超临界二氧化碳压裂页岩自支撑裂缝形成机理及渗透性—稳定性研究
发布时间：2022-01-12 00:54
我国陆相页岩气储层粘土含量高,与水基压裂液中的水发生水化反应,易产生膨胀,伤害储层,导致采收率降低。目前,利用超临界CO2强化页岩气开发成为了页岩气高效开采的研究热点。但由于超临界CO2特殊的流体性质以及页岩气储层在结构、成分等方面与常规油气储层存在较大差别,造成超临界CO2压裂页岩的破裂机理、成缝特征等基础科学问题尚未得到解答。因此,本文围绕超临界二氧化碳压裂裂缝形成与页岩破裂机理、裂缝渗透性和稳定性的科学问题,以中国川东南地区龙马溪组页岩、美国Green River页岩和Marcellus页岩为研究对象,系统开展了超临界二氧化碳压裂页岩自支撑裂缝形成机理、应力场-化学场耦合作用下裂缝渗透率演化规律和裂缝稳定性研究。主要研究成果如下:（1）揭示了超临界二氧化碳压裂粗糙裂缝面及自支撑裂缝形成机理。相较于常规水基压裂液,超临界CO2流体具有低粘度、高扩散性特点,容易在注入孔周围形成较大的扩散区域,同时在毛细管力作用下,流体侵入更小的孔喉和孔隙当中,结合较小的流体尖端滞后效应,形成具有高粗糙度和复杂度的...
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：111 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
二氧化碳相态示意图
图 1.2 流体注入导致的地震成因示意图Fig. 1.2 Schematic map earthquakes induced by fluid injection阶段的地震研究发现地层中的裂缝和断层发生非稳定性滑移的条件[41]：（1）断层和裂缝所受的剪应力大于裂缝本身的抗剪强度'n c，通常情况下，认为裂缝的粘结力为 0，这样，'n ；坏时，裂缝和断层表现出速率弱化现象，即 a-b<0；（3）破坏发生时周围岩体的刚度小于裂缝和断层本身的刚度，即：cK K，该要求得滑移过程中裂缝释放的能量可以进入周围岩体中，使得不稳定滑生。
图 1.3 滑移速度增加时裂缝面摩擦系数不同表现形式Fig. 1.3 Friction coefficient change when slip velocity changes 1.3 所示：在断层受到外界扰动，滑移速率增大时，天然裂缝和不同的变化[42-43]：（1）裂缝面的摩擦系数增大，如果外界应力将会使得裂缝面的滑移速率减小，使得裂缝面发生稳定的抗震裂缝面的摩擦系数减小，此时外界应力状态不变将会导致断层增大，可能发生非稳定性的地震滑移。断层面的这两种不同形岩储层的安全性。因此，有必要对页岩储层在滑移过程中的稳阶段研究指出，裂缝滑移过程中的稳定性受到矿物组分、滑移温度等因素控制。 等通过裂缝面的双向剪切滑动-静止-滑动实验，指出岩石中的碳现强度愈合现象，提出了矿物组分对裂缝面滑动稳定性有一定rich 使用砂岩、花岗岩和石英岩等进行了裂缝面的滑动-静止-静止的时间对裂缝面的摩擦强度有较大影响，静止时间达到 10
【参考文献】：
期刊论文
[1]液态二氧化碳增稠过程中相态变化及机理探讨[J]. 王满学,何静,陈刚,朱彤. 钻井液与完井液. 2017(03)
[2]我国“十三·五”页岩气发展目标[J]. 郑宁来. 石油炼制与化工. 2017(02)
[3]页岩气储层水力裂缝网络的延伸规律[J]. 夏彬伟,杨冲,卢义玉,宋晨鹏. 东北大学学报(自然科学版). 2016(08)
[4]非均匀孔隙压力场导向水压裂纹扩展机制[J]. 卢义玉,贾云中,汤积仁,宋晨鹏. 东北大学学报(自然科学版). 2016(07)
[5]层理对页岩水力裂缝扩展的影响研究[J]. 衡帅,杨春和,郭印同,王传洋,王磊. 岩石力学与工程学报. 2015(02)
[6]页岩水力压裂物理模拟与裂缝表征方法研究[J]. 郭印同,杨春和,贾长贵,徐敬宾,王磊,李丹. 岩石力学与工程学报. 2014(01)
[7]单轴加载岩石损伤及声发射特性非均质效应的数值试验[J]. 尚俊龙,胡建华,周科平. 中南大学学报(自然科学版). 2013(06)
[8]中国页岩气资源勘探开发挑战初论[J]. 王道富,高世葵,董大忠,黄旭楠,王玉满,黄金亮,王淑芳,蒲泊伶. 天然气工业. 2013(01)
[9]岩盐断层带摩擦滑动的速度依赖性转换及其地震学意义[J]. 缪阿丽,马胜利,侯林锋,姚路. 地球物理学报. 2012(10)
[10]三轴压应力-化学溶液渗透作用下单裂隙花岗岩裂隙开度演化[J]. 杨金保,冯夏庭,潘鹏志,申林方. 岩石力学与工程学报. 2012(09)
本文编号：3583777
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：111 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
二氧化碳相态示意图
图 1.2 流体注入导致的地震成因示意图Fig. 1.2 Schematic map earthquakes induced by fluid injection阶段的地震研究发现地层中的裂缝和断层发生非稳定性滑移的条件[41]：（1）断层和裂缝所受的剪应力大于裂缝本身的抗剪强度'n c，通常情况下，认为裂缝的粘结力为 0，这样，'n ；坏时，裂缝和断层表现出速率弱化现象，即 a-b<0；（3）破坏发生时周围岩体的刚度小于裂缝和断层本身的刚度，即：cK K，该要求得滑移过程中裂缝释放的能量可以进入周围岩体中，使得不稳定滑生。
图 1.3 滑移速度增加时裂缝面摩擦系数不同表现形式Fig. 1.3 Friction coefficient change when slip velocity changes 1.3 所示：在断层受到外界扰动，滑移速率增大时，天然裂缝和不同的变化[42-43]：（1）裂缝面的摩擦系数增大，如果外界应力将会使得裂缝面的滑移速率减小，使得裂缝面发生稳定的抗震裂缝面的摩擦系数减小，此时外界应力状态不变将会导致断层增大，可能发生非稳定性的地震滑移。断层面的这两种不同形岩储层的安全性。因此，有必要对页岩储层在滑移过程中的稳阶段研究指出，裂缝滑移过程中的稳定性受到矿物组分、滑移温度等因素控制。 等通过裂缝面的双向剪切滑动-静止-滑动实验，指出岩石中的碳现强度愈合现象，提出了矿物组分对裂缝面滑动稳定性有一定rich 使用砂岩、花岗岩和石英岩等进行了裂缝面的滑动-静止-静止的时间对裂缝面的摩擦强度有较大影响，静止时间达到 10
【参考文献】：
期刊论文
[1]液态二氧化碳增稠过程中相态变化及机理探讨[J]. 王满学,何静,陈刚,朱彤. 钻井液与完井液. 2017(03)
[2]我国“十三·五”页岩气发展目标[J]. 郑宁来. 石油炼制与化工. 2017(02)
[3]页岩气储层水力裂缝网络的延伸规律[J]. 夏彬伟,杨冲,卢义玉,宋晨鹏. 东北大学学报(自然科学版). 2016(08)
[4]非均匀孔隙压力场导向水压裂纹扩展机制[J]. 卢义玉,贾云中,汤积仁,宋晨鹏. 东北大学学报(自然科学版). 2016(07)
[5]层理对页岩水力裂缝扩展的影响研究[J]. 衡帅,杨春和,郭印同,王传洋,王磊. 岩石力学与工程学报. 2015(02)
[6]页岩水力压裂物理模拟与裂缝表征方法研究[J]. 郭印同,杨春和,贾长贵,徐敬宾,王磊,李丹. 岩石力学与工程学报. 2014(01)
[7]单轴加载岩石损伤及声发射特性非均质效应的数值试验[J]. 尚俊龙,胡建华,周科平. 中南大学学报(自然科学版). 2013(06)
[8]中国页岩气资源勘探开发挑战初论[J]. 王道富,高世葵,董大忠,黄旭楠,王玉满,黄金亮,王淑芳,蒲泊伶. 天然气工业. 2013(01)
[9]岩盐断层带摩擦滑动的速度依赖性转换及其地震学意义[J]. 缪阿丽,马胜利,侯林锋,姚路. 地球物理学报. 2012(10)
[10]三轴压应力-化学溶液渗透作用下单裂隙花岗岩裂隙开度演化[J]. 杨金保,冯夏庭,潘鹏志,申林方. 岩石力学与工程学报. 2012(09)
本文编号：3583777
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