超临界CO2压裂基础

目录丛书序前言**章 超临界CO2流体物理性质及参数计算 1**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**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**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**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**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**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**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**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**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