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Proppant transport in rough fracture networks using supercritical CO_(2)
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作者 Yong Zheng Meng-Meng Zhou +6 位作者 Ergun Kuru Bin Wang Jun Ni Bing Yang Ke Hu Hai Huang Hai-Zhu Wang 《Petroleum Science》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第3期1852-1864,共13页
Proppant transport within fractures is one of the most critical tasks in oil,gas and geothermal reservoir stimulation,as it largely determines the ultimate performance of the operating well.Proppant transport in rough... Proppant transport within fractures is one of the most critical tasks in oil,gas and geothermal reservoir stimulation,as it largely determines the ultimate performance of the operating well.Proppant transport in rough fracture networks is still a relatively new area of research and the associated transport mechanisms are still unclear.In this study,representative parameters of rough fracture surfaces formed by supercritical CO_(2) fracturing were used to generate a rough fracture network model based on a spectral synthesis method.Computational fluid dynamics(CFD)coupled with the discrete element method(DEM)was used to study proppant transport in this rough fracture network.To reveal the turning transport mechanism of proppants into branching fractures at the intersections of rough fracture networks,a comparison was made with the behavior within smooth fracture networks,and the effect of key pumping parameters on the proppant placement in a secondary fracture was analyzed.The results show that the transport behavior of proppant in rough fracture networks is very different from that of the one in the smooth fracture networks.The turning transport mechanisms of proppant into secondary fractures in rough fracture networks are gravity-driven sliding,high velocity fluid suspension,and fracture structure induction.Under the same injection conditions,supercritical CO_(2)with high flow Reynolds number still has a weaker ability to transport proppant into secondary fractures than water.Thickening of the supercritical CO_(2)needs to be increased beyond a certain value to have a significant effect on proppant carrying,and under the temperature and pressure conditions of this paper,it needs to be increased more than 20 times(about 0.94 m Pa s).Increasing the injection velocity and decreasing the proppant concentration facilitates the entry of proppant into the branching fractures,which in turn results in a larger stimulated reservoir volume.The results help to understand the proppant transport and placement process in rough fracture networks formed by reservoir stimulation,and provide a theoretical reference for the optimization of proppant pumping parameters in hydraulic fracturing. 展开更多
关键词 Reservoir stimulation CCUS Rough fracture network supercritical co_(2) Proppanttransport
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Fundamental study and utilization on supercritical CO_(2) fracturing developing unconventional resources:Current status,challenge and future perspectives 被引量:8
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作者 Bing Yang Hai-Zhu Wang +5 位作者 Gen-Sheng Li Bin Wang Liang Chang Gang-Hua Tian Cheng-Ming Zhao Yong Zheng 《Petroleum Science》 SCIE CAS CSCD 2022年第6期2757-2780,共24页
Under the fact that considerable explo ration and production of unconventional re sources and wo rsening global climate,reducing carbon emission and rationally utilizing carbon resources have been drawn increasing att... Under the fact that considerable explo ration and production of unconventional re sources and wo rsening global climate,reducing carbon emission and rationally utilizing carbon resources have been drawn increasing attention.Supercritical CO_(2)(SC-CO_(2)) has been proposed as anhydrous fracturing fluid to develop unconventional reservoirs,since its advantages of reducing water consumption,reservoir contamination etc.Well understanding of SC-CO_(2)fracturing mechanism and key influencing factors will exert significant impact on the application of this technology in the field.In this paper,the fundamental studies on SC-CO_(2)fracturing from the aspects of laboratory experiment and simulation are reviewed.The fracturing experimental setups,fracture monitoring and characterizing methods,unconventional formation categories,numerical simulation approaches,fracturing mechanism and field application etc.,are analyzed.The fundamental study results indicate that compared with conventional hydraulic fracturing,SC-CO_(2)fracturing can reduce fracture initiation pressure and easily induce complex fracture networks with multiple branches.The field test further verifies the application prospect and the possibility of carbon storage.However,due to the limitation of reservoir complexity and attributes of SC-CO_(2),massive challenges will be encountered in SC-CO_(2)fracturing.According to the current research status,the limitations in basic research and field application are summarized,and the future development direction of this technology and relevant suggestions are proposed. 展开更多
关键词 Unconventional resources supercritical co_(2)fracturing Experiment and numerical simulation Fracture initiation and propagation
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Effect of proppant pumping schedule on the proppant placement for supercritical CO_(2) fracturing 被引量:2
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作者 Yong Zheng Hai-Zhu Wang +4 位作者 Ying-Jie Li Gang-Hua Tian Bing Yang Cheng-Ming Zhao Ming-Sheng Liu 《Petroleum Science》 SCIE CAS CSCD 2022年第2期629-638,共10页
Supercritical CO_(2)fracturing is a potential waterless fracturing technique which shows great merits in eliminating reservoir damage,improving shale gas recovery and storing CO_(2)underground.Deep insight into the pr... Supercritical CO_(2)fracturing is a potential waterless fracturing technique which shows great merits in eliminating reservoir damage,improving shale gas recovery and storing CO_(2)underground.Deep insight into the proppant-transport behavior of CO_(2)is required to better apply this technique in the engineering field.In the present paper,we adopted a coupled Computational Fluid Dynamics and Discrete Element Method(CFD-DEM)approach to simulate the proppant transport in a fracking fracture with multiple perforation tunnels.Previous experiments were first simulated to benchmark the CFD-EDM approach,and then various pumping schedules and injection parameters(injection location,multi-concentration injection order,multi-density injection order and injection temperature)were investigated to determine the placement characteristics of proppant.Results indicate that the swirling vortex below the injection tunnels dominates the proppant diffusion in the fracture.The velocity of fluid flow across the proppant bank surface in multi-concentration injection shows a positive correlation with the proppant concentration.Injecting high-density proppant first can promote the transportation of low-density proppant injected later in the fracture to a certain extent.Decreasing the initial injection temperature of supercritical CO_(2)slurry helps enhance the particle-driving effect of fluid and improve the performance of supercritical CO_(2)in carrying proppant. 展开更多
关键词 supercritical co_(2)fracturing Proppant placement CFD-DEM Unconventional natural gas co_(2)utilization
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超临界CO_(2)管道止裂韧性预测模型研究 被引量:1
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作者 曹宇光 甄莹 +2 位作者 刘媛媛 张振永 白芳 《石油机械》 北大核心 2024年第7期28-35,共8页
碳中和目标下,超临界态CO_(2)管道输送已成为碳捕集利用与封存(CCUS)技术发展的必然趋势。然而,目前超临界CO_(2)管道止裂控制体系尚未构建,管材止裂韧性难以预测,成为限制其广泛应用的瓶颈问题之一。针对该问题,通过归纳国内外相关文... 碳中和目标下,超临界态CO_(2)管道输送已成为碳捕集利用与封存(CCUS)技术发展的必然趋势。然而,目前超临界CO_(2)管道止裂控制体系尚未构建,管材止裂韧性难以预测,成为限制其广泛应用的瓶颈问题之一。针对该问题,通过归纳国内外相关文献及规范标准,对超临界CO_(2)管道止裂控制研究进展及最新标准体系进行了简要综述;在系统收集已开展CO_(2)管道全尺寸爆破试验信息及数据的基础上,对现有止裂韧性预测模型适用性进行了讨论,由此确定了CO_(2)管道止裂韧性预测模型修正形式,并对不同模型适用范围及预测结果进行了讨论。研究结果表明,建立的修正模型解决了传统止裂预测模型过于激进的问题,同时降低了DNV推荐方法的保守性。建议将修正模型与DNN预测方法相结合,以使管材韧性值处于止裂区域;同时开展高效准确的CO_(2)管道裂纹动态扩展数值模拟。所得结果可为我国CO_(2)管道止裂设计提供指导。 展开更多
关键词 超临界co_(2) 管道输送 延性断裂 双曲线模型 断裂 韧性 夏比冲击功 止裂控制
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超临界CO_(2)对致密碳酸盐岩力学特性影响
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作者 苟波 王琨 +2 位作者 李骁 詹立 刘超 《西南石油大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期65-76,共12页
采用超临界CO_(2)破致密碳酸盐岩具有破裂压力低,易形成复杂缝特点,但其作用的力学机理尚未清晰。选用马家沟组致密白云岩样,采用高温高压超临界CO_(2)饱和流体法,研究了岩样在超临界CO_(2)+地层水的流体中浸泡不同时间后的物性、声波... 采用超临界CO_(2)破致密碳酸盐岩具有破裂压力低,易形成复杂缝特点,但其作用的力学机理尚未清晰。选用马家沟组致密白云岩样,采用高温高压超临界CO_(2)饱和流体法,研究了岩样在超临界CO_(2)+地层水的流体中浸泡不同时间后的物性、声波响应、岩石力学特性和破裂形态特征。结果表明,随着浸泡时间增加,化学溶蚀作用引起溶蚀孔径增大,岩样孔隙度、渗透率增加,而声波速度、动态和静态岩石力学参数均下降;当浸泡时间大于1.0 d后,岩样物性参数增大和力学强度降低明显;随着浸泡时间增加,岩样破裂形态由单一低角度剪切缝向高角度剪切缝、共轭缝和剪切、张型复合缝等复杂形态发展;压裂短时间内(小于1.0 d)超临界CO_(2)+地层水形成的弱酸对岩石力学强度劣化程度有限。 展开更多
关键词 致密碳酸盐岩 超临界co_(2) 前置酸压 力学强度 破裂形态
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超临界CO_(2)脉动压裂-渗流耦合试验系统研制与应用
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作者 刘佳佳 张云龙 +2 位作者 聂子硕 高志扬 许文松 《煤田地质与勘探》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期12-20,共9页
【目的】为了有效强化煤层气抽采效果,将脉动压裂与超临界CO_(2)压裂相结合,提出了利用超临界CO_(2)脉动压裂煤(岩)的新思路。【方法】自主研发了超临界CO_(2)脉动压裂-渗流耦合真三轴试验系统,介绍了该试验系统的主要结构、特点和功能... 【目的】为了有效强化煤层气抽采效果,将脉动压裂与超临界CO_(2)压裂相结合,提出了利用超临界CO_(2)脉动压裂煤(岩)的新思路。【方法】自主研发了超临界CO_(2)脉动压裂-渗流耦合真三轴试验系统,介绍了该试验系统的主要结构、特点和功能,然后开展了室内真三轴条件下超临界CO_(2)脉动压裂-渗流试验及超临界CO_(2)脉动压裂-声发射监测试验。该系统结合独立伺服系统与中央数字系统控制三向应力,采用双泵型恒速恒压泵脉动给压,具有高精度、全过程、真三轴、承载高温、高压及高应力的特点。【结果和结论】试验结果表明:超临界CO_(2)脉动压裂-渗流耦合真三轴试验系统可以实现良好的脉动压裂功能。超临界CO_(2)脉动压裂后,煤体渗透率较压裂前呈增大趋势,增大了2~9倍,且煤体渗透率皆呈现良好的指数变化规律。在声发射-超临界CO_(2)脉动压裂时期,煤体产生了新的裂隙通道,该通道由压裂孔中心直接贯穿至煤样表面,且可观测到超临界CO_(2)流体直接从煤中喷出,故超临界CO_(2)脉动压裂具有一定的扩展和连通裂隙的作用,能够有效提高煤层气的抽采效果。研究成果为强化深部低渗煤层增透技术提供了一定的试验支撑。 展开更多
关键词 超临界co_(2) 脉动压裂 真三轴 渗流特性 声发射
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超临界CO_(2)压裂物理模拟实验研究进展
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作者 蔡灿 周圣文 +2 位作者 陈浩 赵玉龙 张烈辉 《重庆科技大学学报(自然科学版)》 CAS 2024年第4期11-19,共9页
超临界CO_(2)(SC-CO_(2))压裂技术是一种极具潜力的新兴非常规油气储层增产技术,该技术不仅可有效避免传统水力压裂引发的地层损害、环境污染、水资源浪费等问题,还具有起裂压力低、成缝复杂等优势。SC-CO_(2)压裂实验是在室内开展SC-CO... 超临界CO_(2)(SC-CO_(2))压裂技术是一种极具潜力的新兴非常规油气储层增产技术,该技术不仅可有效避免传统水力压裂引发的地层损害、环境污染、水资源浪费等问题,还具有起裂压力低、成缝复杂等优势。SC-CO_(2)压裂实验是在室内开展SC-CO_(2)压裂工艺研究、压裂增产机理认识和总结的重要技术手段。综述SC-CO_(2)压裂实验研究进展,以指导SC-CO_(2)压裂技术的发展。首先,介绍室内SC-CO_(2)压裂实验系统的组成及功能,针对实验装置存在的不足提出建议。然后,归纳分析SC-CO_(2)压裂实验研究成果,认为SC-CO_(2)渗透性强,因此相较于水力压裂其起裂压力低,同时SC-CO_(2)能够沟通岩石内部的微裂缝和微孔隙,促进复杂裂缝网络的形成。最后,总结各项实验研究所得的裂缝内SC-CO_(2)携支撑剂运移规律。研究表明,SC-CO_(2)携支撑剂的运移规律与水基压裂液相似,但运移效果稍差之。目前,需加强SC-CO_(2)携支撑剂运移室内实验研究,以进一步优化SC-CO_(2)压裂的工艺参数。 展开更多
关键词 压裂技术 超临界co_(2)压裂 裂缝扩展 支撑剂运移
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考虑超临界CO_(2)损伤的椭球形三维裂缝计算新模型
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作者 纪国法 林中天 +1 位作者 聂一林 赵文伟 《大庆石油地质与开发》 CAS 北大核心 2024年第6期61-70,共10页
目前超临界CO_(2)压裂研究成果多集中于室内岩石损伤机理和劣化力学参数测试,对压裂形成的三维裂缝形态研究较少。为刻画超临界CO_(2)压裂过程的裂缝形态展布,基于Griffith断裂力学理论,建立了平面应变条件下椭球形裂缝扩展的三维计算... 目前超临界CO_(2)压裂研究成果多集中于室内岩石损伤机理和劣化力学参数测试,对压裂形成的三维裂缝形态研究较少。为刻画超临界CO_(2)压裂过程的裂缝形态展布,基于Griffith断裂力学理论,建立了平面应变条件下椭球形裂缝扩展的三维计算新模型;结合前人室内测试结果,回归了岩石弹性力学参数与超临界CO_(2)多浸泡因素关联式,讨论了超临界CO_(2)压力、温度、施工排量、初始弹性模量、初始泊松比、缝内净压力、储层厚度等参数对裂缝扩展形态的影响。结果表明:针对上下存在水层的目的层采用超临界CO_(2)压裂时更应采取控缝高的措施;针对低渗储层,可优先考虑超临界CO_(2)压裂;超临界CO_(2)压裂工艺更适用于最小水平主应力大的储层;超临界CO_(2)压裂时,有助于低排量下获得相同的平均缝宽。研究成果对非常规油气水平井超临界CO_(2)压裂裂缝参数优化具有重要意义。 展开更多
关键词 超临界co_(2) 岩石力学 损伤 三维裂缝 模型 平面应变
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陆相页岩的超临界CO_(2)压裂破裂特征及增渗机制研究
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作者 张义祥 赫建明 +1 位作者 王泽华 吕杰堂 《工程地质学报》 CSCD 北大核心 2024年第4期1347-1354,共8页
水力压裂技术可有效实现页岩储层的压裂改造,提高储层渗透性,增加页岩油气的产量。与传统的水基压裂液相比,超临界二氧化碳作为一种无水压裂液,能有效保护储层,防止黏土等水敏性物质的损害,在我国广泛分布的陆相页岩储层压裂改造时可发... 水力压裂技术可有效实现页岩储层的压裂改造,提高储层渗透性,增加页岩油气的产量。与传统的水基压裂液相比,超临界二氧化碳作为一种无水压裂液,能有效保护储层,防止黏土等水敏性物质的损害,在我国广泛分布的陆相页岩储层压裂改造时可发挥重要作用。为研究陆相沉积页岩在超临界二氧化碳压裂液作用下的破裂特征和渗透率增加机制,本研究以鄂尔多斯盆地延长组页岩为研究对象,开展地应力模拟条件下的页岩在不同流速下的超临界二氧化碳压裂试验,并基于CT扫描重构技术,获取压裂后陆相沉积页岩三维裂缝的分布、裂缝体积及裂缝宽度等特点。研究表明:随着超临界二氧化碳压裂液流速的增大,岩石的破裂压力越大,两者呈现近似指数关系,压裂后页岩裂缝的平均宽度也增大,更加有利于气体运移。在充分考虑压裂后陆相页岩裂缝形成的宽度、贯通程度和扩展路径等条件,对压裂后陆相页岩渗透率的提高水平进行了定量评价,计算可得经超临界二氧化碳压裂后陆相页岩压裂缝近区渗透率可提高约10^(5)-10^(6)数量级。研究结果可为我国陆相页岩储层的超临界二氧化碳压裂改造模拟研究及施工设计等提供参考。 展开更多
关键词 超临界二氧化碳 陆相页岩 水力压裂 裂缝扩展
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不同渗透率储层超临界CO_(2)改造模拟研究
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作者 孙景行 孙晓冬 +2 位作者 郭东明 李守定 赫建明 《工程地质学报》 CSCD 北大核心 2024年第4期1334-1346,共13页
水力压裂是非常规能源开发中的一种高效储层改造方法,近年来超临界二氧化碳(S-CO_(2))被认为是一种很有前景的压裂液,相比于水基压裂液由于其具有更高的压裂能力而备受关注。但在基质渗透率(RMP)相对较高的储层岩石中,将超临界二氧化碳... 水力压裂是非常规能源开发中的一种高效储层改造方法,近年来超临界二氧化碳(S-CO_(2))被认为是一种很有前景的压裂液,相比于水基压裂液由于其具有更高的压裂能力而备受关注。但在基质渗透率(RMP)相对较高的储层岩石中,将超临界二氧化碳用于压裂会出现较高的滤失。本文通过离散裂缝网络(DFN)方法对考虑天然裂缝系统的不同储层进行了模拟,对用水压裂(WF)和用S-CO_(2)压裂(SCF)在不同岩石基质渗透率储层中的适用性及压裂能力进行了模拟研究。与常用的水基压裂液相比,在等同条件下S-CO_(2)的黏度和密度较低,更容易使储层岩石破裂并生成更为复杂的裂缝网络。但是在岩石基质渗透率相对较高的储层中,裂缝不断扩展会导致S-CO_(2)滤失量的不断加剧,严重影响裂缝流体压力的提升,并进一步影响到裂缝的扩展。数值模拟结果也呈现了压裂期间裂缝长度增长趋势出现近水平发展拐点,而这一现象恰恰反映流体滤失对裂缝扩展的影响。在这种情况下继续提高压裂液注入速度可以缩短压裂时间,从而有效降低滤失对压裂的影响。计算结果清楚地表明了岩石基质渗透率的重要性,这一结果可以直接用于S-CO_(2)压裂适用性及生产能力的理论指导。 展开更多
关键词 超临界二氧化碳 储层压裂 岩石基质渗透率 压裂液滤失 位移间断边界元方法
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CO_(2)干法压裂用支化硅氧烷及含氟聚合物类增稠剂研究现状与应用进展
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作者 杜代军 李金涛 +2 位作者 蒲万芬 赵金洲 熊颖 《石油与天然气化工》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期62-72,共11页
近年来,CO_(2)干法压裂技术作为一种新型无水压裂技术已成为致密油气藏开发的重要研究方向。经调研发现,CO_(2)干法压裂技术尚未成熟,主要是因液态或超临界CO_(2)黏度低而存在滤失量大、携砂性能差等问题,需要加入增稠剂来提高CO_(2)的... 近年来,CO_(2)干法压裂技术作为一种新型无水压裂技术已成为致密油气藏开发的重要研究方向。经调研发现,CO_(2)干法压裂技术尚未成熟,主要是因液态或超临界CO_(2)黏度低而存在滤失量大、携砂性能差等问题,需要加入增稠剂来提高CO_(2)的黏度。针对硅氧烷类增稠剂需借助大量助溶剂、其他增稠剂而增稠效果不理想、温度压力适应性差等问题,从增稠机理和增稠特性两方面概述了目前支化硅氧烷类(不使用或少量使用助溶剂)及含氟类增稠剂CO_(2)压裂液增稠剂的研究进展,并在增稠特性部分综述了这两类增稠剂的结构特征和性能特点。其次,对国内相关液态CO_(2)和超临界CO_(2)干法压裂技术现场应用进行综述。最后,分别从增稠机理、增稠性能和现场应用方面对干法压裂CO_(2)增稠剂及其压裂液体系未来的研究方向进行了展望。 展开更多
关键词 干法压裂 超临界co_(2) 增稠剂 压裂液
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阳春沟区块页岩气超临界CO_(2)增能压裂研究与应用
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作者 余前港 荣双 +4 位作者 毛国扬 崔连文 彭根博 向传刚 王旭 《石油与天然气化工》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期77-83,共7页
目的目前,超临界CO_(2)压裂应用前景广阔,为更好地指导现场应用,亟需明确超临界CO_(2)压裂的起裂压力和裂缝扩展规律。方法考虑压裂过程温度变化对CO_(2)物性的影响以及岩石中的热应力作用,建立热流固耦合超临界CO_(2)压裂模型。探究了... 目的目前,超临界CO_(2)压裂应用前景广阔,为更好地指导现场应用,亟需明确超临界CO_(2)压裂的起裂压力和裂缝扩展规律。方法考虑压裂过程温度变化对CO_(2)物性的影响以及岩石中的热应力作用,建立热流固耦合超临界CO_(2)压裂模型。探究了水平应力差、天然裂缝逼近角以及CO_(2)注入温度对裂缝起裂的影响。结果在阳春沟Y井开展的现场试验表明:与水力压裂相比,超临界CO_(2)压裂可以明显降低裂缝起裂压力,即使在高水平应力差下,仍可以获得复杂的裂缝形态;天然裂缝逼近角增大,起裂压力随之增大,裂缝复杂程度增加;CO_(2)注入温度与地层温差越大,热应力作用越明显,裂缝形态越复杂。结论现场应用显示注入前置超临界CO_(2)可以有效降低起裂压力,有利于提高后续水力压裂的缝内净压力,增强储层改造效果。 展开更多
关键词 超临界co_(2)压裂 热流固多场耦合 热应力 相场模型 阳春沟区块
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超临界CO_(2)压裂液对页岩储层支撑剂悬浮性能的影响因素分析
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作者 李强 王福玲 +4 位作者 李庆超 赵旭亮 刘永莉 谢庆宾 王彦玲 《油气与新能源》 2024年第4期76-83,共8页
超临界CO_(2)压裂液的极低表观黏度导致了低携砂悬砂、漏失严重和压裂效果弱等诸多缺陷。针对超临界CO_(2)的上述缺陷,设计并合成了一种能显著提高CO_(2)压裂液黏度的增稠剂,并探索了不同地质条件(储层温度和储层压力)和化学剂等因素对C... 超临界CO_(2)压裂液的极低表观黏度导致了低携砂悬砂、漏失严重和压裂效果弱等诸多缺陷。针对超临界CO_(2)的上述缺陷,设计并合成了一种能显著提高CO_(2)压裂液黏度的增稠剂,并探索了不同地质条件(储层温度和储层压力)和化学剂等因素对CO_(2)悬砂性能的影响,同时揭示了超临界CO_(2)压裂液的悬砂机理。研究结果表明:较高含量的增稠剂不仅能够增加压裂液黏度,同时也能改善CO_(2)压裂液对颗粒的悬砂能力,0.5%(质量分数)的增稠剂可使CO_(2)压裂液黏度增大至3.2mPa·s,静置20 s的砂砾沉降量为0.5 g,沉降量低于纯CO_(2)压裂液(其表观黏度为0.04 mPa·s)时的1.7 g。此外,储层压力的升高也有助于提升超临界CO_(2)对颗粒的悬砂性能,而升高储层温度会降低超临界CO_(2)压裂液黏度和悬砂能力,此现象主要归因于超临界CO_(2)压裂液体系中微观网格密度的变化。通过以上研究,可为页岩储层的高效开采和超临界CO_(2)的应用提供切实有效的途径和方案。 展开更多
关键词 油气开采 油气采收率 页岩储层改造 超临界co_(2)压裂 携砂悬砂
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裂缝内CO_(2)压裂液相态分布特征的数值模拟研究 被引量:1
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作者 徐智颢 杜博 李东东 《中国资源综合利用》 2024年第4期41-43,共3页
CO_(2)干法压裂工艺利用纯液态CO_(2)进行携砂压裂施工,对储层进行改造,该技术已实现大量现场应用。但是,CO_(2)压裂液在裂缝内的相态分布尚未进行系统的研究。运用流体模拟软件,建立二维裂缝的物理模型,分析CO_(2)压裂液在造缝过程中... CO_(2)干法压裂工艺利用纯液态CO_(2)进行携砂压裂施工,对储层进行改造,该技术已实现大量现场应用。但是,CO_(2)压裂液在裂缝内的相态分布尚未进行系统的研究。运用流体模拟软件,建立二维裂缝的物理模型,分析CO_(2)压裂液在造缝过程中的相态分布。研究结果表明,在造缝过程中,CO_(2)压裂液以液态CO_(2)和超临界CO_(2)两种相态存在,并且以超临界CO_(2)的分布为主;CO_(2)压裂液充满裂缝时,随着测点与井口距离的增加,CO_(2)温度先增加,然后趋于稳定;CO_(2)压裂液进入裂缝内,压裂施工完成20 min时,裂缝内CO_(2)的温度达到地层温度;地层温度越低,液态CO_(2)吸热越慢,达到超临界相态所需时间越长,超临界CO_(2)分布区距离缝口越远。 展开更多
关键词 裂缝 co_(2)压裂液 相态 分布特征 数值模拟 液态co_(2) 超临界co_(2) 干法压裂
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低渗透储层超临界CO_(2)压裂裂缝起裂与扩展机制研究进展
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作者 刘书源 朱万成 +1 位作者 刘赫洋 刘亚宁 《有色金属(矿山部分)》 2024年第6期70-83,共14页
为解决传统水力压裂在煤层气和页岩气开采中带来的环境和地层损害问题,超临界CO_(2)(SC-CO_(2))压裂技术凭借低黏度、高扩散性及无水特性,逐渐成为一种有效替代方案。通过综述实验与数值模拟的最新进展,探讨了该技术在裂缝起裂与扩展中... 为解决传统水力压裂在煤层气和页岩气开采中带来的环境和地层损害问题,超临界CO_(2)(SC-CO_(2))压裂技术凭借低黏度、高扩散性及无水特性,逐渐成为一种有效替代方案。通过综述实验与数值模拟的最新进展,探讨了该技术在裂缝起裂与扩展中的作用机制,重点分析了裂缝起裂压力、扩展模式及其影响因素。研究结果表明,超临界CO_(2)压裂能够在较低起裂压力下形成复杂的裂缝网络,且应力状态、温度以及天然裂缝等因素对裂缝的起裂和扩展产生显著影响。并针对现有研究在精确模拟CO_(2)流动、相变效应及其与天然裂缝相互作用的复杂影响方面存在的不足,提出了优化建议与未来展望,以期为超临界CO_(2)压裂技术的优化升级与广泛应用提供理论支持和实践指导。 展开更多
关键词 无水压裂技术 超临界co_(2)压裂 起裂压力 裂缝扩展 裂缝形态
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固体氧化物燃料电池和分部加热式S-CO_(2)循环联合发电系统设计与分析
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作者 马悦 王哲 +3 位作者 曹梦龙 姜悦茂 纪玉龙 韩凤翚 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第19期7706-7716,I0018,共12页
固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell,SOFC)与余热回收相结合可进一步提高系统能量转换效率。该文设计一种SOFC与分部加热式超临界二氧化碳(partial heating supercritical CO_(2)Brayton cycle,PHSCBC)动力循环集成系统,SOFC系... 固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell,SOFC)与余热回收相结合可进一步提高系统能量转换效率。该文设计一种SOFC与分部加热式超临界二氧化碳(partial heating supercritical CO_(2)Brayton cycle,PHSCBC)动力循环集成系统,SOFC系统的出口废气作为高温热源,驱动PHSCBC进行联合发电。建立系统的电化学模型和热力学模型,对系统的能量和(火用)进行综合评价,并通过参数分析,研究汽碳比、燃料流量、压缩机进口温度和压力以及夹点温差对联合发电系统性能的影响。对系统性能进行优化,发现当系统燃料流量为0.54 mol/s、空气流量为6.19 mol/s,可达到净发电功率、发电效率、(火用)效率分别为260.08 kW、61.20%、56.54%,其中提高燃料流量将显著提高系统发电效率。所提出的混合系统具有高效、低成本和清洁的发电和供热性能,是一种具有实际应用前景的先进能量转换技术。 展开更多
关键词 固体氧化物燃料电池 分部加热式S-co_(2)动力循环 联合发电 余热回收 性能优化
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超临界CO_(2)海底管道材料设计研究
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作者 李晔 朱加祥 +3 位作者 付现桥 陈紫苑 李子茂 刘振雷 《电焊机》 2024年第4期98-103,共6页
随着CO_(2)海底封存技术的势在必行,海底超临界CO_(2)输送管道应用应运而生。为指导海底超临界CO_(2)管道的设计,通过分析超临界CO_(2)腐蚀性确定海底管道的腐蚀裕量,通过分析海底管道的特殊安装方式及服役特点结合超临界CO_(2)的泄压特... 随着CO_(2)海底封存技术的势在必行,海底超临界CO_(2)输送管道应用应运而生。为指导海底超临界CO_(2)管道的设计,通过分析超临界CO_(2)腐蚀性确定海底管道的腐蚀裕量,通过分析海底管道的特殊安装方式及服役特点结合超临界CO_(2)的泄压特性,得出钢管的强度、硬度、塑性变形、韧性等力学性能设计指标。同时建立了超临界CO_(2)海底管道断裂控制计算方法,并指出现有方法存在的问题及后续的研究重点。 展开更多
关键词 超临界co_(2) 韧性断裂 海底管道 力学性能
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超临界CO_(2)压裂井筒流动规律及影响因素研究
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作者 花靖 蒋秀 +2 位作者 于超 谷成林 解辉 《安全、健康和环境》 2024年第10期11-19,共9页
当前,超临界CO_(2)压裂过程中井筒内的温度、压力影响参数敏感性分析和影响程度定量化表征尚未有系统性研究。首先开展CO_(2)物性参数、压力场和温度场的相互耦合关系研究,构建了井筒内非稳态温度-压力耦合计算模型。然后运用计算模型... 当前,超临界CO_(2)压裂过程中井筒内的温度、压力影响参数敏感性分析和影响程度定量化表征尚未有系统性研究。首先开展CO_(2)物性参数、压力场和温度场的相互耦合关系研究,构建了井筒内非稳态温度-压力耦合计算模型。然后运用计算模型对施工参数开展了敏感性分析和影响程度定量评价研究,结果表明:排量和绝对粗糙度与温度、压力呈现负相关性;注入温度、注入压力、管径与井筒内温度、压力呈现正相关性;地温梯度与井筒内温度呈现正相关性,但对井筒内压力基本上没有影响;井底温度的主要影响参数依次为排量、注入温度、管径,井底压力的主要影响参数依次为排量、注入压力、绝对粗糙度。研究成果对于CO_(2)压裂设计优化及现场施工具有重要指导意义。 展开更多
关键词 超临界co_(2) 压裂 流动规律 非稳态 敏感性分析 正交试验
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超临界CO_(2)强化页岩气开采及地质封存一体化研究进展与展望 被引量:34
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作者 卢义玉 周军平 +6 位作者 鲜学福 汤积仁 周雷 姜永东 夏彬伟 王香增 康勇 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第6期60-73,共14页
为了解决我国页岩气开发过程中使用水基压裂液造成的耗水量大和储层伤害等问题,提出了超临界CO_(2)强化页岩气高效开发及地质封存一体化(CO_(2)-ESGR)的技术思路;从超临界CO_(2)压裂、CO_(2)与CH4竞争吸附及CO_(2)-水-页岩的相互作用着... 为了解决我国页岩气开发过程中使用水基压裂液造成的耗水量大和储层伤害等问题,提出了超临界CO_(2)强化页岩气高效开发及地质封存一体化(CO_(2)-ESGR)的技术思路;从超临界CO_(2)压裂、CO_(2)与CH4竞争吸附及CO_(2)-水-页岩的相互作用着手,研究了超临界CO_(2)压裂裂缝扩展规律、CO_(2)驱替CH4热力学与动力学原理,以及CO_(2)提高页岩气采收率和CO_(2)地质封存的机理;然后,对CO_(2)-ESGR技术全生命周期碳排放进行了分析,进而对CO_(2)-ESGR技术做出了展望。研究结果表明:①超临界CO_(2)压裂在页岩气储层中起裂压力更低,能够形成更复杂的裂缝网络;②CO_(2)在页岩中的吸附能力和吸附有序性远高于CH4,可以有效置换出CH4,进而提高页岩气的采收率;③页岩储层具备规模化封存CO_(2)的巨大潜力,封存机理主要包括吸附和矿化反应封存,选择合适的储层,CO_(2)封存量可以抵消页岩气开发与利用全生命周期的CO_(2)排放量,从而实现页岩气开发与利用全过程CO_(2)零排放甚至负排放;④今后,需研发绿色环保的CO_(2)增稠剂或者CO_(2)物理增黏技术,以提高CO_(2)携砂能力,进一步揭示CO_(2)在页岩储层中的物理、化学封存机制,同时推进CO_(2)-ESGR技术在煤层气、地热等其他非常规能源高效开发及CO_(2)封存领域的应用。结论认为,CO_(2)-ESGR技术为我国非常规油气、地热资源绿色高效开发开辟了一条新途径,该技术能够助力我国2030年碳达峰和2060年碳中和战略目标的实现。 展开更多
关键词 页岩气 超临界co_(2)压裂 co_(2)地质封存 竞争吸附 co_(2)提高页岩气采收率 碳达峰 碳中和
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超临界CO_(2)致煤岩力学特性弱化与破裂机理 被引量:17
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作者 梁卫国 贺伟 阎纪伟 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第7期2557-2568,共12页
含煤地层中含有大量的煤系气资源,高效开采煤系气资源对非常规油气资源开发利用与能源革命具有重要意义与价值。含煤地层中煤层与其他岩层叠置发育,增加了煤系气开采的难度。在实验室进行了超临界CO_(2)(ScCO_(2))对含煤地层中的砂岩、... 含煤地层中含有大量的煤系气资源,高效开采煤系气资源对非常规油气资源开发利用与能源革命具有重要意义与价值。含煤地层中煤层与其他岩层叠置发育,增加了煤系气开采的难度。在实验室进行了超临界CO_(2)(ScCO_(2))对含煤地层中的砂岩、煤样长时浸泡作用实验及其力学变化特征的研究,并结合显微CT扫描,研究了水力压裂、液态CO_(2)压裂和ScCO_(2)压裂煤体后的裂缝分布特征,揭示了煤样、砂岩在液态CO_(2)与ScCO_(2)压裂时的破裂特征及裂纹扩展控制机理。研究结果表明:①ScCO_(2)浸泡对煤体力学特性弱化作用强于其对顶板砂岩力学特性的弱化。ScCO_(2)浸泡15,30到60 d后,砂岩单轴抗压强度分别降低了9.10%,21.97%和48.93%,砂岩的弹性模量分别减小了12.70%,18.82%和27.19%。ScCO_(2)浸泡作用20 d后,弱黏煤、1/3焦煤、贫瘦煤和无烟煤的单轴抗压强度分别降低65.25%,45.24%,56.02%和67.94%,弹性模量分别降低65.87%,52.50%,57.14%和65.91%。②煤体吸附CO_(2)后膨胀变形导致其表面能减小,ScCO_(2)对煤中有机物的萃取及其进入煤体微小孔裂隙内部导致煤体的孔隙压力增大,CO_(2)与水结合形成碳酸对煤中矿物的溶解是导致煤体力学强度降低的主要因素。③含煤地层中ScCO_(2)压裂优于水力压裂。ScCO_(2)能够大幅降低煤体、岩体的力学强度,减小煤体、岩体的破裂压力;CO_(2)分子能够进入到煤体、岩体的裂隙尖端,加速煤岩体的损伤破坏,并形成多分叉、高曲折度、扩展距离远的复杂裂缝网络结构。 展开更多
关键词 含煤地层 力学特性 co_(2)致裂 裂纹扩展 超临界co_(2)
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