CO_(2)前置注入对页岩压裂裂缝形态和岩石物性的影响

摘要

页岩气藏CO_(2)蓄能压裂过程中,前置注入的超临界CO_(2)溶于地层水或滑溜水会形成弱酸性的CO_(2)水溶液。为了明晰前置注入的超临界CO_(2)的化学溶蚀效应对于后续页岩气储层压裂裂缝扩展及岩石物性的潜在影响,采用一套小尺寸真三轴压裂模拟系统,对含方解石充填天然裂缝的页岩开展了地层温度压力条件下压裂模拟实验;结合声发射监测和CT扫描,研究了CO_(2)水溶液作用下的岩石破裂机制;进而通过水岩作用实验定量评价了岩石性质的改变情况。研究结果表明:(1)在较高水平应力差下(8 MPa),滑溜水不易使高强度胶结的天然裂缝开启,趋于形成简单缝,声发射事件点主要分布于起裂点附近;(2)CO_(2)水溶液在地层温度压力条件下,对页岩基质和天然裂缝中的钙质充填矿物存在溶蚀作用(0.5 h即可发生),并且随着温度和时间的增加,溶蚀程度显著增强,使得页岩层理、天然裂缝抗拉强度降低,同时孔隙度和渗透率增大,最终促进页岩层理和天然裂缝的开启、形成复杂的水力裂缝且明显以剪切破裂为主。结论认为,CO_(2)前置注入引发的化学效应有助于提高页岩气水力压裂裂缝的复杂程度和改善储层的岩石物性;超临界CO_(2)前置蓄能压裂技术具有较广阔的应用前景。