Die überkritische CO₂-Frakturierung bietet Vorteile wie die Förderung der Bildung komplexer Risse, die Verringerung des Wasserverbrauchs und der Treibhausgasemissionen. Die Viskosität von überkritischem CO₂ ist typischerweise ein bis zwei Größenordnungen niedriger als die der滑溜-Wasser-Frakturflüssigkeit, und deren Filtrationsverlust ist wesentlich größer. Der Filtrationsverlust beeinflusst die Wirksamkeit der überkritischen CO₂-Frakturierung erheblich. Derzeit verwenden Simulationen der überkritischen CO₂-Frakturierung oft vorgegebene Filtrationsverlustraten oder vereinfachte Modelle zur Beschreibung des Frakturflüssigkeitsverlustes, und das Verständnis der Evolutionsregeln der Rissmorphologie unter starker CO₂-Filtration ist noch nicht systematisch genug. In dieser Arbeit wurde basierend auf einem numerischen CO₂-CH₄-Komponentenmodell ein multifunktionales Filtrationsverlusterscheinungsmodell der überkritischen CO₂-Frakturflüssigkeit entwickelt und mittels Filtrationsverlustkoeffizienten in ein Grenzflächenelementmodell der Rissausbreitung integriert, das die physikalischen Eigenschaften von CO₂ berücksichtigt, wodurch die Simulationsgenauigkeit der überkritischen CO₂-Frakturierung verbessert wird. Basierend auf diesem Modell wurde systematisch der Einfluss der Matrixpermeabilität auf die Morphologie von Frakturen bei Einzelschlitzausbreitung, verschiedenen Bauvolumina und unter Vorhandensein natürlicher Risse für überkritische CO₂- und滑溜-Wasser-Frakturierung analysiert und der Permeabilitätswert bestimmt, bei dem die Frakturlänge vergleichbar ist. Die Ergebnisse zeigen, dass die Frakturlänge bei überkritischer CO₂-Frakturierung empfindlicher auf Änderungen der Matrixpermeabilität reagiert als bei滑溜-Wasser-Frakturierung, und dass die überkritische CO₂-Frakturierung besser für die Sanierung von Reservoirs mit niedriger Permeabilität geeignet ist. Bei den festgelegten Simulationsparametern überschreitet die Matrixpermeabilität von (0,49~3,00)×10^-6 μm² die Frakturlänge der滑溜-Wasser-Frakturierung die der überkritischen CO₂-Frakturierung, wodurch letztere ihren Längenüberlegenheit verliert. Die Permeabilitätsgrenze der Matrix wird durch die kumulative Injektionsmenge nicht wesentlich beeinflusst, jedoch führen eine Verringerung des Bauvolumens und das Vorhandensein natürlicher Risse zu einer Verringerung dieses Grenzwerts. Diese Arbeit stellt eine genaue Charakterisierung des Filtrationsverlustes von überkritischem CO₂ dar und bietet theoretische und methodische Unterstützung für die Auswahl von Zielschichten und die Gestaltung von Bauparametern der überkritischen CO₂-Frakturierung.

Schiefergaslagerstätte;überkritische CO₂-Frakturierung;Filtrationsverlustmodell;Fraktursimulation;Grenzflächenelementmethode;Matrixpermeabilität;natürliche Risse;Bauvolumen