超臨界二氧化碳壓裂是一種新型的無水壓裂技術(shù),和水力壓裂相比,超臨界二氧化碳壓裂具有降低儲層污染、壓后返排徹底等諸多優(yōu)點。超臨界二氧化碳壓裂技術(shù)最早應(yīng)用在北美地區(qū)的致密砂巖儲層開采中,現(xiàn)場生產(chǎn)數(shù)據(jù)也證明超臨界二氧化碳壓裂對致密砂巖儲層的增產(chǎn)改造效果非常顯著。之前關(guān)于超臨界二氧化碳壓裂的研究,主要是針對現(xiàn)場個別壓裂案例進行分析、或者開展相對簡單的數(shù)值模擬研究,沒有考慮超臨界二氧化碳流體對儲層巖石力學(xué)性質(zhì)的改變以及超臨界二氧化碳相態(tài)變化對裂縫擴展的影響。本文以超臨界二氧化碳壓裂技術(shù)為研究對象,探討了超臨界二氧化碳對致密砂巖力學(xué)性質(zhì)的影響規(guī)律、超臨界二氧化碳壓裂裂縫擴展特征和超臨界二氧化碳壓裂過程中支撐劑的運移規(guī)律,主要完成以下工作:（1）超臨界二氧化碳對致密砂巖力學(xué)性質(zhì)的影響規(guī)律基于高溫高壓三軸巖石力學(xué)測試系統(tǒng),自行設(shè)計了超臨界二氧化碳生成裝置,開展了高溫高壓條件下超臨界二氧化碳對致密砂巖力學(xué)性質(zhì)影響的相關(guān)實驗,分別研究了超臨界二氧化碳流體、圍壓、溫度、孔隙壓力四個因素對致密砂巖力學(xué)性質(zhì)的影響規(guī)律。實驗結(jié)果表明:超臨界二氧化碳能夠降低致密砂巖的抗壓強度、顯著提高致密砂巖的脆性;在超臨界二氧化... 

【文章頁數(shù)】：122 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
創(chuàng)新點
第1章 緒論
    1.1 論文研究的目的與意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及存在的主要問題
        1.2.1 超臨界二氧化碳與巖石相互作用規(guī)律研究現(xiàn)狀
        1.2.2 水力壓裂裂縫擴展研究現(xiàn)狀
        1.2.3 水力壓裂支撐劑運移研究現(xiàn)狀
        1.2.4 超臨界二氧化碳壓裂技術(shù)現(xiàn)場應(yīng)用現(xiàn)狀
    1.3 本文主要研究內(nèi)容
第2章 超臨界二氧化碳對巖石力學(xué)參數(shù)的影響規(guī)律研究
    2.1 超臨界二氧化碳基本特性
        2.1.1 超臨界二氧化碳的相態(tài)性質(zhì)
        2.1.2 超臨界二氧化碳流體密度變化特征
    2.2 實驗測試
        2.2.1 實驗方案
        2.2.2 實驗設(shè)備
        2.2.3 巖樣制備
    2.3 實驗結(jié)果及分析
        2.3.1 實驗數(shù)據(jù)處理
        2.3.2 飽和流體對巖石力學(xué)參數(shù)影響規(guī)律
        2.3.3 溫度對巖石力學(xué)參數(shù)影響規(guī)律
        2.3.4 圍壓對巖石力學(xué)參數(shù)影響規(guī)律
        2.3.5 孔隙壓力對巖石力學(xué)參數(shù)影響規(guī)律
    2.4 討論
    2.5 本章小結(jié)
第3章 超臨界二氧化碳壓裂裂縫擴展數(shù)值模擬研究
    3.1 水力壓裂裂縫擴展能量耗散特征
        3.1.1 能量耗散類型
        3.1.2 能量耗散過程
        3.1.3 不同能量耗散類型解析解
    3.2 超臨界二氧化碳壓裂裂縫擴展模型研究
        3.2.1 數(shù)學(xué)模型
        3.2.2 無量綱化
        3.2.3 韌性-濾失耗散占主導(dǎo)的裂縫擴展
        3.2.4 其它能量耗散占主導(dǎo)的裂縫擴展
    3.3 超臨界二氧化碳壓裂與水力壓裂裂縫擴展比較
        3.3.1 純超臨界二氧化碳壓裂
        3.3.2 提粘后的超臨界二氧化碳壓裂
    3.4 本章小結(jié)
第4章 超臨界二氧化碳壓裂支撐劑運移規(guī)律研究
    4.1 數(shù)學(xué)模型
        4.1.1 連續(xù)方程
        4.1.2 流動方程
        4.1.3 彈性變形方程
        4.1.4 裂縫擴展及邊界條件
        4.1.5 模型驗證
    4.2 模型計算
        4.2.1 裂縫擴展
        4.2.2 支撐劑運移
        4.2.3 計算結(jié)果及分析
    4.3 支撐劑運移規(guī)律研究
        4.3.1 支撐劑泵注程序
        4.3.2 計算結(jié)果及分析
        4.3.3 支撐劑阻尼波形分布特征
        4.3.4 無量綱特征參數(shù)
        4.3.5 數(shù)值實驗驗證
    4.4 本章小結(jié)
第5章 結(jié)論與建議
參考文獻(xiàn)
致謝
個人簡歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及研究成果
學(xué)位論文數(shù)據(jù)集



本文編號：3657627