超临界二氧化碳(SC-CO2)压裂技术可以有效解决页岩膨胀和水资源缺乏等问题，是一种很有前景的页岩气开发技术。本文首次开展了页岩SC-CO2压裂模拟实验，与水力压裂相比，使用SC-CO2作为压裂液可将启动裂缝所需的压力降低50%以上，这种减少是由于使用SC-CO2增加了渗透和孔隙压力效应。高能CT扫描记录了裂缝形态，CT扫描显示SC-CO2诱导裂缝为不规则多裂缝。与水力压裂形成的裂缝相比，这些数量众多的弯曲裂缝更容易诱发页岩次生裂缝，并与天然裂缝和层理连接形成复杂的裂缝网络，用SC-CO2作为压裂液可以提高裂缝导流能力，从而提高页岩气产量。





图1 用于压裂实验的系统示意图





图2 使用不同压裂液试样的CT扫描图像（标记：1#为水力压裂的页岩样品，2#为L-CO2压裂的页岩，3#为SC-CO2压裂的页岩裂缝）







图3 数字X射线扫描显示(a)水力压裂和(b) SC-CO2压裂造成的裂缝

超临界二氧化碳(SC-CO2)压裂技术可以有效解决页岩膨胀和水资源缺乏等问题，是一种很有前景的页岩气开发技术。本文首次开展了页岩SC-CO2压裂模拟实验，与水力压裂相比，使用SC-CO2作为压裂液可将启动裂缝所需的压力降低50%以上，这种减少是由于使用SC-CO2增加了渗透和孔隙压力效应。高能CT扫描记录了裂缝形态，CT扫描显示SC-CO2诱导裂缝为不规则多裂缝。与水力压裂形成的裂缝相比，这些数量众多的弯曲裂缝更容易诱发页岩次生裂缝，并与天然裂缝和层理连接形成复杂的裂缝网络，用SC-CO2作为压裂液可以提高裂缝导流能力，从而提高页岩气产量。





图1 用于压裂实验的系统示意图





图2 使用不同压裂液试样的CT扫描图像（标记：1#为水力压裂的页岩样品，2#为L-CO2压裂的页岩，3#为SC-CO2压裂的页岩裂缝）







图3 数字X射线扫描显示(a)水力压裂和(b) SC-CO2压裂造成的裂缝