超临界二氧化碳作用下页岩力学特性研究

发布时间：2017-12-03 08:10

  本文关键词：超临界二氧化碳作用下页岩力学特性研究

  更多相关文章： 页岩 超临界二氧化碳 压裂 力学特性 声发射

【摘要】：高效开发页岩气是缓解我国能源供需矛盾、保障能源安全的重大战略需求。针对我国缺水地区粘土含量高的页岩气储层,现有水平井+多段压裂技术存在耗水量大、粘土遇水易膨胀的问题,研究团队提出采用超临界二氧化碳压裂开采页岩气的研究思路。然而,用二氧化碳替代常规水基压裂液进行页岩压裂时,在物理、化学等作用下二氧化碳必将对页岩体的物理力学特性产生重大影响,进而影响压裂裂缝的起裂与扩展机理,因此,开展超临界二氧化碳注入后页岩力学特性变化规律与机制研究是后续进行超临界二氧化碳压裂机理研究的前提与关键。本文以四川盆地志留系龙马溪组页岩为研究样本,采用自主研制的耐二氧化碳中间容器对其进行不同时间条件下的超临界二氧化碳浸泡试验,并通过劈裂试验、单轴压缩试验和三轴压缩试验,获得浸泡前后页岩的力学性质及声发射特征的变化规律,进而结合XRD、SEM测试,从页岩矿物组成及微观结构方面分析了超临界二氧化碳对页岩力学特性的作用机制。取得的主要研究成果如下:(1)揭示了页岩力学性质随超临界二氧化碳浸泡时间的演化规律。超临界二氧化碳作用下,随浸泡时间的加长页岩抗拉强度的损失率分别为18.7%、19.55%、22.7%、27.7%、32.8%;三轴抗压强度的损失率分别为6.6%、9.1%、10.0%、13.8%、15.3%;单轴抗压强度的损失率分别为9.8%、15.9%、20.2%、21.3%、25.0%,各力学参数的损失量随浸泡时间呈增大的变化规律,但增大的幅度则呈减小趋势。表明超临界二氧化碳浸泡对页岩力学特性具有明显的劣化效应。(2)通过超临界二氧化碳浸泡前后页岩单轴压缩下的声发射试验,分析了超临界二氧化碳对页岩声发射特征的影响规律。浸泡后页岩的累计声发射计数平均值明显大于未浸泡页岩的累计声发射计数,且声发射能量大信号所占比例增大,表明超临界二氧化碳作用下页岩强度减弱,内部裂纹增加,且更容易产生大裂纹。(3)揭示了超临界二氧化碳劣化页岩力学特性的微观作用机制。浸泡前后页岩的XRD、SEM测试结果表明页岩中方解石、白云石、黄铁矿等矿物成分含量均随浸泡时间增长逐步下降,使页岩的胶结程度降低,黏聚力下降;且浸泡后页岩表面形貌较浸泡前更为粗糙,孔隙更为发育,出现了更为明显的蜂窝状孔隙,进而导致其力学特性发生不同程度的劣化。
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE37

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 胡文瑞;;迎接页岩气发展的春天[J];中国石油石化;2009年11期

2 谭蓉蓉;;美国页岩气工业始于1821年[J];天然气工业;2009年05期

3 谭蓉蓉;;中国页岩气技术国际研讨会在长江大学召开[J];天然气工业;2009年05期

4 董立;;我国需要尽快开展页岩气的勘探开发[J];石油与天然气地质;2009年02期

5 ;綦江页岩气开发项目启动[J];精细化工原料及中间体;2009年09期

6 本刊编辑部;;我国研究人员发现页岩气的直接存在[J];天然气工业;2009年09期

7 李立;;中国正式实施新型能源页岩气开发[J];石油钻采工艺;2009年05期

8 ;我国首个页岩气开发项目在綦江启动[J];吐哈油气;2009年03期

9 王立彬;;中国启动页岩气资源勘查[J];国外测井技术;2009年05期

10 安晓璇;黄文辉;刘思宇;江怀友;;页岩气资源分布、开发现状及展望[J];资源与产业;2010年02期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 陈明;;世界页岩气勘探开发现状及面临的环境问题[A];第二届全国特殊气藏开发技术研讨会优秀论文集[C];2013年

2 叶舒阳;;页岩气开发对环境的影响及对策[A];浙江省经济欠发达地区低碳发展综合研讨会论文集[C];2013年

3 王玉芳;包书景;张宏达;葛明娜;王劲铸;孟凡洋;任收麦;;国外页岩气勘查开发进展[A];中国地质学会2013年学术年会论文摘要汇编——S13石油天然气、非常规能源勘探开发理论与技术分会场[C];2013年

4 吴西顺;;世界各国页岩气政策综述[A];中国地质学会2013年学术年会论文摘要汇编——S01地质科技与国土资源管理科学研讨分会场[C];2013年

5 ;中国页岩气勘探开发现状及前景展望[A];“宝塔油气”杯第四届天然气净化、液化、储运与综合利用技术交流会暨LNG国产化新技术新设备展示会论文集[C];2014年

6 林斌;郭巍;赵肖冰;曹瀚升;王少华;;页岩气资源评价方法:概率体积法在三江盆地古生代页岩气中的应用[A];中国矿物岩石地球化学学会第14届学术年会论文摘要专辑[C];2013年

7 印兴耀;吴国忱;;页岩气储层地震评价[A];中国地球物理2013——第二十三专题论文集[C];2013年

8 蔡启宏;傅子云;;地震频率信息在页岩气勘探开发中应用的可能性分析[A];中国地球物理2013——第二十三专题论文集[C];2013年

9 刘禹;王常斌;文建军;宋付权;;页岩气渗流中的力学模型分析[A];第二十五届全国水动力学研讨会暨第十二届全国水动力学学术会议文集（上册）[C];2013年

10 滕吉文;刘有山;;中国页岩气成藏和潜在产能与对环境的污染分析[A];中国科学院地质与地球物理研究所2013年度（第13届）学术论文汇编——特提斯研究中心[C];2014年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 王巧然;中国石油储备页岩气开发技术[N];中国石油报;2008年

2 中国地质大学（北京）能源学院教授 张金川;中国应大力开发页岩气[N];中国能源报;2009年

3 林刚;我国首个页岩气合作开发项目已实施[N];中国企业报;2009年

4 李冰　李婧婧;页岩气藏：尚待开发的处女地[N];中国石化报;2009年

5 本报记者 胡学萃;页岩气：有望改变我国能源格局[N];中国能源报;2009年

6 胡文瑞;页岩气：“鸡肋”变“牛排”[N];中国经济导报;2010年

7 本报记者 高慧丽;唤醒沉睡的页岩气[N];地质勘查导报;2010年

8 李慧;页岩气并非亚洲首选[N];中国能源报;2010年

9 本报记者 王海霞;页岩气勘探热潮席卷欧洲[N];中国能源报;2010年

10 特约记者 刘楠;我国页岩气开采将从重庆起步[N];中国化工报;2010年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 郭为;页岩储层特征与渗流机理研究[D];中国科学院研究生院(渗流流体力学研究所);2014年

2 金吉能;页岩气地球物理建模分析[D];长江大学;2015年

3 张宏学;页岩储层渗流—应力耦合模型及应用[D];中国矿业大学;2015年

4 梁顺;长壁开采区内垂直页岩气井稳定性研究[D];中国矿业大学;2015年

5 俞杨烽;富有机质页岩多尺度结构描述及失稳机理[D];西南石油大学;2013年

6 郭晶晶;基于多重运移机制的页岩气渗流机理及试井分析理论研究[D];西南石油大学;2013年

7 冯杨伟;伊宁盆地构造—热演化与上古生界页岩气成藏条件研究[D];西北大学;2015年

8 俞益新;鄂尔多斯盆地东南部延长组页岩油气富集机理研究[D];中国地质大学(北京);2012年

9 姜文利;华北及东北地区页岩气资源潜力[D];中国地质大学(北京);2012年

10 时贤;页岩气水平井体积压裂缝网设计方法研究[D];中国石油大学(华东);2014年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 刘龙;页岩气资源开发利用管理研究[D];长安大学;2014年

2 余美;基于科学发展观的我国页岩气开发战略研究[D];西南石油大学;2015年

3 曹俊;金阳—威信地区下古生界牛蹄塘组页岩气资源潜力分析[D];西安石油大学;2015年

4 白生宝;鄂尔多斯盆地南部延长组长7段页岩气储层评价[D];西安石油大学;2015年

5 折文旭;页岩气藏水平井HEGF裂缝网络渗流模型研究[D];西安石油大学;2015年

6 郭文;页岩气水平井分段压裂产能分析研究[D];西安石油大学;2015年

7 朱炳成;我国页岩气开发利用环境保护法律制度研究[D];中国政法大学;2015年

8 韩淑乔;高过成熟阶段页岩生烃及含气量研究[D];西安石油大学;2014年

9 苏俊;页岩气储层双侧向测井有限元正演模拟研究[D];中国地质大学(北京);2015年

10 颜君;页岩气储层感应测井数值模拟研究[D];中国地质大学(北京);2015年

，

本文编号：1247985