【摘 要】
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高效开采页岩气可有效对常规能源的消耗进行补充和代替,对保障能源安全具有重要的战略意义。针对缺水地区黏土含量高的页岩气储层,学者提出了新型无水压裂技术-超临界CO2强化页岩气高效开采。利用课题组自主研发改进的超临界CO2压裂渗流试验平台,采用四川长宁龙马溪组露头页岩开展了考虑注入CO2流体排量、围压变化的超临界CO2压裂页岩试验研究以及强化页岩增透试验研究,取得如下结论:（1）通过页岩力学性质试验证
【基金项目】
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国家自然科学基金项目（51974147）压裂页岩吸附超临界CO2驱替CH4渗流与损伤耦合机理研究；
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高效开采页岩气可有效对常规能源的消耗进行补充和代替,对保障能源安全具有重要的战略意义。针对缺水地区黏土含量高的页岩气储层,学者提出了新型无水压裂技术-超临界CO2强化页岩气高效开采。利用课题组自主研发改进的超临界CO2压裂渗流试验平台,采用四川长宁龙马溪组露头页岩开展了考虑注入CO2流体排量、围压变化的超临界CO2压裂页岩试验研究以及强化页岩增透试验研究,取得如下结论:（1）通过页岩力学性质试验证实了页岩力学各向异性差异较大,得到了两种层理页岩试件力学性质的特征规律,确定以平行层理页岩试件作为本文的研究对象。（2）通过页岩试件压裂破坏的注入CO2流体压力-时间曲线对比可知,当注压达到7.4MPa时CO2发生相态变化,由气态转变为超临界状态,流体可压缩性变小,瞬时增压速率增大,曲线骤增,CO2流体压力达到峰值,页岩起裂。注入CO2流体压裂过程裸眼段内压力随时间变化分为五个阶段:裸眼段充满阶段、平缓增压阶段、相变增压阶段、起裂失稳阶段、动态平衡阶段。（3）45℃试验环境条件下,页岩试件的起裂压力与注入CO2流体排量呈正相关性,恒定注入排量下页岩试件起裂压力随着围压的增大而增大。压裂试验过程中压力变化敏感程度随着注入CO2流体、围压的增加呈现线性递增趋势。以第一组压裂试验为例,压力变化敏感度分别增加了0.0728MPa?s-1、0.0387MPa?s-1,压力变化敏感程度变化率为:191.08%、34.89%。（4）超临界CO2压裂页岩试件可以导致试件下端面产生“V”型、“Y”型和“X”型复杂裂缝,压裂后试件侧表面产生了多条主裂缝,主裂缝扩展过程中出现裂缝分叉现象可诱发次级裂缝产生,随着注入CO2流体排量的增加,压裂后页岩试件主裂缝宽度将逐级递减,压裂后试件侧表面主裂缝数量随着围压的增加呈现增多趋势,裂缝分布更加复杂。压裂页岩试件表面裂缝扩展形态影响压裂试验增透效果,压裂页岩试件后N2渗透率整体提高8～9个数量级,超临界CO2压裂页岩增透效果显著。该论文有图46幅,表20个,参考文献106篇。
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