二氧化碳地质存储过程中裂缝性失效风险研究

发布时间：2023-05-04 01:55

　　二氧化碳埋存过程中,致密的盖层岩石及水泥封固系统完整性是保证其长期安全埋存的关键。但是,在漫长的存储时间内,盖层与水泥封固系统都存着潜在的失效风险,盖层岩石虽然致密,但其中也存在一些天然的微裂纹或小的孔隙等一些薄弱环节,当二氧化碳渗入到盖层后,由于孔隙压力压力的增大,裂纹可能会发生扩展,形成较大的裂缝,特别是较大的垂直裂缝,为二氧化碳逸出到地面提供一条畅通的通道。水泥环内部或界面处的微裂纹也是二氧化碳逃逸的主要途径之一,水泥环长期处于富含二氧化碳的环境中,这会使水泥的水泥发生腐蚀降解,对这些微裂缝的渗透性能或传输能力有一定的影响。为此在二氧化碳进行地质埋存前,本文对二氧化碳埋存过程中存在的裂缝性风险进行分析研究是十分有必要的。本文首先对二氧化碳逃逸的主要途径及埋存失效的机理进行了深入的分析,得出盖层岩石产生的垂直裂缝和水泥内部或界面处的微裂缝是两个最具逃逸潜力的通道。为了评估盖层岩石密封能力强弱,建立了盖层岩石裂缝扩展及缝网形成的概率模型,得到了盖层岩石形成裂缝或裂缝扩展的概率以及裂缝的平均半径,并对单一裂缝的扩展与缝网的形成进行了研究。建立了油井水泥腐蚀变化模型,该模型把反应区分为三...

【文章页数】：64 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
创新点摘要
第1章 概述
    1.1 研究目的及意义
    1.2 研究现状及发展趋势
        1.2.1 研究现状
        1.2.2 发展趋势
    1.3 本文研究内容
第2章 CO₂逃逸的主要途径及失效机理研究
    2.1 CO₂逃逸的主要途径
        2.1.1 盖层岩石产生的裂缝
        2.1.2 水泥封固系统
    2.2 盖层岩石和水泥环封固系统失效机理
        2.2.1 盖层岩石失效机理
        2.2.2 水泥环封固系统失效机理
第3章 盖层岩石裂缝扩展及缝网形成的概率模型研究
    3.1 假设条件
    3.2 盖层岩石裂纹启裂概率
    3.3 盖层岩石平均裂缝半径
    3.4 盖层岩石裂缝的扩展
        3.4.1 单一裂纹的扩展
        3.4.2 缝网形成的概率分析
第4章 CO₂腐蚀对油井水泥微裂缝渗透性能的影响分析
    4.1 油井水泥微裂纹渗透性能实验方法
    4.2 腐蚀后的水泥样本分析
        4.2.1 水泥腐蚀区的结构与化学反应情况
        4.2.2 水泥反应面位置变化分析
        4.2.3 水泥腐蚀区力学性能的变化分析
        4.2.4 水泥非晶体层化学反应过程分析
        4.2.5 水泥腐蚀区化学反应过程的修正
    4.3 水泥裂缝扩大与闭合的数值模型
    4.4 裂缝渗透性能变化及原因分析
结论
参考文献
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致谢
详细摘要



本文编号：3807713