超临界CO2压裂基础
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作者王海柱
出版社科学出版社
ISBN9787030779816
出版时间2024-03
装帧平装
开本其他
定价240元
货号1203234363
上书时间2024-12-02
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丛书序
前言
第一章 超临界CO2流体物理性质及参数计算 1
第一节 CO2的热物理性质 1
一、CO2的基本物理性质 1
二、CO2的相态 2
三、超临界CO2流体特性 3
第二节 超临界CO2流体密度特性 5
一、P-R气体状态方程 6
二、S-W气体状态方程 8
三、误差分析 13
四、CO2、N2、空气密度对比 14
第三节 超临界CO2黏度与导热系数特性 15
一、CO2黏度求解及误差分析 16
二、CO2导热系数求解及误差分析 18
三、CO2、N2、空气黏度对比 19
第四节 超临界CO2流体其他物理性质 20
一、CO2定压比热容 21
二、CO2定容比热容 22
三、CO2焦耳-汤姆孙系数 23
参考文献 24
第二章 超临界CO2喷射压裂井筒流动与控制 25
第一节 CO2管流摩阻特性 25
一、管流模型建立 25
二、模型求解与验证 29
三、CO2管流摩阻计算 33
第二节 CO2井筒流动与传热数学模型 40
一、井筒流动与传热数学模型建立 40
二、模型对比与验证 44
第三节 井筒流动传热机理 48
一、井筒流动温压作用机制 48
二、井筒热阻的影响 48
三、热量源汇项的影响 51
四、CO2井筒流动与传热关键参数影响规律 53
参考文献 56
第三章 超临界CO2射流及破岩特性 58
第一节 超临界CO2射流特性 58
一、射流冲击模型建立 58
二、超临界CO2射流冲击流场特性 61
三、超临界CO2射流关键参数影响规律 64
第二节 超临界CO2射流破岩特性试验 67
一、射流破岩试验装置 67
二、人造岩心破岩试验 69
三、天然岩心破岩试验 72
四、超临界CO2射流与水射流破岩特性对比 76
参考文献 80
第四章 超临界CO2磨料射流特性 82
第一节 超临界CO2射流颗粒携带特性 82
一、磨料射流颗粒携带模型建立 82
二、数值模拟方案 88
三、颗粒携带关键参数影响规律 89
第二节 超临界CO2磨料射流喷嘴外流场特征 96
一、磨料射流外流场模型建立 97
二、数值模拟方案 100
三、外流场关键参数影响规律 100
第三节 超临界CO2磨料射流喷嘴结构优化 108
一、前混合超临界CO2磨料射流喷嘴结构优化 109
二、后混合超临界CO2磨料射流喷嘴结构优化 113
三、超临界CO2磨料射流结构分析 117
参考文献 120
第五章 超临界CO2喷射压裂孔内增压机理 122
第一节 超临界CO2喷射压裂孔内流场特性模拟 123
一、喷射压裂孔内流场模型建立与求解 123
二、孔内流场特性 124
三、超临界CO2喷射压裂孔内增压机理 129
四、超临界CO2射流与水射流孔内增压效果对比 130
五、孔内增压关键参数影响规律 132
第二节 超临界CO2喷射压裂孔内增压试验 137
一、试验方案与流程 137
二、关键参数影响规律 139
第三节 超临界CO2喷射压裂环空密封机理 146
一、喷射压裂环空密封模型建立 146
二、环空密封机理及关键参数影响规律 148
参考文献 155
第六章 超临界CO2压裂起裂机理 157
第一节 超临界CO2与储层岩石相互作用机制 157
一、超临界CO2与岩石作用试验装置和材料 157
二、试验流程和方案 159
三、超临界CO2与岩石相互作用特性 161
第二节 基于微CT的裂缝定量分析方法 172
一、超临界CO2压裂试验装置 172
二、基于压裂岩心的微CT分析方法 175
第三节 不同流体压裂诱导裂缝特性定量化分析 179
一、试验材料与方案 180
二、不同流体致裂缝网定量化特性 180
第四节 超临界CO2压裂裂缝扩展特性 189
一、三轴压裂试验装置和方案 189
二、关键参数对裂缝扩展的影响规律 193
参考文献 204
第七章 超临界CO2井筒携砂规律 207
第一节 超临界CO2井筒携砂数值模拟 207
一、井筒携砂模型建立 207
二、井筒携砂关键参数影响规律 211
第二节 超临界CO2井筒携砂试验 218
一、超临界CO2携砂试验装置 218
二、试验材料与方案 219
三、试验结果分析 224
参考文献 233
第八章 超临界CO2缝内携砂规律 234
第一节 平直裂缝超临界CO2缝内携砂规律 234
一、平直裂缝携砂模型建立 234
二、缝内携砂特性 241
三、平直裂缝携砂关键参数影响规律 245
四、无因次平衡高度预测模型 250
第二节 复杂裂缝超临界CO2携砂规律 254
一、复杂裂缝携砂模型建立 255
二、复杂裂缝携砂特性 259
三、复杂裂缝携砂关键参数影响规律 261
第三节 超临界CO2缝内携砂机理 267
一、数值模型建立 267
二、支撑剂输送机理 271
参考文献 276
第九章 超临界CO2压裂现场应用及存在的问题 278
第一节 试验井概况 278
第二节 施工方案及步骤 278
一、压裂方式及要求 278
二、管柱结构 279
三、施工工艺 279
四、压裂施工工具与装备 280
五、压裂施工主要工序 281
第三节 试验结果分析 281
第四节 超临界CO2压裂存在的主要问题及对策 284
一、存在的主要问题 284
二、解决对策 286
内容摘要
我国页岩油气、煤层气、致密砂岩气等非常规油气资源十分丰富，勘探开发潜力巨大，是我国未来重要的油气接替资源。非常规油气通常需要"千方砂、万方液"的大规模水力压裂储层改造才能实现商业开发，然而压裂过程中需消耗大量水资源，压后反排的流体容易造成环境污染，同时会导致一定程度的储层伤害。探索非常规油气无水压裂新方法意义重大。 超临界 CO2是一种无色、无味、易获得的流体，具有许多独特的物理和化学性质，其密度接近于液体，黏度接近于气体，扩散系数大，表面张力为零。用于储层压裂时，可产生复杂裂缝网络，对储层和环境无污染，且能置换吸附态的甲烷分子，在提高产量和采收率的同时，实现 CO2较为埋存，保护环境。本书从超临界CO2流体物性出发，对超临界CO2的射流特性、携砂特性、管流规律、压裂机理等进行了全面阐述，旨在为从事该领域研究的科技工作者、工程师以及学生提供一本基础理论方面的参考书，为超临界CO2无水压裂技术的发展奠定基础。
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