超臨界二氧化碳壓裂頁巖物理模擬實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、高效開發(fā)頁巖氣是緩解我國能源供需矛盾、保障能源安全的重大戰(zhàn)略需求。針對我國缺水地區(qū)粘土含量高的頁巖氣儲層，現(xiàn)有水平井+多段壓裂技術(shù)存在耗水量大、粘土遇水易膨脹的問題，研究團(tuán)隊(duì)提出采用超臨界二氧化碳壓裂開采頁巖氣的研究思路。為了對頁巖超臨界二氧化碳壓裂起裂壓力與裂縫形態(tài)進(jìn)行直接觀測，進(jìn)而深入認(rèn)識超臨界二氧化碳壓裂裂縫的擴(kuò)展機(jī)理，因此，開展真三軸超臨界二氧化碳壓裂頁巖模擬實(shí)驗(yàn)具有十分重要的意義。本文以四川宜賓龍馬溪組露頭頁巖為研究對象，開展

2、了真三軸超臨界二氧化碳壓裂頁巖模擬實(shí)驗(yàn)，然后對壓后試件進(jìn)行高能CT掃描和三維光學(xué)掃描觀測，并對比其與水力壓裂的區(qū)別。
　　本研究主要內(nèi)容包括：①開展了超臨界二氧化碳浸泡不同時(shí)間下的頁巖三軸壓縮實(shí)驗(yàn)研究，獲得了力學(xué)參數(shù)隨浸泡時(shí)間的演化規(guī)律，從而揭示了壓裂周期內(nèi)頁巖儲層力學(xué)性能的劣化規(guī)律：頁巖的三軸抗壓強(qiáng)度和彈性模量受到了弱化，其中在浸泡期的前72h急劇下降，浸泡期超過72h，下降緩慢，趨于平穩(wěn)。②利用真三軸應(yīng)力加載系統(tǒng)、增壓系統(tǒng)、二

3、氧化碳加熱系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)4部分組建真三軸超臨界二氧化碳壓裂實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)；根據(jù)相似原理，參照現(xiàn)場壓裂參數(shù)，換算得到了室內(nèi)實(shí)驗(yàn)參數(shù)；并采用裸眼完井的方式完成了超臨界二氧化碳壓裂試樣的制備，從而構(gòu)建了一套完備的真三軸超臨界二氧化碳壓裂實(shí)驗(yàn)體系。③頁巖超臨界二氧化碳壓裂較水力壓裂的起裂壓力低約50.9％，且隨著溫度的升高，頁巖超臨界CO2壓裂起裂壓力總體呈下降的趨勢。④頁巖水力壓裂產(chǎn)生的是單一的主裂縫，形成的裂縫類型少。而超臨界二氧化碳壓裂能形