论文部分内容阅读
与传统的水力压裂技术相比,超临界二氧化碳压裂具有多方面的优势。超临界二氧化碳不含水,不会使页岩中的粘土矿物膨胀而堵塞缝隙,也不会发生水锁效应而损害储层的渗透性。超临界二氧化碳流体的吸附能力强于甲烷的吸附能力,能有效置换出储层中吸附在储层有机质孔隙和粘土矿物表面的甲烷分子。此外,页岩储层也为二氧化碳的地质封存提供了绝好的空间,有利于缓解温室效应。然而,当前这项技术仍处于初级阶段,还有许多需要解决的问题。本文将通过页岩试样在单轴加载条件下的超临界二氧化碳压裂试验来研究射孔附近页岩的不同层理角度对其破裂压力及裂缝扩展规律的影响,并通过与相同条件下水力压裂试验结果进行对比,进一步分析评价超临界二氧化碳的裂缝扩展机制和压裂效果,为将来超临界二氧化碳压裂技术应用于实际生产提供一定的技术参考。 本文以重庆石柱地区下志留统龙马溪组海相沉积页岩为研究对象,通过单轴条件下水力压裂、超临界二氧化碳压裂试验、三维激光扫描试验和SEM试验等手段针对页岩层理角度的各向异性和超临界二氧化碳的特性对页岩压裂效果的影响进行了研究,具体结论如下: 1、页岩的层理角度对其破裂压力存在影响,0°试样的破裂压力最大,破裂压力在0°~30°的值均大于其在60°~90°的值,在0°~60°之间呈现出破裂压力随着角度增大而减小的趋势。 2、页岩层理角度对裂缝的延伸扩展形态存在影响,试样的破坏形态主要有两类,一类是产生拉张破坏,主要见于0°、和90°岩样,该破坏类型的特点是裂缝近似于竖直方向延伸。另一类破坏为拉张破坏与剪切破坏的混合,主要见于30°、45°和60°试样,该破坏的特点为裂缝先沿着最大主应力方向起裂并穿过层理面延伸,随后在层理的影响下逐渐转向为偏离最大主应力方向扩展。 3、超临界二氧化碳的破裂压力明显小于水力压裂的破裂压力,最小相差39.5%,最大相差77.3%,产生这一现象与压裂液的渗透性差异有关。 4、三维激光扫描的结果显示超临界二氧化碳压裂后形成的破裂面相比水力压裂更为粗糙和凹凸不平,反映出超临界二氧化碳压裂缝在扩展延伸时偏转的更多,能够为页岩气提供更充足的渗流空间,有利于提高产气量。 5、SEM试验的结果反映出超临界二氧化碳压裂形成的微裂缝网络更加复杂,具体表现为微裂缝的弯曲程度更大,分支个数也更多,说明其能够沟通更多的储层空间,压裂效果更好。