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超临界CO_(2)压裂对储层渗透率的适应性研究
1
作者 杨兵 黄海 +5 位作者 王海柱 任倩倩 乔瑞宏 王斌 樊旭浩 张国新 《华南师范大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第1期79-91,共13页
为探究超临界CO_(2)压裂对储层渗透率的适应性,采用不同渗透率(0.08~1.0 mD)致密砂岩岩样的超临界CO_(2)压裂实验结合CT扫描技术定量分析了压裂诱导裂缝特征,并采用矿场尺度数值模拟对实验结果进行验证与补充。实验结果表明:超临界CO_(2... 为探究超临界CO_(2)压裂对储层渗透率的适应性,采用不同渗透率(0.08~1.0 mD)致密砂岩岩样的超临界CO_(2)压裂实验结合CT扫描技术定量分析了压裂诱导裂缝特征,并采用矿场尺度数值模拟对实验结果进行验证与补充。实验结果表明:超临界CO_(2)可有效压裂渗透率在0.08~0.3 mD范围内的岩样,且随着渗透率增加,诱导裂缝复杂度降低,裂缝体积减小;当渗透率超过0.5 mD时,超临界CO_(2)无法实现岩石压裂,但水压裂仍可有效压裂,这主要归因于流体性质的差异。数值模拟结果验证了实验结论,表明在矿场施工条件下,超临界CO_(2)可成功压裂不同渗透率储层,但压裂效果存在显著差异。随着储层渗透率增加(0.01~100 mD),裂缝半长、缝宽、缝高、分形维数及渗滤面积等参数均呈下降趋势,而滤失量逐渐增加,导致压裂效果逐渐变差。超临界CO_(2)更适用于低渗透率储层改造,在施工过程中需针对不同渗透性储层进行参数优化。该研究为超临界CO_(2)压裂非常规储层的施工方案设计提供了理论依据。 展开更多
关键词 超临界co_(2)压裂 储层渗透率 裂缝特征 数值模拟 致密砂岩 非常规储层
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超临界二氧化碳混合压裂技术机理及应用——以渤海湾盆地济阳坳陷页岩油为例
2
作者 周德华 杨勇 +5 位作者 王运海 孙川翔 郑永旺 钟安海 鲁明晶 张珂 《石油与天然气地质》 北大核心 2025年第2期575-585,共11页
陆相页岩油是中国油气增储上产的战略接替领域,但烃类流体流动性差和储层可压性差是制约页岩油开发的两大关键问题。针对这两大关键问题,以渤海湾盆地济阳坳陷页岩油为研究对象,开展了超临界CO_(2)-水-岩反应实验、扩散置换实验、真三... 陆相页岩油是中国油气增储上产的战略接替领域,但烃类流体流动性差和储层可压性差是制约页岩油开发的两大关键问题。针对这两大关键问题,以渤海湾盆地济阳坳陷页岩油为研究对象,开展了超临界CO_(2)-水-岩反应实验、扩散置换实验、真三轴压裂实验和三轴压缩实验,研究了超临界CO_(2)混合压裂机理及其应用技术。研究结果表明:页岩经过超临界CO_(2)溶蚀后,孔隙度可增大1~5倍,孔隙以中、大孔为主。裂缝随反应时间增加而变大,溶蚀2 h后裂缝宽度为399 nm,溶蚀12 h后裂缝宽度达到1535 nm,宽度增大4倍,渗透率增大1~3个数量级。超临界CO_(2)对原油单次萃取效率高达24%,超过30 h后,萃取作用不再明显。与干燥页岩相比,经过超临界CO_(2)-水作用后的页岩抗拉强度降低31%。与干法压裂相比,超临界CO_(2)混合压裂既能充分沟通层理,形成层理缝,还能与后续水力压裂裂缝形成复杂的裂缝网络。在室内实验理论研究的基础上,开展超临界CO_(2)混合压裂矿场试验。试验结果对比表明:Y-1井中未注入CO_(2)的各段裂缝平均延伸压力为103.4 MPa,而注入了CO_(2)的各段裂缝平均延伸压力为100.5 MPa。注入CO_(2)后Y-1井的裂缝事件分布较为密集,各段平均事件数量为160.8个,各段平均有效改造体积为64.78×10^(4)m^(3)。同时,储层流体黏度和密度均有所降低,流动性能增强。 展开更多
关键词 超临界co_(2)混合压裂 压裂机理 陆相页岩油 济阳坳陷 渤海湾盆地
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超临界CO_(2)对页岩断裂裂缝形态的影响
3
作者 吴华 王小琼 +4 位作者 葛洪魁 汪海阁 何吉祥 张彦龙 王建勇 《石油机械》 北大核心 2025年第6期130-140,共11页
超临界二氧化碳(SC-CO_(2))前置压裂过程中,前置注入的CO_(2)容易进入页岩多孔介质中,并与地层水或者水基压裂液结合形成弱酸性流体,激发页岩微裂缝萌生扩展。为了明确CO_(2)对页岩微裂缝萌生扩展的影响,开展了加压浸泡-单轴压缩联合试... 超临界二氧化碳(SC-CO_(2))前置压裂过程中,前置注入的CO_(2)容易进入页岩多孔介质中,并与地层水或者水基压裂液结合形成弱酸性流体,激发页岩微裂缝萌生扩展。为了明确CO_(2)对页岩微裂缝萌生扩展的影响,开展了加压浸泡-单轴压缩联合试验,研究了流体类型、浸泡时间、浸泡顺序对页岩微裂缝萌生扩展的影响。研究结果表明:CO_(2)前置注入能促进层理缝开启,CO_(2)作用时间越长,层理缝开启数量越多。压力降低时,SC-CO_(2)开启的层理裂缝容易闭合,但“SC-CO_(2)→水”复合作用时,水易进入CO_(2)开启的层理缝中形成有效支撑,与CO_(2)反应生成碳酸溶蚀碳酸盐岩矿物,弱化页岩的力学强度,促进微裂纹扩展,形成复杂且稳定的缝网。而“水→SC-CO_(2)”复合作用时,水在压差和毛细管力的作用下渗吸进入页岩微小孔隙中,在孔隙壁面形成大量水膜,严重阻碍了CO_(2)向页岩内部扩散,使其难以有效开启层理缝。垂直层理样品裂缝扩展主要受加载应力控制,流体的影响较弱,破裂后普遍形成一个倾斜贯穿层理的破裂面。研究结果可为优化页岩CO_(2)前置压裂工艺参数设计提供理论依据,对于提升页岩油的开发效率及促进CO_(2)地质封存具有重要意义。 展开更多
关键词 前置压裂 超临界co_(2) 页岩 co_(2)浸泡方式 浸泡顺序 单轴压缩 裂缝形态
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超临界CO_(2)-盐水对页岩拉伸断裂行为影响
4
作者 邱仁怡 张广清 +2 位作者 郑学林 罗森林 周大伟 《中国矿业》 北大核心 2025年第5期246-256,共11页
页岩渗透率极低,能作为CO_(2)地质埋存的盖层。CO_(2)-地层流体长期作用下页岩力学性质发生变化,直接影响页岩盖层的密封性。基于此,为研究超临界CO_(2)-盐水长时间作用对页岩拉伸断裂特征影响,采用超临界CO_(2)-盐水在110℃、30 MPa条... 页岩渗透率极低,能作为CO_(2)地质埋存的盖层。CO_(2)-地层流体长期作用下页岩力学性质发生变化,直接影响页岩盖层的密封性。基于此,为研究超临界CO_(2)-盐水长时间作用对页岩拉伸断裂特征影响,采用超临界CO_(2)-盐水在110℃、30 MPa条件下对龙马溪页岩分别饱和15 d和30 d,并开展了超临界CO_(2)-盐水饱和前后页岩巴西劈裂测试。同时,结合声发射(AE)和数字图像相关(DIC)技术实时监测了页岩连续变形及断裂过程。研究结果表明:超临界CO_(2)-盐水作用引起的非均匀损伤易诱导页岩发生多次局部断裂,表现为加载过程中出现大量离散的点状或条带状应变集中区;随着超临界CO_(2)-盐水饱和时间增加,页岩的剪切断裂现象明显增加,断裂模式逐渐由拉伸断裂主导向拉伸-剪切混合断裂转变;超临界CO_(2)-盐水作用增加了页岩裂缝复杂程度,裂缝形态由单一平直裂缝变为弯曲裂缝带;超临界CO_(2)-盐水饱和后页岩中产生溶蚀孔隙和微裂缝、黏土和有机质膨胀等微观结构的变化直接导致拉伸断裂性质发生显著弱化,且饱和时间越长降低幅度越大。与干燥页岩相比,超临界CO_(2)-盐水饱和15 d和30 d的页岩抗拉强度降低40.18%和48.21%,起裂应力降低17.72%和37.99%,损伤应力降低35.54%和58.36%。相关研究成果明确了超临界CO_(2)-盐水长期作用对页岩拉伸断裂性质的弱化规律,可为页岩CO_(2)地质埋存设计提供依据。 展开更多
关键词 超临界co_(2) 页岩 拉伸断裂 巴西劈裂 co_(2)地质埋存
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超临界CO_(2)脉动压裂-渗流耦合试验系统研制与应用 被引量：2
5
作者 刘佳佳 张云龙 +2 位作者 聂子硕 高志扬 许文松 《煤田地质与勘探》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期12-20,共9页
【目的】为了有效强化煤层气抽采效果,将脉动压裂与超临界CO_(2)压裂相结合,提出了利用超临界CO_(2)脉动压裂煤(岩)的新思路。【方法】自主研发了超临界CO_(2)脉动压裂-渗流耦合真三轴试验系统,介绍了该试验系统的主要结构、特点和功能... 【目的】为了有效强化煤层气抽采效果,将脉动压裂与超临界CO_(2)压裂相结合,提出了利用超临界CO_(2)脉动压裂煤(岩)的新思路。【方法】自主研发了超临界CO_(2)脉动压裂-渗流耦合真三轴试验系统,介绍了该试验系统的主要结构、特点和功能,然后开展了室内真三轴条件下超临界CO_(2)脉动压裂-渗流试验及超临界CO_(2)脉动压裂-声发射监测试验。该系统结合独立伺服系统与中央数字系统控制三向应力,采用双泵型恒速恒压泵脉动给压,具有高精度、全过程、真三轴、承载高温、高压及高应力的特点。【结果和结论】试验结果表明:超临界CO_(2)脉动压裂-渗流耦合真三轴试验系统可以实现良好的脉动压裂功能。超临界CO_(2)脉动压裂后,煤体渗透率较压裂前呈增大趋势,增大了2~9倍,且煤体渗透率皆呈现良好的指数变化规律。在声发射-超临界CO_(2)脉动压裂时期,煤体产生了新的裂隙通道,该通道由压裂孔中心直接贯穿至煤样表面,且可观测到超临界CO_(2)流体直接从煤中喷出,故超临界CO_(2)脉动压裂具有一定的扩展和连通裂隙的作用,能够有效提高煤层气的抽采效果。研究成果为强化深部低渗煤层增透技术提供了一定的试验支撑。 展开更多
关键词 超临界co_(2) 脉动压裂 真三轴 渗流特性 声发射
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超临界CO_(2)脉动作用对低阶煤微观-宏观结构损伤演化特征
6
作者 刘佳佳 李元隆 +2 位作者 高建良 王丹 张云龙 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第2期190-199,共10页
为了明晰超临界CO_(2)脉动作用对低阶煤的作用效果及机理,采集新疆艾维尔沟矿深部低阶煤作为试验对象,通过自主搭建的超临界CO_(2)脉动致裂试验系统开展试验研究,对脉动作用前后的煤样分别进行XRD、FTIR、低温液氮吸附试验、低场核磁共... 为了明晰超临界CO_(2)脉动作用对低阶煤的作用效果及机理,采集新疆艾维尔沟矿深部低阶煤作为试验对象,通过自主搭建的超临界CO_(2)脉动致裂试验系统开展试验研究,对脉动作用前后的煤样分别进行XRD、FTIR、低温液氮吸附试验、低场核磁共振及单轴压缩试验测定,量化分析超临界CO_(2)脉动作用前后煤体的微观结构、孔隙结构及力学特性变化。结果表明:超临界CO_(2)脉动作用后,煤中方解石和黏土矿物的质量分数增加,黏土矿物质量分数的变化主要受氨伊利石增加的影响,煤中各有机官能团峰值均呈现不同程度的降低,超临界CO_(2)对有机物的萃取作用效果明显,脉动作用后煤体的微晶结构受到损伤,晶体层片间距增加了0.002 9 nm,煤体结构趋于松散;对比超临界CO_(2)脉动作用前,作用后煤样XJ-A、XJ-B有效孔隙率分别提高了66.7%、128.6%,煤体内部孔隙连通性增强,脉动作用对微小孔及中孔的改造作用更明显;超临界CO_(2)脉动作用后煤的力学特性显著劣化,单轴抗压强度和弹性模量分别降低54.73%和59.82%,声发射振铃计数和累积能量均大幅降低,振铃计数峰值降至作用前51%,煤样内部颗粒黏聚力降低,累积能量降低了62%。综上,超临界CO_(2)脉动作用能够显著破坏低阶煤的微观-宏观结构,对深部低阶煤储层致裂增透、煤层气抽采具有重要意义。 展开更多
关键词 超临界co_(2) 脉动致裂 微观结构 孔隙 力学特性
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阳春沟区块页岩气超临界CO_(2)增能压裂研究与应用 被引量：1
7
作者 余前港 荣双 +4 位作者 毛国扬 崔连文 彭根博 向传刚 王旭 《石油与天然气化工》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期77-83,共7页
目的目前,超临界CO_(2)压裂应用前景广阔,为更好地指导现场应用,亟需明确超临界CO_(2)压裂的起裂压力和裂缝扩展规律。方法考虑压裂过程温度变化对CO_(2)物性的影响以及岩石中的热应力作用,建立热流固耦合超临界CO_(2)压裂模型。探究了... 目的目前,超临界CO_(2)压裂应用前景广阔,为更好地指导现场应用,亟需明确超临界CO_(2)压裂的起裂压力和裂缝扩展规律。方法考虑压裂过程温度变化对CO_(2)物性的影响以及岩石中的热应力作用,建立热流固耦合超临界CO_(2)压裂模型。探究了水平应力差、天然裂缝逼近角以及CO_(2)注入温度对裂缝起裂的影响。结果在阳春沟Y井开展的现场试验表明:与水力压裂相比,超临界CO_(2)压裂可以明显降低裂缝起裂压力,即使在高水平应力差下,仍可以获得复杂的裂缝形态;天然裂缝逼近角增大,起裂压力随之增大,裂缝复杂程度增加;CO_(2)注入温度与地层温差越大,热应力作用越明显,裂缝形态越复杂。结论现场应用显示注入前置超临界CO_(2)可以有效降低起裂压力,有利于提高后续水力压裂的缝内净压力,增强储层改造效果。 展开更多
关键词 超临界co_(2)压裂 热流固多场耦合 热应力 相场模型 阳春沟区块
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含杂质超临界CO_(2)管道止裂分析及控制方案 被引量：3
8
作者 陈兵 毕鉴 +2 位作者 齐文娇 王香增 徐梦林 《西安石油大学学报（自然科学版）》 北大核心 2024年第1期106-113,共8页
管道输送作为CCUS技术的关键环节,在超临界高压环境下输送CO_(2)时,由于含杂质CO_(2)特殊的相特性,一旦发生泄漏,压力会维持较高值且温度急剧下降,输送管道易发生裂纹扩展,造成断裂事故。基于延长油田一期36×10^(4)t/a超临界CO_(2... 管道输送作为CCUS技术的关键环节,在超临界高压环境下输送CO_(2)时,由于含杂质CO_(2)特殊的相特性,一旦发生泄漏,压力会维持较高值且温度急剧下降,输送管道易发生裂纹扩展,造成断裂事故。基于延长油田一期36×10^(4)t/a超临界CO_(2)管输预研方案,根据减压波速度计算模型和管道裂纹延性扩展止裂判据,采用修正后的Battelle双曲线法对管道进行止裂分析,对无法满足止裂要求的设计方案进行增加壁厚试算。结果表明:材质为X80、尺寸为Φ140 mm×6.0 mm的L12管线韧性值满足工况下裂纹控制的要求;而同样材质等级、壁厚组合为Φ168 mm×6.0 mm的L11管线所提供的止裂压力低于平台压力,无法保证管线发生裂纹延性扩展时能够自行止裂。对于L11管线,通过将管道壁厚增加至7 mm,其他设计参数不变,可以实现裂纹自行止裂。该研究可为实际工况下Battelle双曲线法在超临界CO_(2)管道断裂控制的应用提供理论基础与实际范例。 展开更多
关键词 CCUS 超临界co_(2) Battelle双曲线法 止裂 控制
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不同流向上小流道加热管内超临界CO_(2)的压降特性 被引量：1
9
作者 王磊 曹雄金 +2 位作者 罗凯 王艳 费华 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期830-843,共14页
针对不同流动方向上超临界CO_(2)流体在小流道加热管径为0.75mm内的压降特性进行了实验研究。结果表明,不同流动(水平流动、垂直向上流动以及垂直向下流动)方向上,实验总压降、摩擦压降以及加速度压降均随着系统压力的升高而逐渐减小,... 针对不同流动方向上超临界CO_(2)流体在小流道加热管径为0.75mm内的压降特性进行了实验研究。结果表明,不同流动(水平流动、垂直向上流动以及垂直向下流动)方向上,实验总压降、摩擦压降以及加速度压降均随着系统压力的升高而逐渐减小,而随着质量流量的增大、加热功率以及进口温度的升高而增大。然而,在垂直流动方向上重力压降随着系统压力的升高以及质量流量的增大而逐渐增大,但随着加热功率以及进口温度的升高而逐渐减小。当系统压力、质量流量、加热功率以及进口温度保持恒定时,不同流动方向上超临界CO_(2)流体的摩擦压降均在实验总压降中所占有的比例最大,而重力压降在实验总压降中所占有的比例最小。通过两种测试管径的压降数据比较可知,超临界CO_(2)流体在不同流动方向上实验总压降的变化趋势始终保持一致,并且小管径的实验总压降远大于大管径的实验总压降,从而说明测试管径的尺寸大小对实验总压降的变化有着显著影响。 展开更多
关键词 超临界co_(2) 不同流动方向 总压降 摩擦压降 加速度压降 重力压降
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超临界CO_(2)管道止裂韧性预测模型研究 被引量：2
10
作者 曹宇光 甄莹 +2 位作者 刘媛媛 张振永 白芳 《石油机械》 北大核心 2024年第7期28-35,共8页
碳中和目标下,超临界态CO_(2)管道输送已成为碳捕集利用与封存(CCUS)技术发展的必然趋势。然而,目前超临界CO_(2)管道止裂控制体系尚未构建,管材止裂韧性难以预测,成为限制其广泛应用的瓶颈问题之一。针对该问题,通过归纳国内外相关文... 碳中和目标下,超临界态CO_(2)管道输送已成为碳捕集利用与封存(CCUS)技术发展的必然趋势。然而,目前超临界CO_(2)管道止裂控制体系尚未构建,管材止裂韧性难以预测,成为限制其广泛应用的瓶颈问题之一。针对该问题,通过归纳国内外相关文献及规范标准,对超临界CO_(2)管道止裂控制研究进展及最新标准体系进行了简要综述;在系统收集已开展CO_(2)管道全尺寸爆破试验信息及数据的基础上,对现有止裂韧性预测模型适用性进行了讨论,由此确定了CO_(2)管道止裂韧性预测模型修正形式,并对不同模型适用范围及预测结果进行了讨论。研究结果表明,建立的修正模型解决了传统止裂预测模型过于激进的问题,同时降低了DNV推荐方法的保守性。建议将修正模型与DNN预测方法相结合,以使管材韧性值处于止裂区域;同时开展高效准确的CO_(2)管道裂纹动态扩展数值模拟。所得结果可为我国CO_(2)管道止裂设计提供指导。 展开更多
关键词 超临界co_(2) 管道输送 延性断裂 双曲线模型 断裂 韧性 夏比冲击功 止裂控制
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超临界CO_(2)对低渗砂岩矿物成分及润湿性影响机制研究
11
作者 彭成勇 程宇雄 +5 位作者 武广瑷 贾虎 吴百烈 王黎 姜浒 高浩岚 《钻采工艺》 北大核心 2025年第4期197-203,共7页
在CCUS背景下,超临界CO_(2)(SC-CO_(2))在油气领域应用愈发广泛。然而,目前SC-CO_(2)与水、岩石相互作用的基础研究仍相对薄弱。为明确不同温压条件下SC-CO_(2)对低渗致密砂岩储层岩石矿物成分及润湿性的影响规律。文章开展了不同温度... 在CCUS背景下,超临界CO_(2)(SC-CO_(2))在油气领域应用愈发广泛。然而,目前SC-CO_(2)与水、岩石相互作用的基础研究仍相对薄弱。为明确不同温压条件下SC-CO_(2)对低渗致密砂岩储层岩石矿物成分及润湿性的影响规律。文章开展了不同温度、压力及反应时间下SC-CO_(2)-水-岩反应实验及接触角测试实验。研究表明:不同矿物SC-CO_(2)-水-岩的反应敏感性有显著差别,矿物组分变化伴有温度、压力依赖性。接触角测试实验表明:随着压力升高,反应过程中岩心的水接触角呈现先缓慢上升后下降再上升的趋势,随着反应温度的增加接触角呈现出近似线性的降低趋势,岩心润湿性会向中性润湿甚至是油湿方向变化。 展开更多
关键词 超临界co_(2) 温压 矿物组分 润湿角 溶蚀作用
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页岩气藏超临界CO_(2)压裂—提采—封存研究进展 被引量：23
12
作者 赵玉龙 黄义书 +5 位作者 张涛 胡浩然 张烈辉 文绍牧 吴建发 杨学锋 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期109-119,共11页
为了解决页岩气开发过程中使用水基压裂液造成的耗水量大和储层伤害等问题,将CO_(2)注入页岩气藏,利用超临界CO_(2)(SCCO_(2))独特的物理化学性质,可在提高页岩气采收率的同时封存CO_(2),达到“利用与封存一体,增产与减排双赢”的效果... 为了解决页岩气开发过程中使用水基压裂液造成的耗水量大和储层伤害等问题,将CO_(2)注入页岩气藏,利用超临界CO_(2)(SCCO_(2))独特的物理化学性质,可在提高页岩气采收率的同时封存CO_(2),达到“利用与封存一体,增产与减排双赢”的效果。为实现SCCO_(2)强化页岩气开采与地质封存一体化,系统综述了SCCO_(2)页岩气压裂、置换驱替及地下封存的研究进展,梳理了目前研究存在的主要问题及技术瓶颈,并针对性地提出了未来研究方向。研究结果表明:①相较于水基压裂液压裂,CO_(2)进入储层后将弱化页岩的力学性能,导致起裂压力更低,并且易于形成更复杂、更粗糙的裂缝网络;②页岩对于CO_(2)的吸附能力远大于CH4,利于有效置换出CH4,且CO_(2)不会与CH4进行大范围的混合,而是倾向于对CH4进行类活塞状驱替,从而提高页岩气采收率;③目前缺乏定量评价不同封存机制对CO_(2)封存潜力贡献的计算模型,同时长时间尺度上CO_(2)与盖层相互作用机理及突破压力的变化研究有待完善;④提升SCCO_(2)携砂能力、解决地面与井下设备腐蚀问题、降低CO_(2)的捕集与运输成本,是超临界CO_(2)提高页岩气采收率(SCCO_(2)-ESGR)技术大规模工程应用的前提。结论认为,SCCO_(2)-ESGR为我国页岩气资源规模效益开采提供了一种绿色、高效的新技术,能够加快我国“双碳”战略目标的实现。 展开更多
关键词 页岩气 SCco_(2)-ESGR 超临界co_(2)压裂 置换驱替 竞争吸附 co_(2)封存 CCUS “双碳”目标
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页岩超临界CO_2压裂起裂压力与裂缝形态试验研究 被引量：55
13
作者 卢义玉 廖引 +3 位作者 汤积仁 张欣玮 韩帅彬 凌远非 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第1期175-180,共6页
我国页岩气储层普遍黏土含量高,且多富集于缺水地区,超临界CO_2(SC-CO_2)因具有低黏度、低表面张力及对储层无伤害的特性,有望成为一种新型无水压裂方法。采用页岩露头与砂岩开展了真三轴SC-CO_2与水力压裂对比试验,结合工业CT扫描分析... 我国页岩气储层普遍黏土含量高,且多富集于缺水地区,超临界CO_2(SC-CO_2)因具有低黏度、低表面张力及对储层无伤害的特性,有望成为一种新型无水压裂方法。采用页岩露头与砂岩开展了真三轴SC-CO_2与水力压裂对比试验,结合工业CT扫描分析裂缝形态,并研究了温度对起裂压力的影响。结果表明:SC-CO_2压裂页岩时较水力压裂的起裂压力低约50.9%,压裂砂岩时起裂压力低约57.1%;相比水力压裂,SC-CO_2压裂升压过程中,由于CO_2的压缩性,增压速率较慢,由于页岩本身的层理特征,页岩SC-CO_2压裂有多次起裂的现象,更易形成复杂的裂缝;随着温度的升高,SC-CO_2压裂起裂压力呈下降趋势;CT断面扫描显示超临界CO_2压裂页岩时更容易形成多条网络化裂缝,达到类似体积压裂的效果。 展开更多
关键词 页岩 超临界co2 起裂压力 压裂 裂缝形态
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超临界CO_2压裂井筒流动模型及耦合求解 被引量：19
14
作者 李小江 李根生 +4 位作者 王海柱 田守嶒 宋先知 陆沛青 刘庆岭 《中国石油大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第2期87-94,共8页
超临界CO_2压裂是一种新型的无水压裂技术,井筒温度和压力准确预测是该技术成功实施的关键。基于Span-Wagner状态方程和Fenghour输运性质模型,结合质量、动量和能量守恒方程,建立考虑热量源汇的超临界CO_2压裂井筒流动解析模型,采用压... 超临界CO_2压裂是一种新型的无水压裂技术,井筒温度和压力准确预测是该技术成功实施的关键。基于Span-Wagner状态方程和Fenghour输运性质模型,结合质量、动量和能量守恒方程,建立考虑热量源汇的超临界CO_2压裂井筒流动解析模型,采用压力和温度以及油管-环空-地层的迭代计算,实现井深和径向方向的双重耦合数值求解。通过对比分析经典模型和现场实测数据,分别验证模型的推导过程和精度。结果表明:气体膨胀或压缩做功对井筒温度和压力的影响不能忽略;大排量超临界CO_2压裂过程中,须考虑摩擦生热对井筒温度和压力的影响;焦耳-汤姆逊效应对井筒温度和压力影响较小,工程计算中可忽略。 展开更多
关键词 超临界co2 压裂 井筒流动模型 耦合求解 热量源汇
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超临界CO_2压裂下煤岩体裂缝扩展规律试验研究 被引量：14
15
作者 王磊 梁卫国 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2019年第2期65-70,共6页
为了掌握超临界CO_2(简称SC-CO_2)压裂煤岩体的起裂及裂缝扩展规律,采用TCHSFM-I型大尺寸真三轴压裂渗流模拟装置进行试验,同时采集压裂孔内压力和表面裂缝数据并结合理论分析。结果表明:超临界CO_2压裂煤岩的压力时间曲线可分为4个阶段... 为了掌握超临界CO_2(简称SC-CO_2)压裂煤岩体的起裂及裂缝扩展规律,采用TCHSFM-I型大尺寸真三轴压裂渗流模拟装置进行试验,同时采集压裂孔内压力和表面裂缝数据并结合理论分析。结果表明:超临界CO_2压裂煤岩的压力时间曲线可分为4个阶段:空腔充填阶段、孔隙增压阶段、相变增压阶段和破坏失稳阶段;其中煤和砂质泥岩起裂压力分别为12.32、19.63 MPa;煤Biot系数0.91、脆性系数16.95%、弹性模量3.48 GPa,产生平行层理的水平裂缝;砂质泥岩Biot系数0.69、脆性系数47.53%、弹性模量10.52 GPa,产生垂直层理的贯通性复杂裂缝。可见SC-CO_2压裂下煤岩裂缝起裂扩展集中于破坏失稳阶段,起裂压力较小且为水力压裂的65%～70%,煤相比于砂质泥岩,由于其层理等弱面发育、Biot系数大、弹性模量低、脆性系数小,未产生贯通性的复杂裂缝。 展开更多
关键词 超临界co2 压裂 起裂压力 裂缝扩展
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超临界CO_(2)压裂裂缝特征研究现状与展望 被引量：13
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作者 李小刚 冉龙海 +3 位作者 杨兆中 贺宇廷 廖梓佳 曹文艳 《特种油气藏》 CAS CSCD 北大核心 2022年第2期1-8,共8页
为加强对超临界CO_(2)压裂裂缝特征的认识,指导超临界CO_(2)压裂技术的发展,总结了前人对超临界CO_(2)起裂、扩展和导流能力特征的研究。结果表明:超临界CO_(2)压裂裂缝起裂压力比液态和清水压裂低,其主导原因是超临界CO_(2)的低黏度和... 为加强对超临界CO_(2)压裂裂缝特征的认识,指导超临界CO_(2)压裂技术的发展,总结了前人对超临界CO_(2)起裂、扩展和导流能力特征的研究。结果表明:超临界CO_(2)压裂裂缝起裂压力比液态和清水压裂低,其主导原因是超临界CO_(2)的低黏度和高扩散性使孔隙压力增大起裂压力降低;超临界CO_(2)压裂裂缝扩展影响因素复杂,主要受CO_(2)相变、岩石弱面结构等因素主导,但具体机理尚不明确,还需研发实验装置和建立裂缝扩展三维模型进行更微观细致的研究;超临界CO_(2)压裂裂缝比清水压裂裂缝的粗糙度和迂曲度更大、裂缝缝长更长,但缝宽小,裂缝的有效性不足;超临界CO_(2)压裂可使天然裂缝和人工裂缝剪切错位,也可进入微裂缝孔隙,破坏岩石矿物胶结,导致岩石矿物脱落形成自支撑,自支撑裂缝提供了导流能力,但形成机理及维持方式还需进一步研究。该研究可为超临界CO_(2)压裂裂缝特征研究提供参考。 展开更多
关键词 超临界co_(2) 压裂 裂缝特征 自支撑导流能力
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塔河油田超临界CO_2压裂井筒与裂缝温度场 被引量：13
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作者 罗攀登 李涵宇 +3 位作者 翟立军 李春月 吕欣润 牟建业 《断块油气田》 CAS CSCD 北大核心 2019年第2期225-230,共6页
采用超临界CO_2压裂技术能较好地改造塔河油田水敏、低渗储层,而压裂过程中井筒和裂缝温度场对CO_2物性参数影响较大,需要对CO_2压裂温度场进行研究。考虑径向非稳态传热、轴向非稳态对流以及摩擦力、黏滞力的影响,推导了井筒温度、压... 采用超临界CO_2压裂技术能较好地改造塔河油田水敏、低渗储层,而压裂过程中井筒和裂缝温度场对CO_2物性参数影响较大,需要对CO_2压裂温度场进行研究。考虑径向非稳态传热、轴向非稳态对流以及摩擦力、黏滞力的影响,推导了井筒温度、压力方程,结合K-D-R方法和CO_2物性模型,建立了CO_2压裂过程中井筒和裂缝温度场计算模型,并通过实测温度、压力数据拟合,验证了模型的准确性。应用所建模型分析了塔河油田胡杨2井CO_2压裂施工排量对温度场的影响,结果表明:CO_2注入排量对井筒温度、压力以及裂缝温度影响明显,而对裂缝内压力影响较弱;井筒压力梯度随着排量增大而变小;井筒和裂缝中CO_2均可存在液态和超临界态2种相态。研究成果能为塔河油田CO_2压裂施工设计优化提供一定指导。 展开更多
关键词 超临界co2 压裂 温度场 塔河油田
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超临界CO_2压裂液增黏剂设计及性能测试 被引量：5
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作者 张俊江 李涵宇 +3 位作者 牟建业 张劲 陶少聃 曹宸瑜 《断块油气田》 CAS 北大核心 2018年第5期680-683,共4页
针对超临界CO_2压裂液黏度低、携砂性能差等缺点,进行了CO_2压裂液的增黏剂ZNJ分子设计和助溶剂优选及性能测试,对优选后的CO_2压裂液体系的流变性、携砂性、摩阻进行了测试。结果表明:在-10～60℃,10～20 MPa条件下,加1.0%～2.0%增黏剂... 针对超临界CO_2压裂液黏度低、携砂性能差等缺点,进行了CO_2压裂液的增黏剂ZNJ分子设计和助溶剂优选及性能测试,对优选后的CO_2压裂液体系的流变性、携砂性、摩阻进行了测试。结果表明:在-10～60℃,10～20 MPa条件下,加1.0%～2.0%增黏剂的CO_2压裂液黏度是纯CO_2压裂液的5～61倍;增黏剂质量分数对CO_2压裂液黏度影响最大,其次是温度和压力;支撑剂在加有2.0%增黏剂的CO_2压裂液中的沉降速度比在纯CO_2压裂液中慢14.5%～37.4%,加增黏剂的CO_2压裂液携砂性能较好;在40℃,20 MPa条件下,ZNJ可有效降低超临界CO_2压裂液的摩阻;随着压裂液流速的增加,管柱摩阻急剧增加,故压裂时应选择合适的排量以降低摩阻。 展开更多
关键词 超临界co2压裂 增黏剂 分子模拟 性能测试
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超临界CO_(2)分段多簇压裂井间干扰规律研究 被引量：2
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作者 彭寿昌 徐东升 +5 位作者 高阳 张方 施雷庭 张玉龙 柳曈 魏晓琛 《高校地质学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期47-56,共10页
水平井分段多簇压裂是非常规油气藏开发的关键技术,在合理利用压裂诱导应力增大储层改造体积的同时,避免井间干扰所导致的裂缝砂堵和压裂窜扰,是压裂工艺优化中的关键科学问题。文章针对超临界CO_(2)分段多簇压裂的缝间干扰和井间干扰问... 水平井分段多簇压裂是非常规油气藏开发的关键技术,在合理利用压裂诱导应力增大储层改造体积的同时,避免井间干扰所导致的裂缝砂堵和压裂窜扰,是压裂工艺优化中的关键科学问题。文章针对超临界CO_(2)分段多簇压裂的缝间干扰和井间干扰问题,采用流固耦合的扩展有限元方法研究单井及多井裂缝诱导应力演化特征,充分考虑裂缝内超临界CO_(2)流动和滤失,从非常规油气储层岩性特征、地应力场分布及施工工艺等多方面对压裂扰动应力进行系统研究,揭示单井分段多簇压裂缝扩展机制及应力扰动特征,在此基础上研究多井井间压裂缝干扰规律。结果表明:高水平应力差、高弹性模量的储层中压裂干扰界限较大,低水平应力差、低弹性模量地层需适度增大簇间距,减小簇间干扰;老井压裂后,其邻井压裂缝非对称系数随井间距呈先增大、后减小的趋势;当井间距等于压裂干扰界限时,非对称系数λ达到最大,且井周改造范围最大,但裂缝两翼的非对称性可能导致储层动用不充分。本研究为水平井细分切割压裂和立体式井网设计优化提供理论基础,在“双碳”战略背景下对非常规油气资源高效开发具有重要意义。 展开更多
关键词 超临界co_(2)压裂 井间干扰 缝间干扰 诱导应力 井距优化
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超临界CO_(2)对致密碳酸盐岩力学特性影响 被引量：4
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作者 苟波 王琨 +2 位作者 李骁 詹立 刘超 《西南石油大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期65-76,共12页
采用超临界CO_(2)破致密碳酸盐岩具有破裂压力低,易形成复杂缝特点,但其作用的力学机理尚未清晰。选用马家沟组致密白云岩样,采用高温高压超临界CO_(2)饱和流体法,研究了岩样在超临界CO_(2)+地层水的流体中浸泡不同时间后的物性、声波... 采用超临界CO_(2)破致密碳酸盐岩具有破裂压力低,易形成复杂缝特点,但其作用的力学机理尚未清晰。选用马家沟组致密白云岩样,采用高温高压超临界CO_(2)饱和流体法,研究了岩样在超临界CO_(2)+地层水的流体中浸泡不同时间后的物性、声波响应、岩石力学特性和破裂形态特征。结果表明,随着浸泡时间增加,化学溶蚀作用引起溶蚀孔径增大,岩样孔隙度、渗透率增加,而声波速度、动态和静态岩石力学参数均下降;当浸泡时间大于1.0 d后,岩样物性参数增大和力学强度降低明显;随着浸泡时间增加,岩样破裂形态由单一低角度剪切缝向高角度剪切缝、共轭缝和剪切、张型复合缝等复杂形态发展;压裂短时间内(小于1.0 d)超临界CO_(2)+地层水形成的弱酸对岩石力学强度劣化程度有限。 展开更多
关键词 致密碳酸盐岩 超临界co_(2) 前置酸压 力学强度 破裂形态
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