水力壓裂提高頁巖氣抽采率的機(jī)理研究.pdf

1、頁巖氣作為一種新的能源,受到國(guó)家的高度重視,在十二五期間專門出臺(tái)了鼓勵(lì)頁巖氣開發(fā)的若干政策,啟動(dòng)了一系列關(guān)鍵性技術(shù)攻關(guān)項(xiàng)目,頁巖氣的開發(fā)與利用正在穩(wěn)步推進(jìn)。論文以四川盆地龍馬溪組頁巖為研究對(duì)象,研究了頁巖的微觀孔隙、裂隙結(jié)構(gòu),頁巖對(duì)甲烷的吸附、解吸、滲流特性,頁巖的力學(xué)性質(zhì),模擬了水力壓裂砂巖的破裂特性,取得的主要成果如下:
　　頁巖中存在大量的孔隙,孔徑范圍涉及大孔、中孔、小孔、微孔四種類型,其中大孔和中孔是滲流的主要通道,小孔

2、和微孔是頁巖中的儲(chǔ)氣空間,大孔占的孔容最大,微孔占的比表面積最大。
　　頁巖對(duì)甲烷的吸附特性可以用Langumuir方程和D-R方程描述,隨著實(shí)驗(yàn)溫度的升高,頁巖對(duì)甲烷的吸附能力降低,Langmuir模型參數(shù)a、b,D-R模型參數(shù)Qn將逐漸減少,同時(shí)溫度敏感系數(shù)CT值減小。
　　頁巖中甲烷解吸實(shí)驗(yàn)表明:隨著溫度的升高,甲烷最終解吸量增加,有利于甲烷分子從頁巖中解吸出來,解吸特性可以用經(jīng)驗(yàn)公式、擴(kuò)散模型與滲流模型來描述。經(jīng)驗(yàn)公

3、式參數(shù)α、擴(kuò)散模型與滲流模型參數(shù)Qd∞隨溫度升高而增大。
　　甲烷在頁巖中的滲流特性與應(yīng)力場(chǎng)、溫度場(chǎng)、孔隙壓力密切相關(guān),實(shí)驗(yàn)表明,在頁巖應(yīng)力-應(yīng)變的初始?jí)好茈A段和彈性階段,滲透率隨軸向有效應(yīng)力增大而減小,在臨近強(qiáng)度點(diǎn)滲透率有小幅度的增大趨勢(shì),試件破壞后產(chǎn)生大量裂隙且貫通,滲透率急劇增加。頁巖滲透率與有效圍壓呈負(fù)指數(shù)關(guān)系。
　　頁巖力學(xué)性質(zhì)實(shí)驗(yàn)研究表明,隨圍壓的增加頁巖的三軸抗壓強(qiáng)度增大,變形特性由脆性向應(yīng)變硬化轉(zhuǎn)變,頁巖破壞