超临界CO2压裂诱导裂缝机理研究综述

超临界二氧化碳(SC-CO2)压裂改造非常规储层具有提高油气产量、储层无污染、节约水资源、埋存CO2等优点,受到了工业界和学术界的广泛关注.本文综述了目前室内SC-CO2压裂实验方法、裂缝起裂扩展特征与机理,以及存在的问题并给出建议.SC-CO2与岩石的"热(T)—流(H)—力(M)—化(C)"多场耦合作用机理为诱导应力和弱化断裂性质两方面.诱导应力方面包括:SC-CO2低黏度和高扩散性导致的孔隙压力场和热应力场,共同降低有效应力并诱发天然裂缝的剪切破坏(TH-M);SC-CO2相变释放的能量以冲击载荷和热应力的形式促进裂缝动态扩展(TH-M).弱化断裂性质方面包括:零表面张力的SC-CO2可进入微裂纹尖端,降低裂缝扩展所需的缝内净压力(H-M);SC-CO2吸附在微裂纹表面,降低裂缝失稳扩展所需的临界应力(C-M).因此,SC-CO2压裂易于形成以I-II混合型破坏为主的多裂缝,适合改造裂缝性致密储层.未来应积极开展SC-CO2三维裂缝扩展实验模拟,进行裂缝特征重构和定量评价,利用理论模型和数值模拟研究方法,实现研究尺度的升级,加快SC-CO2压裂工业应用进程.