【摘 要】
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超临界二氧化碳（SC-CO2）压裂作为具有较好前景的无水压裂技术,具有环境友好、储层伤害低、提高油气产量等优点,同时也存在携砂困难、施工条件苛刻、施工成本高等缺点,目前仍处于室内实验和理论研究阶段。以往SC-CO2压裂研究,未充分考虑SC-CO2与岩石之间的固体（M）-流体（H）-热学（T）-化学（C）耦合作用对岩石断裂的影响,也未考虑裂缝扩展过程中的CO2相态变化,导致SC-CO2诱导裂缝扩展机
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超临界二氧化碳（SC-CO2）压裂作为具有较好前景的无水压裂技术,具有环境友好、储层伤害低、提高油气产量等优点,同时也存在携砂困难、施工条件苛刻、施工成本高等缺点,目前仍处于室内实验和理论研究阶段。以往SC-CO2压裂研究,未充分考虑SC-CO2与岩石之间的固体（M）-流体（H）-热学（T）-化学（C）耦合作用对岩石断裂的影响,也未考虑裂缝扩展过程中的CO2相态变化,导致SC-CO2诱导裂缝扩展机理不明确。本文通过室内实验、理论模型和数值模拟的手段,研究多场耦合条件下SC-CO2诱导多尺度裂缝形成的机理和影响因素,主要结论如下:（1）SC-CO2压裂易于形成多裂缝。SC-CO2压裂能量释放率和累计能量比水力压裂高1-2个数量级,表明SC-CO2压裂可释放更多能量形成新裂缝;随着应力差由2MPa增大到6MPa,诱导裂缝倾角逐渐由26°增大至60°左右,未垂直于最小地应力。（2）SC-CO2诱导热应力有助于裂缝起裂与扩展。SC-CO2破裂压力随着实验温度增大而降低,同时CO2诱导热应力易于产生分支或贯穿裂缝。（3）裂缝尖端SC-CO2相变以冲击载荷、热应力的形式延伸裂缝。SC-CO2诱导裂缝失稳扩展的同时发生剧烈相变,其扩展速度要比水力裂缝高两个数量级。（4）SC-CO2与岩石的固体-流体-热学-化学耦合作用诱导岩石断裂机理主要为诱导应力和弱化断裂性质。诱导机理主要包括:热应力和孔压降低有效应力、零表面张力降低微裂纹起裂所需缝内净压力、吸附降低裂缝扩展的临界应力、相变导致裂缝的动态扩展。（5）SC-CO2粘度和应力差是裂缝性储层改造的主控因素。SC-CO2由于高滤失和低缝内压力,其诱导裂缝以断裂韧性-滤失耗散为主,导致主裂缝短和缝宽小;SC-CO2容易激活天然裂缝发生剪切破坏,进而形成分支裂缝。
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