基于微裂缝的超临界CO2压裂岩气相互作用地质力学模拟

与水基压裂液相比，非含水压裂液具有提高产量、减少需水量、对环境影响最小化的潜力。超临界CO₂的粘度为水的十分之一，密度接近水，是页岩气和煤层气开采中很有吸引力的水的替代品。为了量化页岩气超临界CO₂压裂过程中的岩气相互作用，本文定义了一个包含流体流动、吸附诱导膨胀应力、固体变形和损伤的地质力学模型，分析了超临界CO₂压裂的潜在优势，包括增强压裂和裂缝扩展，增加页岩富有机质部分吸附甲烷的解吸，以及部分固碳的潜力。模拟结果表明，超临界CO₂压裂在实验中确实具有较低的起裂压力和明显较低的破裂压力，并且与液体CO₂压裂和水压裂相比，超临界CO₂压裂产生的裂缝更加复杂，随着压裂液动态粘度的增加，预测的破裂压力也会增加，这与实验观察结果一致。