本文主要研究内容
作者李畅（2019）在《煤体水力/Sc-CO2压裂特征与效果试验研究》一文中研究指出：我国煤层气资源开采的难度较大,加之煤层气产业发展的时间较短,所使用的开采技术主要参考其他国家,对于煤层气开采的技术体系和相关理论理解不深,导致煤层气井产气效果不理想。此外,国外技术团队进行开发的煤层气基地存在大量低产井,这表明现有的技术手段本身具有一定的适用范围,增产、增渗效果有限,亟待开发新的工艺。基于此,本文首先着眼于我国现有煤层气开发技术体系进行了理论研究,找出了造成煤层气单井产量过低的原因,并以此为基础提出了相应的解决措施;再结合无水压裂思想下提出的超临界CO2压裂（Sc-CO2压裂）增渗技术,对Φ50 mm×70 mm的无烟煤试件进行了水力/Sc-CO2压裂、压裂-渗流试验,以研究Sc-CO2致裂煤体的压裂特征（压裂曲线、起裂压力、裂纹形态）及致裂后煤体的渗透率演化规律、增渗效果,同时与传统水力压裂进行对比。主要结论如下:（1）目前我国煤层气开采中面临的主要问题有:煤储层具有较强的吸附性,采用单一的排水降压工艺较难促使煤体中的瓦斯发生解吸;由于煤储层具有较强的非均质性和较差的可压裂性,直井水力压裂煤储层的改造范围十分有限;在常规的水基压裂施工中,耗水量较大、较强的储层污染、压裂效果较差、环境污染等问题对煤层气的开发较为不利。（2）基于上述问题,提出了以下解决方案:建议对可压裂性较差的煤层采取“以井眼的延伸代替裂纹的扩展”解决思路,采用水平钻孔代替直井,以解决裂纹扩展距离有限的问题;穿层压裂能很好的规避在煤层中较难钻取水平钻孔的问题,同时减轻储层污染（水锁效应、煤粉堵塞）,对于碎软煤储层具有较好的适用性;Sc-CO2致裂煤体具有较低的起裂压力、较好的压裂效果以及较小的环境污染等突出优点,具有良好的应用前景。（3）在一定围压（10 MPa）,轴压为12、14、16 MPa下,Sc-CO2压裂的起裂压力比水力压裂的分别低12.34%、13.15%、24.38%,相同的条件下压裂,Sc-CO2更易于促使裂纹起裂扩展,且Sc-CO2压裂释放的能量更大、影响范围更广,裂纹网络趋于一次形成。和水力压裂类似,Sc-CO2压裂中裂纹起裂、扩展方向受到三维应力状态和层理面、原生裂隙等弱面的影响,在轴压×围压为12 MPa×10 MPa和14 MPa×10 MPa下产生了横向裂纹,而在16 MPa×10 MPa产生了纵向裂纹。（4）采用最大拉应力理论能较好的预测拉伸破坏发生时,纵向裂纹产生的临界起裂压力,但对于横向裂纹,临界起裂压力的预测结果与实际情况相差较大;基于摩尔-库伦理论推导了剪切破坏下的起裂准则,并计算了水力/Sc-CO2压裂下横向裂纹产生的临界起裂压力,计算结果与试验结果吻合良好。（5）随着温度的升高（4070℃）,Sc-CO2的黏度逐渐降低,在相同应力条件下,致裂煤体的起裂压力也相应减小:在40℃下的平均起裂压力为14.95 MPa,在55℃下的平均起裂压力为14.36 MPa,而在70℃下的平均起裂压力为14.19 MPa。且随着温度升高,Sc-CO2压裂压力升高到峰值的耗时越来越长。（6）表面裂纹特征表明,与其他岩石不同（页岩、砂岩）,Sc-CO2致裂煤体形成裂纹的开度小于水力压裂;显微CT结果表明,Sc-CO2压裂能在驱动主裂纹起裂、扩展的同时,诱发较多的次生裂纹,这使得Sc-CO2致裂煤体后的孔裂隙率增幅（7.22%）大于水力压裂（4.27%）,Sc-CO2压裂改造效果好于水力压裂;三维形貌扫描结果表明,Sc-CO2致裂煤体后裂纹断面的Sa、Sz、RMS的值分别比水力压裂大31%,22%,58%,Sc-CO2能诱发煤体内部缺陷起裂、扩展、贯通,从而形成较为粗糙的裂纹面。（7）压裂使煤体中气体渗流形式由压裂前的孔隙流转变为压裂后的孔、裂隙流,水和Sc-CO2压裂后煤体的渗流规律大体相似:随孔隙压力的增大,渗透率先减小后小幅回升继而趋于稳定。此外,压裂后煤体的渗透率随有效应力变化规律满足负指数关系。（8）与压裂前相比,在轴压×围压为16 MPa×10 MPa下采用Sc-CO2和水压裂后煤体的渗透率分别提高了472.0倍、34.0倍,而轴压×围压为12MPa×10 MPa下采用Sc-CO2和水压裂后煤体的渗透率分别提高了46.5倍、19.0倍。在相同条件下,Sc-CO2压裂增渗效果比水力压裂更好。
Abstract
wo guo mei ceng qi zi yuan kai cai de nan du jiao da ,jia zhi mei ceng qi chan ye fa zhan de shi jian jiao duan ,suo shi yong de kai cai ji shu zhu yao can kao ji ta guo jia ,dui yu mei ceng qi kai cai de ji shu ti ji he xiang guan li lun li jie bu shen ,dao zhi mei ceng qi jing chan qi xiao guo bu li xiang 。ci wai ,guo wai ji shu tuan dui jin hang kai fa de mei ceng qi ji de cun zai da liang di chan jing ,zhe biao ming xian you de ji shu shou duan ben shen ju you yi ding de kuo yong fan wei ,zeng chan 、zeng shen xiao guo you xian ,ji dai kai fa xin de gong yi 。ji yu ci ,ben wen shou xian zhao yan yu wo guo xian you mei ceng qi kai fa ji shu ti ji jin hang le li lun yan jiu ,zhao chu le zao cheng mei ceng qi chan jing chan liang guo di de yuan yin ,bing yi ci wei ji chu di chu le xiang ying de jie jue cuo shi ;zai jie ge mo shui ya lie sai xiang xia di chu de chao lin jie CO2ya lie （Sc-CO2ya lie ）zeng shen ji shu ,dui Φ50 mm×70 mmde mo yan mei shi jian jin hang le shui li /Sc-CO2ya lie 、ya lie -shen liu shi yan ,yi yan jiu Sc-CO2zhi lie mei ti de ya lie te zheng （ya lie qu xian 、qi lie ya li 、lie wen xing tai ）ji zhi lie hou mei ti de shen tou lv yan hua gui lv 、zeng shen xiao guo ,tong shi yu chuan tong shui li ya lie jin hang dui bi 。zhu yao jie lun ru xia :（1）mu qian wo guo mei ceng qi kai cai zhong mian lin de zhu yao wen ti you :mei chu ceng ju you jiao jiang de xi fu xing ,cai yong chan yi de pai shui jiang ya gong yi jiao nan cu shi mei ti zhong de wa si fa sheng jie xi ;you yu mei chu ceng ju you jiao jiang de fei jun zhi xing he jiao cha de ke ya lie xing ,zhi jing shui li ya lie mei chu ceng de gai zao fan wei shi fen you xian ;zai chang gui de shui ji ya lie shi gong zhong ,hao shui liang jiao da 、jiao jiang de chu ceng wu ran 、ya lie xiao guo jiao cha 、huan jing wu ran deng wen ti dui mei ceng qi de kai fa jiao wei bu li 。（2）ji yu shang shu wen ti ,di chu le yi xia jie jue fang an :jian yi dui ke ya lie xing jiao cha de mei ceng cai qu “yi jing yan de yan shen dai ti lie wen de kuo zhan ”jie jue sai lu ,cai yong shui ping zuan kong dai ti zhi jing ,yi jie jue lie wen kuo zhan ju li you xian de wen ti ;chuan ceng ya lie neng hen hao de gui bi zai mei ceng zhong jiao nan zuan qu shui ping zuan kong de wen ti ,tong shi jian qing chu ceng wu ran （shui suo xiao ying 、mei fen du sai ）,dui yu sui ruan mei chu ceng ju you jiao hao de kuo yong xing ;Sc-CO2zhi lie mei ti ju you jiao di de qi lie ya li 、jiao hao de ya lie xiao guo yi ji jiao xiao de huan jing wu ran deng tu chu you dian ,ju you liang hao de ying yong qian jing 。（3）zai yi ding wei ya （10 MPa）,zhou ya wei 12、14、16 MPaxia ,Sc-CO2ya lie de qi lie ya li bi shui li ya lie de fen bie di 12.34%、13.15%、24.38%,xiang tong de tiao jian xia ya lie ,Sc-CO2geng yi yu cu shi lie wen qi lie kuo zhan ,ju Sc-CO2ya lie shi fang de neng liang geng da 、ying xiang fan wei geng an ,lie wen wang lao qu yu yi ci xing cheng 。he shui li ya lie lei shi ,Sc-CO2ya lie zhong lie wen qi lie 、kuo zhan fang xiang shou dao san wei ying li zhuang tai he ceng li mian 、yuan sheng lie xi deng ruo mian de ying xiang ,zai zhou ya ×wei ya wei 12 MPa×10 MPahe 14 MPa×10 MPaxia chan sheng le heng xiang lie wen ,er zai 16 MPa×10 MPachan sheng le zong xiang lie wen 。（4）cai yong zui da la ying li li lun neng jiao hao de yu ce la shen po huai fa sheng shi ,zong xiang lie wen chan sheng de lin jie qi lie ya li ,dan dui yu heng xiang lie wen ,lin jie qi lie ya li de yu ce jie guo yu shi ji qing kuang xiang cha jiao da ;ji yu ma er -ku lun li lun tui dao le jian qie po huai xia de qi lie zhun ze ,bing ji suan le shui li /Sc-CO2ya lie xia heng xiang lie wen chan sheng de lin jie qi lie ya li ,ji suan jie guo yu shi yan jie guo wen ge liang hao 。（5）sui zhao wen du de sheng gao （4070℃）,Sc-CO2de nian du zhu jian jiang di ,zai xiang tong ying li tiao jian xia ,zhi lie mei ti de qi lie ya li ye xiang ying jian xiao :zai 40℃xia de ping jun qi lie ya li wei 14.95 MPa,zai 55℃xia de ping jun qi lie ya li wei 14.36 MPa,er zai 70℃xia de ping jun qi lie ya li wei 14.19 MPa。ju sui zhao wen du sheng gao ,Sc-CO2ya lie ya li sheng gao dao feng zhi de hao shi yue lai yue chang 。（6）biao mian lie wen te zheng biao ming ,yu ji ta yan dan bu tong （xie yan 、sha yan ）,Sc-CO2zhi lie mei ti xing cheng lie wen de kai du xiao yu shui li ya lie ;xian wei CTjie guo biao ming ,Sc-CO2ya lie neng zai qu dong zhu lie wen qi lie 、kuo zhan de tong shi ,you fa jiao duo de ci sheng lie wen ,zhe shi de Sc-CO2zhi lie mei ti hou de kong lie xi lv zeng fu （7.22%）da yu shui li ya lie （4.27%）,Sc-CO2ya lie gai zao xiao guo hao yu shui li ya lie ;san wei xing mao sao miao jie guo biao ming ,Sc-CO2zhi lie mei ti hou lie wen duan mian de Sa、Sz、RMSde zhi fen bie bi shui li ya lie da 31%,22%,58%,Sc-CO2neng you fa mei ti nei bu que xian qi lie 、kuo zhan 、guan tong ,cong er xing cheng jiao wei cu cao de lie wen mian 。（7）ya lie shi mei ti zhong qi ti shen liu xing shi you ya lie qian de kong xi liu zhuai bian wei ya lie hou de kong 、lie xi liu ,shui he Sc-CO2ya lie hou mei ti de shen liu gui lv da ti xiang shi :sui kong xi ya li de zeng da ,shen tou lv xian jian xiao hou xiao fu hui sheng ji er qu yu wen ding 。ci wai ,ya lie hou mei ti de shen tou lv sui you xiao ying li bian hua gui lv man zu fu zhi shu guan ji 。（8）yu ya lie qian xiang bi ,zai zhou ya ×wei ya wei 16 MPa×10 MPaxia cai yong Sc-CO2he shui ya lie hou mei ti de shen tou lv fen bie di gao le 472.0bei 、34.0bei ,er zhou ya ×wei ya wei 12MPa×10 MPaxia cai yong Sc-CO2he shui ya lie hou mei ti de shen tou lv fen bie di gao le 46.5bei 、19.0bei 。zai xiang tong tiao jian xia ,Sc-CO2ya lie zeng shen xiao guo bi shui li ya lie geng hao 。
论文参考文献
论文详细介绍
论文作者分别是来自太原理工大学的李畅，发表于刊物太原理工大学2019-07-26论文，是一篇关于压裂论文,增渗效果论文,渗流规律论文,起裂压力论文,显微论文,太原理工大学2019-07-26论文的文章。本文可供学术参考使用，各位学者可以免费参考阅读下载，文章观点不代表本站观点，资料来自太原理工大学2019-07-26论文网站，若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权，请联系我们删除。