第30卷第5期中国海上油气Vol. 30N o. 5 2018年 10 月C H I N A O F F S H O R E O I L A N D G A S Oct. 2018文章编号：1673-1506(2018)05-0109-07 D^OI：10. 11935/j. issn. 1673-1506. 2018. 05. 014超临界二氧化碳对致密砂岩力学特性影响的实验研究$侯冰1宋振云23贾建鹏4苏伟东23王迪5(中国石油大学(北京）油气资源与探测国家重点实验室北京102249;2.中国石油集团川庆钻探工程有限公司钻采工程技术研究院陕西西安710013.中国石油天然气集团有限公司油气藏改造重点实验室-二氧化碳压裂增产研究室陕西西安7016;4.中国石油长庆油田分公司苏里格气田研究中心陕西西安71116;5.中国石化石油勘探开发研究院北京100083侯冰，宋振云，贾建鹏，等.超临界二氧化碳对致密砂岩力学特性影响的实验研究[J].中国海上油气，2018，：30(5):109-110.H O U B i n g,S O N G Z h e n y u n»J I A Jianpeng»et a l. Experimental investigation on mechanical properties of tight sandstone under the effect of SC- C O2[J]. China Offshore Oil and G a s,2018,30(5) ；109-H.摘要超临界二氧化碳压裂改造有利于提高单井产量，但超临界二氧化碳对岩石力学特性的影响规律亟 待室内实验分析。

利用高温高压岩石三轴仪对致密砂岩开展超临界二氧化碳作用下岩石力学特性测试实 验，研究超临界二氧化碳、水等饱和流体作用效果及超临界二氧化碳作用下不同温度、围压和孔压对致密砂 岩弹性模量、抗压强度、泊松比和脆性指数的影响规律。

实验结果表明：相比无孔隙流体和饱和水，饱和超临 界二氧化碳时砂岩抗压强度和弹性模量明显降低；和超临界二氧化碳时，温度升高时致密砂岩岩样的抗压 强度和杨氏模量增大、泊松比和脆性指数减小，围压增大时致密砂岩岩样的抗压强度和杨氏模量先减小后增 大、泊松比先稍有增大后明显减小、脆性指数先稍有减小后大幅降低，孔压增大时致密砂岩岩样的抗压强度、杨氏模量和脆性指数减小、泊松比增大。

本文研究结果对于超临界二氧化碳压裂施工参数设计具有一定指 导意义。

关键词超临界二氧化碳；致密砂岩；石力学特性；响因素；裂中图分类号：T E357. 3 文献标识码：AExperimental investigation on mechanical properties of tightsandstone under the effect of SC-CO2HOU Bing1SONG Zhenyun2,3JIA Jianpeng4SU W e id o n g WANG Di5(1. State K ey Laboratory o f Petroleum Resources and Prospecting in China U niversity o f P etroleum，B eijin g\Q2249，China;2. DriUin〇Productiss Engineering Technology Institute n Chuanqing D rilling jlngineerinp Company l^imited ^C N P C, X i^ Shaanxi710016, C hina；3. D epartm ent o f C02F racturing S tim u la tio n，K ey Laboratory o f Reservoir S tim u la tio n，PetroC hina，X i’a n，S h a a n x i 71001，C hina;4. S u lig e R esearch C e n te r，Chan g q in g O il f i e l d C o m p a n y，，X i’a n，S h a a n x i ，C h i n a;.S IN O P E C P etro leu m E x p lo ra tio n a n d P roduction R esearch I n s titu te，B e ijin g10003，C hina)Abstract：Supercritical carbon dioxide (SC-CO2)fracturing stimulation is conducive to improving single well production,but the effects of SC-CO2on rock mechanical properties are urgently needed for indoor ex­perimental analysis.High temperature and high pressure (H T H P)rock triaxial apparatus was used to test the mechanical properties of rock samples from the tight sandstone of Sulige gas field under the effects of*国家自然科学基金面上项目“深部裂缝性储层大斜度井水力裂缝非平面扩展机理研究（编号：5157426”、中国石油科技创新基金研究项目“深层致密储层地质-钻完井-压裂改造一体化评价方法（编号：20181>5007-0：307)”部分研究成果。

第-作者筒介：侯冰，男，博士，副研究员，主要从事石油工程岩石力学方面的教学与研究工作。

地址：北京市昌平区府学路1号中国石油大学（北京）（邮编：102249) …E-mail: houbing9802@163. c o m。

110中国海上油气2018年10月S C-C02?so a s to study th e effects of satu rated flu id s lik e S C-C02a n d water,a n d to investigate the influ­en ce law s of S C-C02o n elastic m odulus,com pressive strength,Poisson’s ra tio a n d brittleness ind ex o f tight sandstone u n d er d ifferen t tem peratures,con fin in g pressu res a n d pores.T he exp erim en tal results show th at co m p a red w ith p orou s flu id-free a n d satu rated water,the com pressive strength a n d elastic m od­u lu s of sandstone a r e significantly red u ced w h en satu rated S C-C02is ap p lied.T he com pressive strength a n d Young?s m od u lu s of tight sandstone sam p les increase,a n d th e P o isso r T s ra tio a n d brittleness in d ex d e­crease w hen the tem p eratu re rises w ith the ap p lication of satu rated S C-C02;w h en the con fin in g p ressu re increases,th e com pressive strength a n d Young?s m od u lu s of tight sandstone sam p les d ecrease firstly a n d th en increase,th e Poisson?s ra tio in creases slightly firstly a n d th en d ecreases significantly,a n d the brittle­ness in d ex d ecreases firstly a n d then d eclin es rapidly;w hen th e p o re p ressu re increases,th e com p ressive strength,Young?s m od u lu s a n d brittleness in d ex of tight sand stone sam p les decrease,a n d th e Poisson?s ra tio increase.T he research results of this p a p er w ill p rovid e gu id an ce fo r p aram eters d esign of S C-C02 fracturing.Key words：S C-C02;tight sandstone；ro ck m ech an ical properties；in flu en cin g factors；fractu rin g中国致密砂岩气资源丰富，对其进行高效勘 探开发有利于能源结构调整。

致密砂岩气藏具有 低渗透率、低孔隙度的特点，常规开采效益较低[1]，但利用超临界二氧化碳流体进行储层压裂 改造有利于提高单井产量。

为了深人探讨超临界 二氧化碳相较于滑溜水、瓜胶等其他压裂液在裂 缝起裂和缝网形态上的优势，就必须研究其对砂 岩性质的改造。

国内外学者针对二氧化碳对岩石力学性质的 影响进行了大量研究。

宋土顺等[3]研究了水热条 件下二氧化碳流体与岩屑长石砂岩的相互作用，发现溶蚀主要发生在砂岩低能位和晶格缺陷位置，形成次生孔隙，同时产生水铝矿和黏土矿物的 次生沉淀物。

Oikawa等[4]实验测试发现在超临界 二氧化碳作用下Berea砂岩的抗压强度、杨氏模量 与泊松比降低；赵仁保等[5]发现二氧化碳溶蚀导 致原生孔隙扩大并产生次生孔隙，使得岩石抗拉 及抗压强度下降，渗透率增加，弹性模量的变化则 较为复杂；朱子涵等[6]发现矿物溶蚀和沉淀作用 是二氧化碳作用下储层岩性改变的直接原因。