我國(guó)陸相頁(yè)巖氣儲(chǔ)層粘土含量高,與水基壓裂液中的水發(fā)生水化反應(yīng),易產(chǎn)生膨脹,傷害儲(chǔ)層,導(dǎo)致采收率降低。目前,利用超臨界CO₂強(qiáng)化頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)成為了頁(yè)巖氣高效開(kāi)采的研究熱點(diǎn)。但由于超臨界CO₂特殊的流體性質(zhì)以及頁(yè)巖氣儲(chǔ)層在結(jié)構(gòu)、成分等方面與常規(guī)油氣儲(chǔ)層存在較大差別,造成超臨界CO₂壓裂頁(yè)巖的破裂機(jī)理、成縫特征等基礎(chǔ)科學(xué)問(wèn)題尚未得到解答。因此,本文圍繞超臨界二氧化碳?jí)毫蚜芽p形成與頁(yè)巖破裂機(jī)理、裂縫滲透性和穩(wěn)定性的科學(xué)問(wèn)題,以中國(guó)川東南地區(qū)龍馬溪組頁(yè)巖、美國(guó)Green River頁(yè)巖和Marcellus頁(yè)巖為研究對(duì)象,系統(tǒng)開(kāi)展了超臨界二氧化碳?jí)毫秧?yè)巖自支撐裂縫形成機(jī)理、應(yīng)力場(chǎng)-化學(xué)場(chǎng)耦合作用下裂縫滲透率演化規(guī)律和裂縫穩(wěn)定性研究。主要研究成果如下:（1）揭示了超臨界二氧化碳?jí)毫汛植诹芽p面及自支撐裂縫形成機(jī)理。相較于常規(guī)水基壓裂液,超臨界CO₂流體具有低粘度、高擴(kuò)散性特點(diǎn),容易在注入孔周?chē)纬奢^大的擴(kuò)散區(qū)域,同時(shí)在毛細(xì)管力作用下,流體侵入更小的孔喉和孔隙當(dāng)中,結(jié)合較小的流體尖端滯后效應(yīng),形成具有高粗糙度和復(fù)雜度的... 

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【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

二氧化碳相態(tài)示意圖

圖 1.2 流體注入導(dǎo)致的地震成因示意圖Fig. 1.2 Schematic map earthquakes induced by fluid injection階段的地震研究發(fā)現(xiàn)地層中的裂縫和斷層發(fā)生非穩(wěn)定性滑移的條件[41]：（1）斷層和裂縫所受的剪應(yīng)力大于裂縫本身的抗剪強(qiáng)度'n c，通常情況下，認(rèn)為裂縫的粘結(jié)力為 0，這樣，'n ；壞時(shí)，裂縫和斷層表現(xiàn)出速率弱化現(xiàn)象，即 a-b<0；（3）破壞發(fā)生時(shí)周?chē)鷰r體的剛度小于裂縫和斷層本身的剛度，即：cK K，該要求得滑移過(guò)程中裂縫釋放的能量可以進(jìn)入周?chē)鷰r體中，使得不穩(wěn)定滑生。

圖 1.3 滑移速度增加時(shí)裂縫面摩擦系數(shù)不同表現(xiàn)形式Fig. 1.3 Friction coefficient change when slip velocity changes 1.3 所示：在斷層受到外界擾動(dòng)，滑移速率增大時(shí)，天然裂縫和不同的變化[42-43]：（1）裂縫面的摩擦系數(shù)增大，如果外界應(yīng)力將會(huì)使得裂縫面的滑移速率減小，使得裂縫面發(fā)生穩(wěn)定的抗震裂縫面的摩擦系數(shù)減小，此時(shí)外界應(yīng)力狀態(tài)不變將會(huì)導(dǎo)致斷層增大，可能發(fā)生非穩(wěn)定性的地震滑移。斷層面的這兩種不同形巖儲(chǔ)層的安全性。因此，有必要對(duì)頁(yè)巖儲(chǔ)層在滑移過(guò)程中的穩(wěn)階段研究指出，裂縫滑移過(guò)程中的穩(wěn)定性受到礦物組分、滑移溫度等因素控制。 等通過(guò)裂縫面的雙向剪切滑動(dòng)-靜止-滑動(dòng)實(shí)驗(yàn)，指出巖石中的碳現(xiàn)強(qiáng)度愈合現(xiàn)象，提出了礦物組分對(duì)裂縫面滑動(dòng)穩(wěn)定性有一定rich 使用砂巖、花崗巖和石英巖等進(jìn)行了裂縫面的滑動(dòng)-靜止-靜止的時(shí)間對(duì)裂縫面的摩擦強(qiáng)度有較大影響，靜止時(shí)間達(dá)到 10

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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