件下超临界CO2压裂液的流化床内的流化模型及颗粒的沉降轨迹。最后,考虑颗粒之间及颗粒与流体、流体与壁面之间的相互作用,建立井筒内超临界二氧化碳压裂液携砂运移的计算流体力学模型,研究支撑剂在水平井筒内的运移沉降规律,使用定量来表征井筒壁面摩阻对整个压裂液系统的影响。考虑支撑剂的沉降,为模拟压裂液携砂撑开裂缝过程,探索支撑剂在裂缝中运移规律,分析支撑剂参数、压裂液粘度、压裂液注入参数对支撑剂在裂缝内运动形态的影响做铺垫。