1 二氧化碳的性質(zhì)

    CO₂在通常狀況下是一種無色、無味的氣體，微溶于水，溶解度為0.144g/100g水（25℃）。在20℃時，將CO₂加壓到5.73×10⁶ Pa即可變成無色液體，常壓縮在鋼瓶中存放，在-56.6℃、5.27×10⁵ Pa時變?yōu)楣腆w。液態(tài)CO₂減壓迅速蒸發(fā)時，一部分氣化吸熱，另一部分驟冷變成雪狀固體,將雪狀固體壓縮,成為冰狀固體，即俗你“干冰”。“干冰”在1.013×10⁵ Pa、-78.5℃時可直接升華變成氣體。CO₂比空氣重，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下密度為1.977g/L，約是空氣的1.5倍。CO₂能部分地與水反應(yīng)生成碳酸，具弱酸性。常溫、常壓下,每千克液態(tài)CO₂可氣化膨脹為0.59m³的氣體。

2 液態(tài)二氧化碳洗井原理

液態(tài)CO₂洗井，就是通過CO₂的形態(tài)變化，將低溫高壓裝八杜瓦瓶里的液態(tài)CO₂經(jīng)過高壓管道送入井底，由于壓力變小，溫度升高，由物理學(xué)氣態(tài)方程P₁V₁/T₁= P₂V₂/T₂,PV/T=常數(shù)，液態(tài)CO₂的相變特性瞬間產(chǎn)生高壓氣流和強(qiáng)烈的正負(fù)水擊作用于含水層的孔隙淤積，強(qiáng)力疏通含水層的來水通道，伴隨著液態(tài)CO₂急劇氣化而產(chǎn)生爆發(fā)性的氣舉能力，推動水體上升，并夾帶大量泥砂、碎石等直至噴出井外。瞬間，井內(nèi)為負(fù)壓狀態(tài)，這時被壓入含水層中的CO₂氣體與水的混合物等又在地層和水頭壓力作用下向井內(nèi)補(bǔ)給，形成無數(shù)條內(nèi)向激流，這時滯留于含水層孔裂隙中的淤塞物便隨之帶入井內(nèi)，并使井壁泥皮再度遭到破壞，使含水層水路疏通，增大井孔出水量，達(dá)到洗井的目的。

3 洗井實(shí)例介紹

CO2洗井已得到廣泛應(yīng)用，下面結(jié)合永城市1號水文孔進(jìn)行分析。該孔孔深1037m，井管直徑0.127m，靜水位30m,水溫16℃。管匯閥門至井口高壓膠管長度為20m，膠管管徑0.035m。送氣鉆桿（內(nèi)徑0.040m）下入孔內(nèi)深度為440m。預(yù)計井噴高度17m，

3.1 CO₂用量計算

采用CO₂洗井，其CO₂用量是個不容忽視的問題，用量過多造成不必要的浪費(fèi)，用量過少又達(dá)不到洗井的目的，因此在理論上建立個CO₂用量模型，減少CO₂用量盲目性，提高經(jīng)濟(jì)效益，具有重要意義。
CO₂洗井的過程就是液態(tài)CO₂壓力釋放進(jìn)化為氣態(tài)的過程，體積迅速膨脹作功而產(chǎn)生的效果，其運(yùn)動形式符合氣態(tài)方程，即
                        ……………①
式中：P為孔內(nèi)液體的壓強(qiáng)
      V為所需CO₂氣體體積
T為CO₂的絕對溫度
μ為CO₂的摩爾分子量（μ=44g/mol）
R為氣體常數(shù) （R=8.314 J/mol*K）
根據(jù)公式①得出CO₂用量：
               ……………②
 式中壓強(qiáng)P的數(shù)值只有在大于孔內(nèi)液柱壓強(qiáng)的情況下，才能產(chǎn)生井噴，根據(jù)洗井經(jīng)驗，取值約為液柱壓強(qiáng)的1.5倍。CO₂ 氣體體積應(yīng)該能排開鉆孔內(nèi)液體的體積，預(yù)計井噴高度所占的體積(V₁)、井口至靜水位井簡體積（V₂ )及輸送CO₂高壓膠管從管閥門出口至鉆桿出口處長度內(nèi)所占CO₂氣體體積（V₃ )三項之和。根據(jù)經(jīng)驗還要乘上鉆孔的不均勻系數(shù)1.2。根據(jù)永城1號水文孔的數(shù)據(jù)，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
每瓶液態(tài)CO₂重量為20kg，則需要8瓶。

3.2洗井情況

第一次洗井：同時打開10只鋼瓶，向井內(nèi)輸送液態(tài)CO₂。此時，表壓力隨著時間急劇增加上升，繼續(xù)向井內(nèi)輸送CO₂液時，壓力表讀數(shù)增大，大約2分鐘后壓力值反而有下降的趨勢，隨后聽見井內(nèi)有鳴聲， 10秒鐘后，井口逸出清水，隨后有混濁水流出，孔口水柱逐漸增高，一瞬間巨大的水柱伴隨著雷鳴般的隆隆聲，從井口噴出，噴出高度達(dá)到18m，場景十分壯觀。隨后壓力表數(shù)據(jù)急劇下降，1分鐘后，關(guān)閉總閥。從井噴的全過程可以觀察到井水的顏色是呈清一混濁一較混濁變化的。