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CO_(2)混相压裂地面管汇冲蚀磨损特性
1
作者 高凯歌 卢书彤 +3 位作者 闫柯乐 靳彦欣 任悦萌 蒋秀 《西安石油大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第3期66-74,共9页
为研究地面管汇材料15CrNiMo在CO_(2)混相压裂耦合工况下的冲蚀行为及规律,通过管材力学性能测试和管汇冲蚀磨损实验分析不同冲蚀速度、冲蚀角度和含砂率条件下的冲蚀磨损特性及损伤机制。结果表明,在低温工况下CO_(2)混相压裂时15CrNiM... 为研究地面管汇材料15CrNiMo在CO_(2)混相压裂耦合工况下的冲蚀行为及规律,通过管材力学性能测试和管汇冲蚀磨损实验分析不同冲蚀速度、冲蚀角度和含砂率条件下的冲蚀磨损特性及损伤机制。结果表明,在低温工况下CO_(2)混相压裂时15CrNiMo合金钢的表面硬度、抗拉/屈服强度、断裂韧性随温度降低均有小幅度提高,温度降低不会对地面管汇冲蚀性能造成不利影响;初始冲蚀速率随冲蚀角度增大而增加,在30°左右时达到峰值后逐渐降低并趋于稳定;冲蚀速率随冲蚀速度的增大呈明显的正相关效应;含砂率5%~15%时,由于“屏蔽效应”影响,冲蚀速率随含砂率提高而逐渐降低并最终趋于稳定;内压载荷60~100 MPa时,冲蚀速率随着拉力载荷提高呈近似线性增大趋势。研究结果能够为CO_(2)混相压裂施工参数优化、地面压裂管汇寿命预测等提供依据。 展开更多
关键词 冲蚀磨损 co_(2)混相压裂 地面管汇 力学性能
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陆相页岩CO_(2)前置压裂缝面微观力学损伤与支撑剂嵌入规律
2
作者 孙廉贺 王海柱 +7 位作者 李根生 王斌 STANCHITS Sergey 毛泽龙 张耀辰 CHEREMISIN Alexey 郑永 金家成 《石油勘探与开发》 北大核心 2025年第4期919-929,共11页
为了揭示CO_(2)前置压裂过程中超临界CO_(2)(SCCO_(2))-水-页岩相互作用对陆相页岩支撑剂嵌入影响机制,选取渤海湾盆地陆相页岩,开展SCCO_(2)-水-页岩相互作用实验,通过X射线衍射、扫描电镜大面积高分辨率成像、全自动矿物分析及纳米压... 为了揭示CO_(2)前置压裂过程中超临界CO_(2)(SCCO_(2))-水-页岩相互作用对陆相页岩支撑剂嵌入影响机制,选取渤海湾盆地陆相页岩,开展SCCO_(2)-水-页岩相互作用实验,通过X射线衍射、扫描电镜大面积高分辨率成像、全自动矿物分析及纳米压痕等测试方法分析缝面微观力学损伤机制及支撑剂嵌入特征变化规律。研究表明:随着相互作用时间的延长,白云石、长石及黏土矿物含量降低,石英含量增加,其中白云石溶蚀效果最为显著;页岩硬度及弹性模量均呈现幂律衰减模式,在作用1 d内劣化率最大,随后劣化速度呈现缓慢降低的趋势;样品表面压嵌坑数量及嵌入深度呈增大趋势,作用时间超过3 d后支撑剂出现团簇嵌入现象,样品表面开始出现大深度压嵌坑。 展开更多
关键词 co_(2)前置压裂 陆相页岩 SCco_(2)-水-页岩相互作用 微观力学性质 支撑剂压嵌
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页岩油储层前置CO_(2)压裂返排提高原油动用机理--以长庆油田为例 被引量：1
3
作者 齐银 薛小佳 +7 位作者 戴彩丽 陶亮 陈文斌 杜现飞 张同伍 陈强 陈超 孙永鹏 《西安石油大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第1期32-38,共7页
通过系列实验探究CO_(2)压裂返排纳微米孔隙原油动用特征,对比分析了不同层位动用差异及动用机理。结果表明:页岩岩心CO_(2)压裂返排驱油效率平均达到60%左右,其中大孔原油贡献度超过70%,残余油主要分布在小孔。CO_(2)返排驱油过程,长8... 通过系列实验探究CO_(2)压裂返排纳微米孔隙原油动用特征,对比分析了不同层位动用差异及动用机理。结果表明:页岩岩心CO_(2)压裂返排驱油效率平均达到60%左右,其中大孔原油贡献度超过70%,残余油主要分布在小孔。CO_(2)返排驱油过程,长8和长7层采出程度接近,均好于长6层岩心。长8和长7层增能系数比长6层提高9.5和3.8倍,具有更好的增能效果。压裂过程前置CO_(2)能够在返排过程中抽提原油中的低碳数组分,C 13以下增加6.2%,C 13—C 33减少7.5%。CO_(2)在改变岩石润湿性的同时,促使原油在纳微米孔隙中形成连续相,进而减少气液相界面运移阻力。CO_(2)返排驱油可有效降低孔喉原油动用下限,最低可达149 nm。 展开更多
关键词 co_(2)压裂 提高采收率 作用机理 页岩油储层
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孔隙流体及压力对CO_(2)压裂裂缝特性的影响——以鄂尔多斯盆地三叠系长6段致密砂岩储层为例
4
作者 王海柱 余星 +7 位作者 石明亮 王斌 薛小佳 陈文斌 陶亮 张国新 Cheremisin Alexey Stanchits Sergey 《天然气工业》 北大核心 2025年第9期114-124,共11页
在储层压裂改造过程中,注入流体会改变储层孔隙流体压力以及岩石有效应力,从而影响压裂裂缝的扩展行为。为此,以鄂尔多斯盆地三叠系延长组长6段致密砂岩储层为研究对象,采用高温高压拟三轴压裂实验系统,结合岩心CT扫描及裂缝三维重构技... 在储层压裂改造过程中,注入流体会改变储层孔隙流体压力以及岩石有效应力,从而影响压裂裂缝的扩展行为。为此,以鄂尔多斯盆地三叠系延长组长6段致密砂岩储层为研究对象,采用高温高压拟三轴压裂实验系统,结合岩心CT扫描及裂缝三维重构技术,研究了储层孔隙中注入不同类别流体(ScCO_(2)、N_(2)和水等)以及在不同压力情况下对致密砂岩储层压裂裂缝形态的影响。研究结果表明:①在相同孔隙压力流体并清水压裂条件下,注入ScCO_(2)和N_(2)均能降低岩石的起裂压力,其中ScCO_(2)影响最大,与无孔隙流体试样相比起裂压力降低了24.04%;②与无孔隙流体试样相比,孔隙中充满水的压裂试样起裂压力有所升高(上升约1.1%);③与3种相同孔隙压力流体下的清水压裂相比,ScCO_(2)压裂起裂压力最低,裂缝扩展形态也最复杂,裂缝平均分形维数增大了1.85%;④注入岩石孔隙中CO_(2)压力越高,ScCO_(2)压裂后裂缝的形态越复杂,ScCO_(2)的黏度最低,易在孔隙中流动,压裂时更容易沟通天然裂隙和寻找岩石弱面,激发裂缝扩展,加之高孔隙压力降低了岩石的有效应力,从而降低了起裂压力,并诱导产生了复杂裂缝网络。结论认为,在非常规储层压裂改造时,建议向致密储层内注入一定量的CO_(2),使孔隙压力达到储层有效应力的60%~80%后,再进行ScCO_(2)压裂,以达到提升压裂改造效果的作用,该方法为非常规油气储层CO_(2)高效压裂改造提供了理论和方法支撑。 展开更多
关键词 超临界co_(2) 致密砂岩储层 孔隙流体 起裂压力 水力压裂 裂缝形态 三维裂缝重构 分形维数
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多簇压裂条件下CO_(2)-EGS干热岩水平井开发热-流-固三场耦合模型
5
作者 杨永红 张世明 +4 位作者 崔营滨 杨万芹 易红霞 刘巍 张立松 《岩性油气藏》 北大核心 2025年第5期12-21,共10页
通过引入基岩控制方程、裂缝控制方程和热-流-固耦合关系,并借助COMSOL软件,开展了多簇压裂条件下CO_(2)-EGS干热岩热储水平井开发数值模拟研究。研究结果表明:①建立的数学模型重构了热-流-固耦合关系,修正了裂缝孔隙度和渗透率与应力... 通过引入基岩控制方程、裂缝控制方程和热-流-固耦合关系,并借助COMSOL软件,开展了多簇压裂条件下CO_(2)-EGS干热岩热储水平井开发数值模拟研究。研究结果表明:①建立的数学模型重构了热-流-固耦合关系,修正了裂缝孔隙度和渗透率与应力的函数关系,改进了CO_(2)密度、黏度和比热容随压力与温度的变化关系。②考虑基岩、盖岩和围岩的热补偿作用,提出了多源热补偿模拟方法,据此建立了多簇压裂条件下CO_(2)-EGS干热岩热储水平井开发数值模型。③通过数值模拟,讨论了干热岩的温度场、渗流场及应力场的演化规律,揭示了水平井井网、多簇压裂缝网的布局以及超临界CO_(2)的性质直接影响CO_(2)-EGS的演化过程。④CO_(2)-EGS干热岩热储水平井开发的控制因素包括热-流-固(THM)三场耦合机制、水平井井网参数和多簇压裂缝网参数。THM三场耦合产出液质量流量相对于TH两场耦合提高了5.76%,但取热周期缩短了3.3 a;合理的水平井井网参数为一注两采,水平井长度为1250 m,水平井井距为300 m;最优的缝网参数为缝间距75 m、缝宽3 mm、缝高40 m。 展开更多
关键词 干热岩 co_(2)-EGS 热-流-固耦合 水平井 数值模型 多簇压裂 最大采热量
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致密砂岩气藏CO_(2)增能压裂的碳埋存机理
6
作者 赵金省 严繁 +3 位作者 肖元相 张庆祝 章思鹏 李攀 《天然气工业》 北大核心 2025年第8期77-87,共11页
在“双碳”目标背景下,致密砂岩气藏CO_(2)增能压裂技术兼具提高压裂液返排效率、补充地层能量及实现CO_(2)埋存的双重作用,揭示CO_(2)增能压裂的碳埋存机理具有重要理论意义和指导作用。为此,通过室内实验研究,结合核磁共振、启动压力... 在“双碳”目标背景下,致密砂岩气藏CO_(2)增能压裂技术兼具提高压裂液返排效率、补充地层能量及实现CO_(2)埋存的双重作用,揭示CO_(2)增能压裂的碳埋存机理具有重要理论意义和指导作用。为此,通过室内实验研究,结合核磁共振、启动压力梯度测试、X射线衍射等手段,系统评价了致密砂岩气藏CO_(2)增能压裂的碳埋存效果,分析了不同压力下CO_(2)埋存率的变化规律,阐明了束缚埋存与溶解固化埋存的作用机理,指出了裂缝闭合滞留的关键影响因素,最后明确了CO_(2)增能压裂过程中的碳埋存规律。研究结果表明:①CO_(2)增能压裂以束缚碳埋存为主,压力高于超临界压力时,束缚碳埋存率可达60%以上,且受启动压力梯度显著影响,梯度越大,CO_(2)埋存率越高;②溶解固化碳埋存率介于5%~30%,在超临界压力附近达到峰值(10%~30%),其效果受矿物成分控制,方解石、白云石及黏土矿物易被溶蚀并生成高岭石等沉淀,进而改变储层孔喉结构;③裂缝闭合滞留碳埋存率主要受闭合压力主导,液体返排率与铺砂浓度次之,支撑剂类型影响最小。结论认为,CO_(2)增能压裂在致密砂岩气藏中可实现高效碳埋存,研究成果为优化CO_(2)增能压裂工艺及预测碳埋存效果提供了理论依据,对推动低碳油气开发具有重要指导价值。 展开更多
关键词 致密砂岩气藏 co_(2)增能压裂 co_(2)埋存 束缚碳埋存 溶解固化碳埋存 孔喉分布 启动压力梯度 核磁共振
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低渗透油藏不同含水阶段CO_(2)驱的混相状态划分与定量表征方法
7
作者 吴克柳 郭世强 +5 位作者 朱清源 罗娟 张晟庭 王牧原 赵海宁 廖新维 《天然气工业》 北大核心 2025年第9期176-187,共12页
低渗透油藏注CO_(2)开发可协同实现提高原油采收率(EOR)和碳封存的双重目标,但其驱替过程中CO_(2)与原油的混相状态受含水饱和度影响显著。为了明确低渗透油藏不同含水阶段CO_(2)驱的多类型混相特征及其对驱油和碳封存效果的影响,开展了... 低渗透油藏注CO_(2)开发可协同实现提高原油采收率(EOR)和碳封存的双重目标,但其驱替过程中CO_(2)与原油的混相状态受含水饱和度影响显著。为了明确低渗透油藏不同含水阶段CO_(2)驱的多类型混相特征及其对驱油和碳封存效果的影响,开展了CO_(2)-原油相态实验,建立了低渗透油藏CO_(2)驱数值模拟组分概念模型,提出了不同含水饱和度条件下CO_(2)-原油多类型混相状态定量划分标准及表征方法,揭示了含水饱和度对混相压力动态界限的影响规律,指导了CO_(2)-EOR油藏工程方案的优化设计。研究结果表明:①基于界面张力和采收率变化规律,可将低渗透油藏CO_(2)驱混相状态划分为非混相、近混相、混相和完全混相4种类型,并提出了划分界限;②含水饱和度升高会导致最小混相压力阈值上升,混相压力区间缩小,同时削弱了CO_(2)传质作用,降低了原油流度改善效果,最终致使原油采收率下降;③向CO_(2)中添加15%(C_(2)~C_(6))烃类混合气或采用3∶1注采比,可有效提升混相程度,使原油采收率较常规水气交替驱方案分别提高3.90%和2.99%。结论认为:①在低渗透油藏CO_(2)-EOR油藏工程方案设计时,应优先聚焦中低含水饱和度区块,通过优化注采参数以实现完全混相驱;②在中高含水饱和度区块应以近混相或混相驱为主,可获得较高的原油采收率并降低开发成本,实现经济效益最大化。 展开更多
关键词 低渗透油藏 co_(2)-EOR 混相状态 含水饱和度 流度 定量表征
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高压CO_(2)泡沫压裂钻孔瓦斯渗流机理及方程改进 被引量：1
8
作者 庞明坤 张天宇 +3 位作者 潘红宇 宋宪峰 伍珊 张天军 《煤田地质与勘探》 北大核心 2025年第5期36-45,共10页
【目的】为解决高瓦斯煤层特殊低孔渗结构限制瓦斯抽采效率的问题,精准测定CO_(2)泡沫压裂钻孔孔周“环状”破裂煤体的渗透参数,提高煤层瓦斯预抽钻孔设计的准确性和瓦斯抽采效率。【方法】采用自主设计的孔周破碎煤体渗流试验仪器,从... 【目的】为解决高瓦斯煤层特殊低孔渗结构限制瓦斯抽采效率的问题,精准测定CO_(2)泡沫压裂钻孔孔周“环状”破裂煤体的渗透参数,提高煤层瓦斯预抽钻孔设计的准确性和瓦斯抽采效率。【方法】采用自主设计的孔周破碎煤体渗流试验仪器,从不同初始孔隙结构的角度,对钻孔周围“环状”孔隙、裂隙的煤体进行研究。测试不同初始孔隙结构试样的渗透率,分析孔周破裂煤体渗透率的演变特征。基于改进的Ergun方程,得到破裂煤体介质瓦斯渗流基本方程,并对其合理性进行验证。【结果】对于孔周“环状”破裂煤体在压实过程中会经历三个阶段的破碎变形过程。当应力在1.2~1.3 kPa时,即颗粒变形后期,破碎量明显减少。这是由于颗粒变形后期之前阶段产生的细小颗粒已填充了大部分孔隙。在外部载荷的作用下,煤体颗粒会经历进一步的压缩变形,最终导致颗粒之间相互压缩,形成一个致密的整体。随着流速的持续增加,流动过程主要受惯性力作用,通过将方程中的二次项系数中的参数设置成与流动状态相关的变量,得到a/b与v基本上符合负指数关系。改进型Ergun公式克服了传统公式的缺陷,能够较好地预测不同孔隙率、不同颗粒直径以及不同流速时孔隙介质渗流过程中的负压损失。【结论】在煤层瓦斯预抽工作中,通过运用改进后的破裂煤体瓦斯渗流方程,可以计算瓦斯预抽钻孔孔周的“环状”破碎煤体渗透率,进而可以准确给出有效致裂半径,为优化设计瓦斯抽采钻孔布孔方式提供了重要的理论基础,并为高瓦斯低透煤层绿色高效抽采提供新思路和新方法。 展开更多
关键词 能源安全 co_(2)泡沫压裂 裂隙扩展 渗流理论 渗流方程 渗透率
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胜利油田CO_(2)高压混相驱油与封存理论技术及矿场实践 被引量：9
9
作者 杨勇 张世明 +6 位作者 曹小朋 吕琦 吕广忠 张传宝 李宗阳 张东 郑文宽 《石油勘探与开发》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1080-1091,共12页
针对胜利油田开展CO_(2)驱油与封存面临的原油轻烃含量低混相难、储层非均质性强波及效率低、易气窜全过程调控难等问题,通过室内实验、技术攻关和矿场实践,形成CO_(2)高压混相驱油与封存理论及关键技术。研究发现,提高地层压力至1.2倍... 针对胜利油田开展CO_(2)驱油与封存面临的原油轻烃含量低混相难、储层非均质性强波及效率低、易气窜全过程调控难等问题,通过室内实验、技术攻关和矿场实践,形成CO_(2)高压混相驱油与封存理论及关键技术。研究发现,提高地层压力至1.2倍最小混相压力之上,可以提高原油中的中重质组分混相能力,增大小孔隙中的原油动用程度,均衡驱替前缘,扩大波及体积。通过超前压驱补能实现快速高压混相,采用梯级气水交替、注采耦合、多级化学调堵等技术全过程动态调控渗流阻力,实现采收率与封存率的协同最优。研究成果应用于高89-樊142 CCUS(二氧化碳捕集、利用与封存)示范区,区块日产油由254.6 t提高至358.2 t,预计实施15年可提高采出程度11.6个百分点,为CCUS规模化应用提供理论和技术支撑。 展开更多
关键词 低渗透油藏 co_(2)驱 高压混相 采收率 封存率 示范工程
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深层煤岩气CO_(2)压裂工艺技术研究及应用 被引量：1
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作者 孙虎 陆灯云 +5 位作者 李泽锋 刘国良 张宏忠 兰建平 司晓冬 叶赛 《钻采工艺》 北大核心 2025年第3期139-146,共8页
中国深层煤岩气储层改造中仍面临着淡水消耗量大、复杂缝网难以形成、储层伤害大等难题,而CO_(2)压裂技术为解决这些难题提供了新思路。为了提高CO_(2)压裂技术在煤岩气储层改造中的适用性,开展了煤岩气藏CO_(2)压裂作用机理研究,开发了... 中国深层煤岩气储层改造中仍面临着淡水消耗量大、复杂缝网难以形成、储层伤害大等难题,而CO_(2)压裂技术为解决这些难题提供了新思路。为了提高CO_(2)压裂技术在煤岩气储层改造中的适用性,开展了煤岩气藏CO_(2)压裂作用机理研究,开发了CO_(2)压裂参数优化设计软件,改善了CO_(2)泡沫压裂液体系,并结合施工案例分析了CO_(2)压裂技术应用效果。理论研究和现场试验结果表明,研发的CO_(2)压裂优化设计软件计算效率提高50%;开发的CO_(2)泡沫压裂液体系泡沫半衰期达194 min,泡沫质量超75%,具有良好的耐温耐剪切性能和携砂性能;CO_(2)压裂作业后煤岩气储层形成了复杂缝网,导流能力优于常规水力压裂;CO_(2)前置压裂井平均试气产量比常规水力压裂井增产约15%;CO_(2)泡沫压裂井增产约18%,平均每口井节水50%以上。CO_(2)压裂技术实现了造复杂缝、增产、节水、减排的目的,在煤岩气绿色高效开发中具有广阔的应用前景。 展开更多
关键词 煤岩气 co_(2)压裂 复杂缝网 增产 节约水资源
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基于支撑剂嵌入实验的玛湖凹陷砾岩储层CO_(2)泡沫压裂液体系优选 被引量：1
11
作者 董景锋 刘凯新 +6 位作者 路宗羽 王斌 邹娜娜 杜布戈 丁克保 崔健 彭岩 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第4期1419-1427,共9页
CO_(2)泡沫压裂可以减少储层伤害,有助于非常规油气藏增产开发,但目前缺少定量评价泡沫压裂液碳水比对导流能力影响程度的方法,泡沫压裂液体系碳水比优选存在不足。为优选适用于玛湖凹陷砾岩储层的CO_(2)泡沫压裂液体系,开展模拟储层条... CO_(2)泡沫压裂可以减少储层伤害,有助于非常规油气藏增产开发,但目前缺少定量评价泡沫压裂液碳水比对导流能力影响程度的方法,泡沫压裂液体系碳水比优选存在不足。为优选适用于玛湖凹陷砾岩储层的CO_(2)泡沫压裂液体系,开展模拟储层条件下不同碳水比泡沫流体作用下支撑剂嵌入实验,得到各嵌入深度区间的比例,建立考虑支撑剂非均质嵌入的导流能力模型,计算获得不同泡沫流体提高导流能力的效果并分析其作用机理。结果表明:使用CO_(2)替代部分水基压裂液,可以降低支撑剂的嵌入程度;随着CO_(2)比例升高,泡沫流体提高导流能力的效果逐渐减弱并达到上限,模型导流能力较水基提高约12%;碳水比7∶3时低黏土含量(黏土矿物含量<20%)试件导流能力提高达到上限,高黏土矿物含量试件(黏土矿物含量≥20%)的导流能力受碳水比的影响更敏感,达到上限时碳水比较低;CO_(2)泡沫压裂液可以提高支撑裂缝-缝周边地层系统的渗流能力。研究成果可为CO_(2)泡沫压裂液体系碳水比优化提供参考。 展开更多
关键词 支撑剂嵌入 砾岩储层 co_(2)泡沫压裂 导流能力
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胜利油田陆相页岩油前置CO_(2)压裂技术研究与实践 被引量：5
12
作者 李阳 赵清民 +5 位作者 杨勇 张峰 曹功泽 张潦源 杨峰 鲁明晶 《断块油气田》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期945-954,共10页
陆相页岩油是我国油气资源重要的产量接替阵地,胜利油田济阳坳陷页岩油是我国陆相断陷盆地页岩油的典型代表,预测资源量超百亿吨,勘探开发前景广阔。但与北美海相页岩油的区别在于,济阳页岩油具有埋藏深、成熟度低等特点,压裂工艺造缝... 陆相页岩油是我国油气资源重要的产量接替阵地,胜利油田济阳坳陷页岩油是我国陆相断陷盆地页岩油的典型代表,预测资源量超百亿吨,勘探开发前景广阔。但与北美海相页岩油的区别在于,济阳页岩油具有埋藏深、成熟度低等特点,压裂工艺造缝及缝网导流面临更大挑战。前置CO_(2)压裂技术集成了CO_(2)干法压裂和常规水力压裂的优势,在强化陆相页岩油增产效果方面成效显著。以胜利油田济阳坳陷陆相页岩油为例,开展前置CO_(2)+压裂液压裂研究,通过流体高压物性实验、岩石力学实验、真三轴压裂实验和数值模拟等多种研究手段相结合,揭示了前置CO_(2)压裂过程中复杂的水/岩和多相流体作用机制,明确其在降低储层破裂压力、改善储层物性、提高储/地层能量、促进复杂缝网形成、降低储层伤害和提高页岩油流动性等方面的作用效果。在理论研究基础上,结合矿场试验,阐明了前置CO_(2)压裂在陆相页岩油高效开发中的技术优势和应用前景,总结了技术存在问题,预测了下步发展趋势,为进一步提高我国陆相页岩油开发效果、实现CO_(2)高效埋存和利用提供了指导和借鉴。 展开更多
关键词 陆相页岩油 前置co_(2)压裂 强化改造 增产机理 济阳坳陷
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超临界CO_(2)压裂对储层渗透率的适应性研究
13
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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玛湖凹陷砾岩储层CO_(2)前置压裂工艺支撑剂嵌入特征
14
作者 刘凯新 杜布戈 +4 位作者 李杰 董景锋 王斌 王笑涵 彭岩 《大庆石油地质与开发》 北大核心 2025年第2期68-78,共11页
玛湖凹陷部分砾岩储层水基压裂后导流能力损失严重,CO_(2)前置压裂工艺应用潜力巨大,但CO_(2)前置压裂后支撑剂嵌入行为表征尚不明确。为研究CO_(2)前置压裂支撑剂嵌入特征及其机理,选取上乌尔禾组砾岩开展支撑剂嵌入实验,表征储层条件... 玛湖凹陷部分砾岩储层水基压裂后导流能力损失严重,CO_(2)前置压裂工艺应用潜力巨大,但CO_(2)前置压裂后支撑剂嵌入行为表征尚不明确。为研究CO_(2)前置压裂支撑剂嵌入特征及其机理,选取上乌尔禾组砾岩开展支撑剂嵌入实验,表征储层条件下水基和CO_(2)前置的支撑剂嵌入特征差异,建立数值模型对比导流能力,利用双电层理论分析CO_(2)前置减轻嵌入的作用机理。结果表明:CO_(2)前置压裂工艺在保证携砂能力的同时,可以减轻黏土水化导致的支撑剂嵌入;与水基压裂相比,CO_(2)前置深度为[0.15,0.25)mm的嵌入坑的相对频率降低了13%~70%,而前置深度为[0.25,0.4)mm嵌入坑的相对频率降幅达78%,导流能力可提升24%~30%;CO_(2)前置对低黏土矿物含量试件的作用效果最好,随黏土矿物含量升高效果逐渐减弱;CO_(2)前置缩短了水-岩接触时间,“毛细捕获”及吸水干燥效应减小了弱结合水膜吸收自由水能力,减弱了黏土水化膨胀,弱化了支撑剂嵌入程度。CO_(2)前置压裂工艺有助于水敏储层的高效开采。 展开更多
关键词 co_(2)前置压裂 水敏 黏土矿物 支撑剂嵌入 砾岩储层 玛湖凹陷
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页岩储层CO_(2)压裂-驱替-埋存全生命周期地质力学研究进展
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作者 朱海燕 徐凤银 +5 位作者 侯大力 赵鹏 周俊 唐煊赫 黄亮 张兆鹏 《天然气工业》 北大核心 2025年第9期138-157,共20页
页岩储层CO_(2)压裂—驱替—埋存一体化过程涉及多尺度、多物理场耦合的复杂地质力学机制,涵盖CO_(2)相变、CO_(2)与岩石-流体的相互作用、驱替过程中的渗流-应力-化学耦合及埋存阶段的地应力场重构等关键过程,长期以来一直是该领域研... 页岩储层CO_(2)压裂—驱替—埋存一体化过程涉及多尺度、多物理场耦合的复杂地质力学机制,涵盖CO_(2)相变、CO_(2)与岩石-流体的相互作用、驱替过程中的渗流-应力-化学耦合及埋存阶段的地应力场重构等关键过程,长期以来一直是该领域研究的重点和难点。然而,现有研究多聚焦于局部过程或特定条件,尚缺乏从全生命周期的四维地质力学视角开展系统性综合研究。为此,基于页岩CO_(2)压裂—驱替—埋存全过程地质力学演化机制,系统梳理了当前研究进展,指出了该一体化技术中存在的关键科学问题,并从全生命周期四维地质力学研究等3个方面提出未来技术重点攻关方向。研究结果表明:①在压裂阶段,CO_(2)通过改变页岩储层孔隙结构与矿物组成,显著降低了起裂压力并促进页岩储层复杂裂缝网络的形成;②在驱替阶段,页岩储层基质膨胀、裂缝动态启闭与矿物反应共同作用,协同控制页岩储层渗透率的非线性演化行为;③在埋存阶段,页岩储层地应力场的空间非均质性主导盖层完整性的时变劣化规律,影响CO_(2)封存安全性。结论认为,针对当前该领域的关键科学问题,亟需构建页岩储层跨尺度多场耦合地质力学模型,发展四维地应力原位监测与反演技术,建立盖层完整性多维评价与风险预测体系,以系统全面揭示页岩储层全生命周期地质力学机理,为推动CO_(2)资源化利用与页岩油气高效开发提供理论和技术支撑。 展开更多
关键词 co_(2) 压裂—驱替—埋存一体化 页岩 地质力学 多物理场耦合 四维地应力
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混相性与重力作用对CO_(2)驱提高采收率及储存潜力的影响 被引量：1
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作者 陈小龙 《大庆石油地质与开发》 北大核心 2025年第1期114-120,共7页
为了搞清楚系统混相性与重力作用对CO_(2)驱油效率及储存潜力的影响,设计了一系列驱替实验,通过对比混相性与重力作用多种组合方式下的驱替结果,明确CO_(2)驱提高采收率的最佳驱替方式。为了充分体现重力的作用,选择长岩心开展水平注气... 为了搞清楚系统混相性与重力作用对CO_(2)驱油效率及储存潜力的影响,设计了一系列驱替实验,通过对比混相性与重力作用多种组合方式下的驱替结果,明确CO_(2)驱提高采收率的最佳驱替方式。为了充分体现重力的作用,选择长岩心开展水平注气(重力无作用)、顶部注气(重力为驱替动力)及底部注气(重力为驱替阻力)驱油实验。结果表明:对于采收率而言,非混相时顶部注气的效果最佳,水平注气次之,底部注气最差。当压力增大至驱替系统内流体可以混相时,重力作用对CO_(2)驱的采收率几乎没有影响。因而在进行CO_(2)非混相驱时,在储层厚度与倾角合适的情况下,应优先考虑采用重力主导的注气方式;对于混相驱,储层厚度与注气方向不再是影响CO_(2)驱替结果的关键因素。对于CO_(2)埋存量而言,非混相时,充分发挥重力作用的顶部注气可以获得最高的CO_(2)埋存量。随着压力的增大,重力作用对CO_(2)储存量的影响减弱。混相时,无论哪种注气方向,CO_(2)的储存潜力都非常高。研究成果为CO_(2)驱提高采收率技术优化与矿场实践提供了依据。 展开更多
关键词 co_(2) 混相性 重力驱 采收率 co_(2)埋存
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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 被引量：1
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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)脉冲致裂页岩裂缝起裂及扩展影响规律
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作者 陆朝晖 闫卓林 +3 位作者 王俐佳 卢义玉 房大志 周军平 《天然气工业》 北大核心 2025年第9期79-91,共13页
中国深层页岩气藏构造复杂、储层温度高和地应力差异大,致使页岩气储层压裂过程中存在起裂压力高、裂缝网络单一等问题。为此,综合超临界CO_(2)压裂(SCF)与脉冲压裂在致裂储层的优势,探索了超临界CO_(2)脉冲压裂(SCPF)对页岩裂缝起裂和... 中国深层页岩气藏构造复杂、储层温度高和地应力差异大,致使页岩气储层压裂过程中存在起裂压力高、裂缝网络单一等问题。为此,综合超临界CO_(2)压裂(SCF)与脉冲压裂在致裂储层的优势,探索了超临界CO_(2)脉冲压裂(SCPF)对页岩裂缝起裂和扩展的影响规律。以四川盆地下志留统龙马溪组页岩为研究对象,开展了SCPF页岩的对比实验,通过声发射监测、CT扫描及三维重构技术对实验结果进行表征,揭示了不同压裂方式及脉冲参数对页岩裂缝起裂压力、扩展形态及裂缝复杂性的影响。研究结果表明:①SCPF的起裂压力相较SCF降低了16.33%,较水力压裂降低了40.95%;②SCPF使大振幅的应力释放被分散到多次小振幅事件中,可以释放更多的声发射信号,产生的声发射累计能量和起裂瞬态能量分别是SCF的2.30倍和0.83倍;③SCPF形成拉-剪混合裂缝网络,伴随大量次生裂缝和层理裂缝,裂缝扩展面积和体积分别是SCF的2.07倍和1.47倍;④在低频脉冲条件下,起裂压力随脉冲频率和振幅的增加而降低,裂缝复杂程度随脉冲频率和振幅的增加而提高。结论认为,超临界CO_(2)脉冲压裂技术能够有效改善页岩储层压裂效果,为优化页岩气开采工艺参数提供了理论与实验依据。 展开更多
关键词 深层页岩气 超临界co_(2) 脉冲压裂 脉冲频率 脉冲振幅 疲劳损伤 起裂压力 裂缝扩展
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利用CO_(2)气相压裂技术提高煤层透气性:以吉宁煤矿为例 被引量：1
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作者 杨鹏 韩锦华 《中国矿业》 北大核心 2024年第S02期301-307,共7页
为破解复杂低渗高瓦斯煤层瓦斯治理技术难题,本文以山西华晋吉宁煤矿2号煤层2203工作面为研究对象,通过采取CO_(2)气相压裂增透技术,对4组(共12个)抽采钻孔的瓦斯抽采浓度和瓦斯抽采纯量进行分析,得出有效致裂影响范围,进一步评价瓦斯... 为破解复杂低渗高瓦斯煤层瓦斯治理技术难题,本文以山西华晋吉宁煤矿2号煤层2203工作面为研究对象,通过采取CO_(2)气相压裂增透技术,对4组(共12个)抽采钻孔的瓦斯抽采浓度和瓦斯抽采纯量进行分析,得出有效致裂影响范围,进一步评价瓦斯抽采效果和防突效果。结果表明:该地质单元的有效致裂裂缝影响范围为6~7 m;常规抽采孔的瓦斯抽采纯量为0.018 m^(3)/min,与其相比,4组抽采钻孔百米瓦斯抽采纯量平均值为0.179 m^(3)/min,提升了8.9倍;在衰减区域,瓦斯抽采浓度均值64.7%、纯量均值0.150 m^(3)/min,在稳定区浓度,瓦斯抽采均值为73.2%、纯量均值0.188 m^(3)/min,相比稳定区域瓦斯抽采参数更高。该技术有效增大了2号煤层的透气性,提高了瓦斯抽采效率和煤巷掘进速度,减少了钻孔施工投入,缓解了采掘接替紧张的局面。 展开更多
关键词 瓦斯治理 co_(2)气相压裂 低渗高瓦斯煤层 卸压增渗 相变爆破
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超临界CO_(2)对页岩断裂裂缝形态的影响 被引量：1
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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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