超临界CO2压裂基础

超临界CO2压裂是近年来迅速发展的一种非常规油气储层改造增产新方法。全书共九章，系统总结了作者及其研究团队在超临界CO2压裂基础理论研究方面的近期新成果，覆盖了超临界CO2压裂技术中喷射压裂井筒流动与控制、射流破岩与孔内增压、压裂起裂机理、支撑剂输送和现场应用实例等内容，以图表、数据等形式，生动地阐述了超临界CO2压裂技术各个环节相关的基础理论。本书可供从事储层压裂改造，碳捕集、利用与封存及其他石油工程领域相关专业的高等院校师生、科研人员和工程技术人员参考。超临界CO2压裂是近年来迅速发展的一种非常规油气储层改造增产新方法。全书共九章，系统总结了作者及其研究团队在超临界CO2压裂基础理论研究方面的近期新成果，覆盖了超临界CO2压裂技术中喷射压裂井筒流动与控制、射流破岩与孔内增压、压裂起裂机理、支撑剂输送和现场应用实例等内容，以图表、数据等形式，生动地阐述了超临界CO2压裂技术各个环节相关的基础理论。
本书可供从事储层压裂改造，碳捕集、利用与封存及其他石油工程领域相关专业的高等院校师生、科研人员和工程技术人员参考。

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