多场耦合作用下页岩渗流特性研究
本文关键词：多场耦合作用下页岩渗流特性研究
更多相关文章： 页岩气 矿物组成 孔隙结构 力学性质 渗流特性
【摘要】：随着我国国民经济的持续快速发展,对能源的需求日益增大,我国天然气对外依存度越来越大,严重威胁我国能源安全。从全球不可再生能源的勘探开发现状分析发现,页岩气是常规油气资源最现实的接替资源之一。我国页岩气储量非常丰富,高效开发页岩气对于缓解我国能源供需矛盾、保障能源安全意义重大。目前超临界二氧化碳致裂强化页岩气高效开发技术已展现出非常好的前景,但对于CO2强化采气过程储层渗透特性的变化规律还不清楚。论文在对页岩矿物组成、孔隙结构以及力学性质进行分析的基础上,利用自主研制的多场耦合作用下超临界CO2致裂置换CH4实验装置,对有效应力、孔隙压力、温度、“滑脱效应”、吸附变形等多因素耦合作用下页岩的渗流特性开展了研究,取得的主要成果如下:(1)四川盆地龙马溪组页岩矿物组成复杂,脆性矿物含量高,黏土矿物含量相对较低,具有较好的可压裂性;有机质丰度高,TOC含量高,利于生气和储气;(2)孔径结构分析结果表明四川盆地龙马溪组页岩孔径分布广,纳米级微孔发育,具有很好的储气能力;但是中孔、大孔发育差,不利于页岩气流动,孔径结构分布会影响页岩气在页岩中的流动机制;(3)页岩力学性质研究结果也表明,页岩脆性较高,具有较好的可压裂性,但是具有较强的各向异性;页岩三轴抗压强度明显高于单轴抗压强度,围压提高了页岩的塑性,使其脆性降低;(4)页岩渗透率受孔隙压力、有效应力、温度、吸附膨胀效应、“滑脱效应”等多种因素耦合作用的影响。具体表现在:1)页岩渗透率随有效应力增加呈负幂函数关系减小,且型岩对于有效应力变化具有更强的敏感性;2)在相同应力状态下,吸附引起的差异性膨胀效应会降低页岩渗透率,不同气体作用下测得的页岩渗透率表现为He㧐N2㧐CO2;3)两种页岩中渗透率随孔隙压力变化规律具有差异性。SC-CO2致裂页岩在低压条件下Klinkenberg效应不明显,渗透率随平均孔隙压力的增大而增大,型岩在低压阶段由于Klinkenberg效应对渗透率变化起主导作用,随着孔隙压力增加,其渗透率降低,在达到极小值后,随着孔隙压力的增加,Klinkenberg效应减弱,有效应力起主导作用,渗透率随孔隙压力增加而增加;4)温度作用通过改变页岩的孔隙结构、力学性质以及吸附特性等控制页岩渗透率的变化。研究成果可以为CO2强化页岩气开发过程储层渗透率的动态预测以及页岩气产能预测提供科学依据。
【关键词】：页岩气 矿物组成 孔隙结构 力学性质 渗流特性
【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】：TE312
【目录】：
- 中文摘要3-4
- 英文摘要4-8
- 1 绪论8-19
- 1.1 研究目的及意义8-11
- 1.2 国内外研究现状11-17
- 1.2.1 页岩矿物组分和微观结构11-13
- 1.2.2 页岩吸附/解吸特性13-14
- 1.2.3 页岩的力学性质14-15
- 1.2.4 页岩的渗流特性15-17
- 1.3 研究内容及技术路线17-19
- 1.3.1 研究内容17
- 1.3.2 研究方法17-18
- 1.3.3 技术路线18-19
- 2 页岩元素含量和矿物组成分析19-25
- 2.1 元素含量分析19-22
- 2.2 矿物分析22-24
- 2.3 总有机碳含量分析24-25
- 3 页岩孔隙结构研究25-37
- 3.1 低温氮气吸附法26-32
- 3.2 高压压汞法32-33
- 3.3 扫描电子显微镜法33-35
- 3.4 孔径分布对页岩渗流机制的影响35-37
- 4 页岩力学性质研究37-43
- 4.1 页岩试件制备及测试指标37-39
- 4.1.1 试件制备37-38
- 4.1.2 单轴抗压强度38
- 4.1.3 三轴抗压强度38-39
- 4.1.4 弹性模量39
- 4.2 页岩单轴压缩实验39-40
- 4.3 页岩三轴压缩实验40-43
- 5 页岩渗流特性研究43-58
- 5.1 实验装置43-44
- 5.2 页岩渗流实验44-48
- 5.2.1 试件制备44-46
- 5.2.2 实验步骤46
- 5.2.3 实验方案46-48
- 5.2.4 计算公式48
- 5.3 渗流实验结果分析48-57
- 5.3.1 孔隙压力对页岩渗透率的影响48-51
- 5.3.2 有效应力对页岩渗透率的影响51-54
- 5.3.3 吸附效应对页岩渗透率的影响54-56
- 5.3.4 温度对页岩渗透率的影响56-57
- 5.4 本章小结57-58
- 6 结论58-60
- 6.1 主要结论58-59
- 6.2 建议59-60
- 致谢60-61
- 参考文献61-67
- 附录67
- A．作者在学习期间发表的论文67
- B．作者在学习期间参加的科研项目67
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张永泽;刘俊新;冒海军;霍亮;侯振坤;;单轴压缩下页岩力学特性的各向异性试验研究[J];金属矿山;2015年12期
2 陈平;韩强;马天寿;林东;;基于微米压痕实验研究页岩力学特性[J];石油勘探与开发;2015年05期
3 张文;王勤;杨晓松;段庆宝;叶建国;李霞;周洁;;扬子地块古生界泥页岩孔隙度和渗透率特征[J];天然气地球科学;2015年08期
4 闫建萍;贾祥娟;邵德勇;张瑜;张同伟;;四川盆地龙马溪组页岩有机孔隙SEM表征及成因分析[J];天然气地球科学;2015年08期
5 方朝合;黄志龙;葛稚新;王义凤;郑德温;;工作液浸泡对页岩裂缝扩展及力学性质影响[J];太原理工大学学报;2015年04期
6 郑一丁;雷裕红;张立强;王香增;张丽霞;姜呈馥;程明;俞雨溪;田飞;孙兵华;;鄂尔多斯盆地东南部张家滩页岩元素地球化学、古沉积环境演化特征及油气地质意义[J];天然气地球科学;2015年07期
7 邓继新;王欢;周浩;刘忠华;宋连藤;王绪本;;龙马溪组页岩微观结构、地震岩石物理特征与建模[J];地球物理学报;2015年06期
8 侯磊;Derek Elsworth;孙宝江;王金堂;;页岩支撑裂缝中渗透率变化规律实验研究[J];西南石油大学学报(自然科学版);2015年03期
9 姚光华;陈乔;刘洪;谭彦虎;王莉莎;杜宏宇;朱洪林;;渝东南下志留统龙马溪组层理性页岩力学特性试验研究[J];岩石力学与工程学报;2015年S1期
10 葛岩;谢英刚;胡云亭;李乐忠;郭小波;石雪峰;谷峰;;澳大利亚E盆地Toolebuc组页岩微观孔隙结构特征[J];天然气地球科学;2015年05期
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 刘小川;温度对页岩渗流特性的影响研究[D];重庆大学;2014年
，本文编号：989009
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