發(fā)布時(shí)間：2023-03-11 18:46

　　超臨界CO₂壓裂作為一種新型無水壓裂方法,應(yīng)用于頁巖氣開發(fā),能夠有效解決我國頁巖氣富集區(qū)域普遍水資源短缺的問題,同時(shí),相比于傳統(tǒng)水力壓裂技術(shù),能有效避免頁巖氣儲(chǔ)層中黏土水化膨脹,降低儲(chǔ)層傷害。裂縫形態(tài)分布及水力特性對頁巖氣在儲(chǔ)層中的滲流及產(chǎn)出規(guī)律具有決定性影響,超臨界CO₂流體具有低黏度、強(qiáng)擴(kuò)散性等特性,加之頁巖儲(chǔ)層中的原生不連續(xù)面,會(huì)使得裂縫形態(tài)及裂縫形成機(jī)理更為復(fù)雜。超臨界CO₂壓裂頁巖產(chǎn)生的裂縫表面粗糙度、滲流路徑、形態(tài)分布均與傳統(tǒng)壓裂單裂縫不同,傳統(tǒng)粗糙裂縫閉合變形及滲流規(guī)律不再適用。在進(jìn)行超臨界CO₂壓裂設(shè)計(jì)及產(chǎn)能預(yù)測時(shí),亟需得到超臨界CO₂壓裂頁巖裂縫的應(yīng)力-滲流耦合機(jī)理。本文首先開展超臨界CO₂壓裂頁巖模擬實(shí)驗(yàn),結(jié)合同步聲發(fā)射檢測,壓裂后DR掃描、CT掃描,探究超臨界CO₂壓裂頁巖裂縫形態(tài),以揭示超臨界CO₂壓裂頁巖起裂擴(kuò)展及復(fù)雜裂縫形成機(jī)理;然后通過Fluent數(shù)值模擬復(fù)雜裂縫內(nèi)氣體路徑選擇及滲流...

【文章頁數(shù)】：101 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
中文摘要
英文摘要
1 緒論
    1.1 問題的提出及研究意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀綜述
        1.2.1 頁巖儲(chǔ)層超臨界CO₂壓裂技術(shù)的提出
        1.2.2 裂縫起裂擴(kuò)展及形態(tài)研究現(xiàn)狀
        1.2.3 裂縫滲流機(jī)理研究現(xiàn)狀
        1.2.4 裂縫滲流-應(yīng)力耦合研究現(xiàn)狀
    1.3 研究內(nèi)容、方法及技術(shù)路線
2 超臨界CO₂壓裂頁巖復(fù)雜裂縫形成機(jī)理研究
    2.1 超臨界CO₂流體性質(zhì)
        2.1.1 CO₂相態(tài)特征
        2.1.2 超臨界CO₂物理性質(zhì)
    2.2 頁巖試樣性質(zhì)測試
        2.2.1 頁巖試樣礦物組成
        2.2.2 頁巖試樣力學(xué)特征
        2.2.3 頁巖試樣孔隙特征
        2.2.4 超臨界CO₂作用下頁巖性質(zhì)
    2.3 超臨界CO₂壓裂頁巖實(shí)驗(yàn)
        2.3.1 實(shí)驗(yàn)裝置及試件制備
        2.3.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
        2.3.3 實(shí)驗(yàn)步驟
    2.4 超臨界CO₂壓裂頁巖裂縫形態(tài)及形成機(jī)理
        2.4.1 超臨界CO₂壓裂壓力曲線特征
        2.4.2 聲發(fā)射特性及裂縫面形態(tài)
        2.4.3 超臨界CO₂壓裂頁巖裂縫擴(kuò)展機(jī)理
        2.4.4 天然裂縫對裂縫擴(kuò)展的影響
        2.4.5 水平地應(yīng)力差對裂縫形態(tài)的影響規(guī)律
    2.5 本章小結(jié)
3 超臨界CO₂壓裂頁巖復(fù)雜裂縫等效滲流模型
    3.1 超臨界CO₂壓裂頁巖裂縫形態(tài)分析
        3.1.1 復(fù)雜裂縫分類
        3.1.2 裂縫二值法提取
        3.1.3 裂縫參數(shù)統(tǒng)計(jì)
    3.2 單一粗糙裂縫滲流模型
    3.3 復(fù)雜裂縫滲流數(shù)值模擬
        3.3.1 Fluent裂隙流模擬簡介
        3.3.2 數(shù)學(xué)模型
        3.3.3 幾何模型
        3.3.4 邊界條件及求解方法
        3.3.5 網(wǎng)格大小對計(jì)算精度的影響
    3.4 模擬結(jié)果分析
        3.4.1 超臨界CO₂壓裂頁巖單裂縫摩擦系數(shù)
        3.4.2 超臨界CO₂壓裂頁巖復(fù)雜裂縫等效滲流模型
    3.5 本章小結(jié)
4 真三軸條件下復(fù)雜裂縫閉合規(guī)律及滲流特性
    4.1 復(fù)雜裂縫閉合及其滲流規(guī)律
        4.1.1 多裂縫閉合規(guī)律
        4.1.2 復(fù)雜裂縫滲流-應(yīng)力耦合模型
    4.2 三軸應(yīng)力下復(fù)雜裂縫滲流實(shí)驗(yàn)
        4.2.1 實(shí)驗(yàn)裝置及試件
        4.2.2 實(shí)驗(yàn)步驟
    4.3 復(fù)雜裂縫初始滲透率
    4.4 復(fù)雜裂縫三軸應(yīng)力變形分析
        4.4.1 復(fù)雜裂縫殘余縫寬
        4.4.2 裂縫閉合應(yīng)力敏感因素分析
    4.5 三軸應(yīng)力下滲流規(guī)律
        4.5.1 裂縫受壓形態(tài)分析
        4.5.2 滲透率應(yīng)力敏感因素分析
    4.6 本章小結(jié)
5 結(jié)論與展望
    5.1 主要研究內(nèi)容與結(jié)論
    5.2 主要?jiǎng)?chuàng)新性成果
    5.3 下一步研究展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄
    A．作者攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表主要論文目錄
    B.作者攻讀博士學(xué)位期間參加的主要科研項(xiàng)目



本文編號：3760046