超臨界CO2壓裂是近年來迅速發(fā)展的一種非常規(guī)油氣儲層改造增產(chǎn)新方法。全書共九章，系統(tǒng)總結(jié)了作者及其研究團隊在超臨界CO2壓裂基礎(chǔ)理論研究方面的最新成果，覆蓋了超臨界CO2壓裂技術(shù)中噴射壓裂井筒流動與控制、射流破巖與孔內(nèi)增壓、壓裂起裂機理、支撐劑輸送和現(xiàn)場應(yīng)用實例等內(nèi)容，以圖表、數(shù)據(jù)等形式，生動地闡述了超臨界CO2壓裂技術(shù)各個環(huán)節(jié)相關(guān)的基礎(chǔ)理論。
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目錄
叢書序
前言
第一章 超臨界CO2流體物理性質(zhì)及參數(shù)計算 1
第一節(jié) CO2的熱物理性質(zhì) 1
一、CO2的基本物理性質(zhì) 1
二、CO2的相態(tài) 2
三、超臨界CO2流體特性 3
第二節(jié) 超臨界CO2流體密度特性 5
一、P-R氣體狀態(tài)方程 6
二、S-W氣體狀態(tài)方程 8
三、誤差分析 13
四、CO2、N2、空氣密度對比 14
第三節(jié) 超臨界CO2黏度與導(dǎo)熱系數(shù)特性 15
一、CO2黏度求解及誤差分析 16
二、CO2導(dǎo)熱系數(shù)求解及誤差分析 18
三、CO2、N2、空氣黏度對比 19
第四節(jié) 超臨界CO2流體其他物理性質(zhì) 20
一、CO2定壓比熱容 21
二、CO2定容比熱容 22
三、CO2焦耳-湯姆孫系數(shù) 23
參考文獻 24
第二章 超臨界CO2噴射壓裂井筒流動與控制 25
第一節(jié) CO2管流摩阻特性 25
一、管流模型建立 25
二、模型求解與驗證 29
三、CO2管流摩阻計算 33
第二節(jié) CO2井筒流動與傳熱數(shù)學(xué)模型 40
一、井筒流動與傳熱數(shù)學(xué)模型建立 40
二、模型對比與驗證 44
第三節(jié) 井筒流動傳熱機理 48
一、井筒流動溫壓作用機制 48
二、井筒熱阻的影響 48
三、熱量源匯項的影響 51
四、CO2井筒流動與傳熱關(guān)鍵參數(shù)影響規(guī)律 53
參考文獻 56
第三章 超臨界CO2射流及破巖特性 58
第一節(jié) 超臨界CO2射流特性 58
一、射流沖擊模型建立 58
二、超臨界CO2射流沖擊流場特性 61
三、超臨界CO2射流關(guān)鍵參數(shù)影響規(guī)律 64
第二節(jié) 超臨界CO2射流破巖特性試驗 67
一、射流破巖試驗裝置 67
二、人造巖心破巖試驗 69
三、天然巖心破巖試驗 72
四、超臨界CO2射流與水射流破巖特性對比 76
參考文獻 80
第四章 超臨界CO2磨料射流特性 82
第一節(jié) 超臨界CO2射流顆粒攜帶特性 82
一、磨料射流顆粒攜帶模型建立 82
二、數(shù)值模擬方案 88
三、顆粒攜帶關(guān)鍵參數(shù)影響規(guī)律 89
第二節(jié) 超臨界CO2磨料射流噴嘴外流場特征 96
一、磨料射流外流場模型建立 97
二、數(shù)值模擬方案 100
三、外流場關(guān)鍵參數(shù)影響規(guī)律 100
第三節(jié) 超臨界CO2磨料射流噴嘴結(jié)構(gòu)優(yōu)化 108
一、前混合超臨界CO2磨料射流噴嘴結(jié)構(gòu)優(yōu)化 109
二、后混合超臨界CO2磨料射流噴嘴結(jié)構(gòu)優(yōu)化 113
三、超臨界CO2磨料射流結(jié)構(gòu)分析 117
參考文獻 120
第五章 超臨界CO2噴射壓裂孔內(nèi)增壓機理 122
第一節(jié) 超臨界CO2噴射壓裂孔內(nèi)流場特性模擬 123
一、噴射壓裂孔內(nèi)流場模型建立與求解 123
二、孔內(nèi)流場特性 124
三、超臨界CO2噴射壓裂孔內(nèi)增壓機理 129
四、超臨界CO2射流與水射流孔內(nèi)增壓效果對比 130
五、孔內(nèi)增壓關(guān)鍵參數(shù)影響規(guī)律 132
第二節(jié) 超臨界CO2噴射壓裂孔內(nèi)增壓試驗 137
一、試驗方案與流程 137
二、關(guān)鍵參數(shù)影響規(guī)律 139
第三節(jié) 超臨界CO2噴射壓裂環(huán)空密封機理 146
一、噴射壓裂環(huán)空密封模型建立 146
二、環(huán)空密封機理及關(guān)鍵參數(shù)影響規(guī)律 148
參考文獻 155
第六章 超臨界CO2壓裂起裂機理 157
第一節(jié) 超臨界CO2與儲層巖石相互作用機制 157
一、超臨界CO2與巖石作用試驗裝置和材料 157
二、試驗流程和方案 159
三、超臨界CO2與巖石相互作用特性 161
第二節(jié) 基于微CT的裂縫定量分析方法 172
一、超臨界CO2壓裂試驗裝置 172
二、基于壓裂巖心的微CT分析方法 175
第三節(jié) 不同流體壓裂誘導(dǎo)裂縫特性定量化分析 179
一、試驗材料與方案 180
二、不同流體致裂縫網(wǎng)定量化特性 180
第四節(jié) 超臨界CO2壓裂裂縫擴展特性 189
一、三軸壓裂試驗裝置和方案 189
二、關(guān)鍵參數(shù)對裂縫擴展的影響規(guī)律 193
參考文獻 204
第七章 超臨界CO2井筒攜砂規(guī)律 207
第一節(jié) 超臨界CO2井筒攜砂數(shù)值模擬 207
一、井筒攜砂模型建立 207
二、井筒攜砂關(guān)鍵參數(shù)影響規(guī)律 211
第二節(jié) 超臨界CO2井筒攜砂試驗 218
一、超臨界CO2攜砂試驗裝置 218
二、試驗材料與方案 219
三、試驗結(jié)果分析 224
參考文獻 233
第八章 超臨界CO2縫內(nèi)攜砂規(guī)律 234
第一節(jié) 平直裂縫超臨界CO2縫內(nèi)攜砂規(guī)律 234
一、平直裂縫攜砂模型建立 234
二、縫內(nèi)攜砂特性 241
三、平直裂縫攜砂關(guān)鍵參數(shù)影響規(guī)律 245
四、無因次平衡高度預(yù)測模型 250
第二節(jié) 復(fù)雜裂縫超臨界CO2攜砂規(guī)律 254
一、復(fù)雜裂縫攜砂模型建立 255
二、復(fù)雜裂縫攜砂特性 259
三、復(fù)雜裂縫攜砂關(guān)鍵參數(shù)影響規(guī)律 261
第三節(jié) 超臨界CO2縫內(nèi)攜砂機理 267
一、數(shù)值模型建立 267
二、支撐劑輸送機理 271
參考文獻 276
第九章 超臨界CO2壓裂現(xiàn)場應(yīng)用及存在的問題 278
第一節(jié) 試驗井概況 278
第二節(jié) 施工方案及步驟 278
一、壓裂方式及要求 278
二、管柱結(jié)構(gòu) 279
三、施工工藝 279
四、壓裂施工工具與裝備 280
五、壓裂施工主要工序 281
第三節(jié) 試驗結(jié)果分析 281
第四節(jié) 超臨界CO2壓裂存在的主要問題及對策 284
一、存在的主要問題 284
二、解決對策 286
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