了得網工業技術_頁岩氣藏CO2干法壓裂研究

編輯推薦

★本書是作者近5年科研過程中對頁岩氣藏CO2干法壓裂技術研究成果的總結和概括，不僅豐富了相關的基礎理論體繫，同時為頁岩氣藏CO2干法壓裂工藝優化設計提供了理論支撐，對國內頁岩氣的理論研究和勘探開發工作具有一定的指導意義。

內容簡介

本書在研究頁岩氣儲層基本特征的基礎上，針對CO2干法壓裂中CO2與頁岩氣儲層的相互作用問題，通過等溫吸附實驗研究頁岩對CO2/CH4及CO2和C氣體的吸附特性。然後，通過增粘劑的篩選對CO2干法壓裂液進行改良，進而開展改良CO2干法壓裂液的流動、攜砂等特性研究，獲得相應的計算模型。同時，通過數值計算得到干法壓裂液在井筒內的溫度壓力分布。*後，對頁岩氣藏CO2干法壓裂裂縫網絡形成機制進行理論分析，並使用縫網壓裂模擬軟件對干法體積壓裂工藝參數進行優化設計。

作者簡介

羅向榮，

男，32歲，西安石油大學，講師。2005/09-2009/07 西安石油大學，本科，光信息科學與技術；2009/09-2012/07西安石油大學，碩士研究生，油氣田開發工程；2012/09-2016/09 西安交通大學，博士研究生，動力工程及工程熱物理。主持國家自然科學基金項目1項（批準號：51741407），參與完成了包括國家科技重大專項和國家科技支撐計劃項目在內的國家課題及企業委托科研課題10餘項。在國內外期刊及會議上發表學術論文10多篇，其中，以作者身份發表SCI論文4篇，EI論文4篇，授權國家發明專利4項。

1 緒論 7
1.1 國內頁岩氣開發的難點 7
1.2 關鍵技術問題 8
1.2.1 CO2干法壓裂液配方的改良 8
1.2.2 井筒溫度壓力分布 13
1.2.3 縫網形成機理及壓裂模擬 14
1.2.4 頁岩吸附CH4/CO2特性 16
2 頁岩儲層特征分析 20
2.1 實驗樣品采集 20
2.2 頁岩礦物組成分析 20
2.2.1 實驗設備和測試方法 21
2.2.2 實驗結果與分析 21
2.3 掃描電鏡分析 24
2.3.1 實驗設備和測試方法 241 緒論 7
1.1 國內頁岩氣開發的難點 7
1.2 關鍵技術問題 8
1.2.1 CO2干法壓裂液配方的改良 8
1.2.2 井筒溫度壓力分布 13
1.2.3 縫網形成機理及壓裂模擬 14
1.2.4 頁岩吸附CH4/CO2特性 16
2 頁岩儲層特征分析 20
2.1 實驗樣品采集 20
2.2 頁岩礦物組成分析 20
2.2.1 實驗設備和測試方法 21
2.2.2 實驗結果與分析 21
2.3 掃描電鏡分析 24
2.3.1 實驗設備和測試方法 24
2.3.2 實驗結果與分析 24
2.4 比表面及孔徑測試 29
2.4.1 實驗設備和測試方法 29
2.4.2 實驗結果與分析 29
2.5 頁岩岩石力學分析 33
2.5.1 實驗設備和測試方法 33
2.5.2 實驗結果與分析 33
2.6 頁岩氣藏的溫度和壓力 36
3 頁岩吸附CH4和CO2實驗研究 37
3.1 實驗方法及原理 37
3.1.1 實驗樣品及材料 37
3.1.2 實驗裝置 38
3.1.3 實驗流程 39
3.1.4 吸附量與過剩吸附量 40
3.1.5 吸附熱力學 41
3.2 實驗結果 42
3.2.1 單組分CH4和CO2氣體吸附 42
3.2.氣體吸附 46
3.3 影響因素分析及討論 52
3.3.1 礦物組成對單組分吸附的影響 52
3.3.2 孔隙結構的影響 53
3.3.3 選擇性吸附 55
3.3.4 吸附熱力學 56
4 改良的CO2干法壓裂液性能評價 59
4.1 改良的CO2干法壓裂液流變特性研究 59
4.1.1 實驗繫統及原理 59
4.1.2 實驗結果及分析 64
4.2 摩擦阻力特性研究 74
4.2.1 實驗繫統及原理 74
4.2.2 實驗結果及分析 75
4.3 攜砂特性研究 79
4.3.1 實驗繫統及原理 79
4.3.2 實驗結果及分析 81
4.4 濾失傷害特性 86
4.4.1 實驗繫統及方法 86
4.4.2 實驗結果及分析 88
5 壓裂井筒溫度壓力分布研究 92
5.1 井筒非穩態溫度壓力耦合模型 92
5.1.1 基本假設 92
5.1.體劃分 93
5.1.3 傳熱模型 94
5.1.4 壓降模型 96
5.1.5 相關參數計算 97
5.2 模型求解方法 98
5.2.1 模型差分離散 98
5.2.2 編程求解方法 98
5.3 模型計算結果及分析 98
5.3.1 井筒溫度壓力分布 99
5.3.2 注入壓力對井底溫度和壓力的影響 101
5.3.3 注入溫度的影響 102
5.3.4 地溫梯度的影響 102
5.3.5 油管尺寸的影響 103
5.3.6 注入排量的影響 104
5.3.7 岩性的影響 105
5.3.8 純CO2與改良的CO2干法壓裂液對比分析 105
5.3.9 極限深度的確定 106
6 頁岩氣藏干法壓裂裂縫網絡形成機制 108
6.1 頁岩裂縫網絡的形成機制 108
6.1.1 裂縫網絡模型 109
6.1.2 裂縫端部應力強度因子 110
6.1.3 縫內壓力分布 111
6.1.4 臨界壓力及臨界排量 112
6.1.5 影響因素分析 112
6.2 頁岩天然裂縫的滑移機制 117
6.2.1 天然裂縫產狀的影響 118
6.2.2 彈性模量和泊松比的影響 119
6.2.3 裂縫長度的影響 120
6.2.4 地應力差的影響 121
7 頁岩氣藏干法體積壓裂模擬 123
7.1 體積壓裂離散化縫網模型（DFN） 123
7.1.1 DFN模型基本假設 123
7.1.2 DFN模型的主要方程 124
7.1.3 DFN裂縫網格數目 127
7.1.4 DFN改造儲層體積 127
7.2 頁岩儲層性質對體積壓裂的影響機制 128
7.2.1 水平地應力差的影響 131
7.2.2 頁岩彈性模量的影響 133
7.2.3 泊松比的影響 134
7.2.4 次生裂縫縫間距的影響 136
7.2.5 頁岩儲層體積壓裂層段的優選 137
7.3 體積壓裂工藝參數優化 137
7.3.1 壓裂模擬 138
7.3.2 排量優化 139
7.3.3 前置液比例優化 140
7.3.4 壓裂液總量優化 141
7.3.5 砂比優化 142
參考文獻 143
附錄誤差及不確定度分析 127

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