页岩气藏超临界CO2 致裂增渗实验装置研制

doi:10.11885/j.issn.1674-5086.2015.02.08.01

摘要/Abstract

摘要：

页岩气储层水力压裂过程会消耗大量的水资源，超临界CO2 由于其兼具气体的流动性和液体的高密度特性，
能够代替清水实施压裂，展示了非常好的应用前景。基于此，提出了超临界CO2 致裂页岩增加储层渗透性的思路，并
自主研制了相应的实验装置。该装置主要由CO2 增压系统、三轴加载与控制系统、油浴温度控制系统、声发射监测系
统等6 部分组成，其轴压控制范围为0∼100 MPa，围压控制范围为0∼15 MPa，最高加热稳定温度为100 ?C，试件尺
寸为100 mm×200 mm。该装置能够对CO2 相态进行精确控制，并对页岩破裂过程应力应变关系、压力、温度、声发
射信号等数据进行实时采集，获取多场（地应力、温度、压力）耦合条件下超临界CO2 致裂过程页岩气储层渗透率动态
变化规律，为超临界CO2 致裂增加页岩气储层渗透率机理的研究提供实验平台。

关键词: 页岩气, 水力压裂, 超临界CO2, 渗透率, 声发射

Abstract:

The process of hydraulic fracturing of shale gas reservoir will consume large amounts of water. Duo to the high density
and diffusivity of gas，supercritical CO2 can replace water as fracturing fluid，showing a very good application prospects.
Based on this，we proposed increasing the permeability of shale gas reservoir with supercritical CO2 fracturing and independently
developed experimental device. The device is mainly composed of the CO2 booster system，triaxial loading and control
system，oil bath temperature control system，acoustic emission system，and its axial pressure control range is 0∼100 MPa，
confining pressure control range is 0∼25 MPa，maximum heating temperature is 100 ?C，specimen size is 100 mm×200 mm.
The apparatus can precisely control CO2 phase and acquire data of shale rupture stress-strain，pressure，temperature，acoustic
emission signals，and can get supercritical CO2-induced shale gas reservoir permeability dynamics of cracking shale process in
multi-field（stress，temperature，pressure）coupling conditions，providing experimental platform for supercritical CO2 fracturing
increasing shale gas reservoir permeability mechanism study.

Key words: shale gas, hydraulic fracturing, supercritical CO2, permeability, acoustic emission

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