致密砂岩储层超临界二氧化碳压裂裂缝扩展研究

发布时间：2022-07-09 18:44

　　超临界二氧化碳压裂是一种新型的无水压裂技术,和水力压裂相比,超临界二氧化碳压裂具有降低储层污染、压后返排彻底等诸多优点。超临界二氧化碳压裂技术最早应用在北美地区的致密砂岩储层开采中,现场生产数据也证明超临界二氧化碳压裂对致密砂岩储层的增产改造效果非常显著。之前关于超临界二氧化碳压裂的研究,主要是针对现场个别压裂案例进行分析、或者开展相对简单的数值模拟研究,没有考虑超临界二氧化碳流体对储层岩石力学性质的改变以及超临界二氧化碳相态变化对裂缝扩展的影响。本文以超临界二氧化碳压裂技术为研究对象,探讨了超临界二氧化碳对致密砂岩力学性质的影响规律、超临界二氧化碳压裂裂缝扩展特征和超临界二氧化碳压裂过程中支撑剂的运移规律,主要完成以下工作:（1）超临界二氧化碳对致密砂岩力学性质的影响规律基于高温高压三轴岩石力学测试系统,自行设计了超临界二氧化碳生成装置,开展了高温高压条件下超临界二氧化碳对致密砂岩力学性质影响的相关实验,分别研究了超临界二氧化碳流体、围压、温度、孔隙压力四个因素对致密砂岩力学性质的影响规律。实验结果表明:超临界二氧化碳能够降低致密砂岩的抗压强度、显著提高致密砂岩的脆性;在超临界二氧化... 

【文章页数】：122 页

【学位级别】：博士

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摘要
ABSTRACT
创新点
第1章 绪论
    1.1 论文研究的目的与意义
    1.2 国内外研究现状及存在的主要问题
        1.2.1 超临界二氧化碳与岩石相互作用规律研究现状
        1.2.2 水力压裂裂缝扩展研究现状
        1.2.3 水力压裂支撑剂运移研究现状
        1.2.4 超临界二氧化碳压裂技术现场应用现状
    1.3 本文主要研究内容
第2章 超临界二氧化碳对岩石力学参数的影响规律研究
    2.1 超临界二氧化碳基本特性
        2.1.1 超临界二氧化碳的相态性质
        2.1.2 超临界二氧化碳流体密度变化特征
    2.2 实验测试
        2.2.1 实验方案
        2.2.2 实验设备
        2.2.3 岩样制备
    2.3 实验结果及分析
        2.3.1 实验数据处理
        2.3.2 饱和流体对岩石力学参数影响规律
        2.3.3 温度对岩石力学参数影响规律
        2.3.4 围压对岩石力学参数影响规律
        2.3.5 孔隙压力对岩石力学参数影响规律
    2.4 讨论
    2.5 本章小结
第3章 超临界二氧化碳压裂裂缝扩展数值模拟研究
    3.1 水力压裂裂缝扩展能量耗散特征
        3.1.1 能量耗散类型
        3.1.2 能量耗散过程
        3.1.3 不同能量耗散类型解析解
    3.2 超临界二氧化碳压裂裂缝扩展模型研究
        3.2.1 数学模型
        3.2.2 无量纲化
        3.2.3 韧性-滤失耗散占主导的裂缝扩展
        3.2.4 其它能量耗散占主导的裂缝扩展
    3.3 超临界二氧化碳压裂与水力压裂裂缝扩展比较
        3.3.1 纯超临界二氧化碳压裂
        3.3.2 提粘后的超临界二氧化碳压裂
    3.4 本章小结
第4章 超临界二氧化碳压裂支撑剂运移规律研究
    4.1 数学模型
        4.1.1 连续方程
        4.1.2 流动方程
        4.1.3 弹性变形方程
        4.1.4 裂缝扩展及边界条件
        4.1.5 模型验证
    4.2 模型计算
        4.2.1 裂缝扩展
        4.2.2 支撑剂运移
        4.2.3 计算结果及分析
    4.3 支撑剂运移规律研究
        4.3.1 支撑剂泵注程序
        4.3.2 计算结果及分析
        4.3.3 支撑剂阻尼波形分布特征
        4.3.4 无量纲特征参数
        4.3.5 数值实验验证
    4.4 本章小结
第5章 结论与建议
参考文献
致谢
个人简历、在学期间发表的学术论文及研究成果
学位论文数据集



本文编号：3657627