二氧化碳干法压裂技术——应用现状与发展趋势

总结了CO2干法压裂技术的原理、施工工艺、设备要求及技术特点等,并分析了该技术存在的问题和发展趋势。与常规水力压裂技术相比,CO2干法压裂技术具有高返排、对储集层伤害小、增产幅度大等优点。该技术存在的问题包括:液态CO2摩阻高;液态CO2黏度低,悬砂能力和降滤失性能差,不利于压裂造缝;压裂过程中CO2相态变化复杂,难以实现精确的相变预测和控制;压裂设备有待完善,关键设备密闭混砂车存在明显缺陷;缺乏适用于CO2干法压裂的施工参数计算方法。超临界CO2压裂技术具备传统CO2干法压裂技术的全部优点,且增产效果更佳、施工压力小、对混砂车要求更低,是CO2干法压裂技术的发展趋势。     

陆相页岩气层的CO_2压裂技术应用探讨

中国陆相页岩气资源潜力较大。与海相页岩相比,陆相页岩气层具有厚度薄、脆性矿物含量低、黏土矿物含量高、压力低等特点,海相页岩气的开发技术(特别是压裂技术)并不完全适用。为此,针对陆相页岩气层的储层特征和压裂改造难点,分析了CO2泡沫压裂技术、CO2增能压裂技术和液态CO2压裂技术的特点,并在鄂尔多斯盆地中生界延长组长7段页岩气层开展了液态CO2压裂、CO2增能压裂应用试验。结果表明:纯液态CO2在2.0m3/min排量下可压开长7段页岩气层,压后排液迅速,24h后即点火可燃;同时,CO2增能压裂能显著提高压裂液返排速度和返排率,缩短排液周期,有利于陆相页岩气的勘探开发。此外,根据目前国内压裂设备和技术现状以及环保问题,提出了陆相页岩气层CO2压裂技术今后的应用和发展思路。     

液态CO2压裂技术在煤层气压裂中的应用

煤层气是一种非常规天然气资源。煤层气储层与常规天然气储层相比具有很大的差异。煤层通常以多个煤层组形式存在，各组之间相距的距离不等，这一特征加上煤岩本身的一些特性，使得煤层压裂与常规储层压裂之间存在一些差异。文章介绍了液态CO2压裂技术的原理、优缺点以及工艺技术特点。对利用液态CO2施工的步骤及效果进行了对比分析，建议在煤层气压裂中有针对性地利用谊项技术；     

超临界CO2压裂裂缝特征研究现状与展望

为加强对超临界CO2压裂裂缝特征的认识,指导超临界CO2压裂技术的发展,总结了前人对超临界CO2起裂、扩展和导流能力特征的研究.结果表明:超临界CO2压裂裂缝起裂压力比液态和清水压裂低,其主导原因是超临界CO2的低黏度和高扩散性使孔隙压力增大起裂压力降低;超临界CO2压裂裂缝扩展影响因素复杂,主要受CO2相变、岩石弱面...     

国内外无水压裂技术研究现状与发展趋势

通过调研国内外资料,分析了国内外常用的几种无水压裂技术:N2、液态CO2、LPG以及液氮压裂技术等,总结分析了其优势及存在的问题,指出了无水压裂技术的发展趋势。     

二氧化碳干法压裂技术进展

国内外的成功应用表明,二氧化碳干法压力技术是可行的。二氧化碳压裂技术使用无水的液态CO2作为压裂介质,相比水基压裂体系具有优势。目前二氧化碳压力技术也存在一些问题,包括携砂及降滤失性能差,需要研制高效增稠剂、减阻剂等;该技术对混砂设备要求较高,是制约技术发展的问题之一。     

液态C02加砂压裂技术在圣胡安盆地的应用

在1999年春天，Burlington Resources公司开始对圣胡安盆地Lewis页岩层段的压裂增产措施进行研究，目的是确定液态CO2加砂压裂(干压)作业在Lewis页岩中的可行性，并比较液态CO2加砂压裂与用水基系统压裂油井产量的变化。通过产量对比和试井资料定量评价干式压裂技术的压裂效果。Lewis页岩分布于整个圣胡安盆地，是深度大约为4000ft的Mesaverde组中的一部分。在1999年压裂处理的井中，有26口井采用了液态CO2加砂压裂技术，这是一种无水增产措施。其余的井(46口)则用氮气泡沫水基液体进行压裂。先前对Lewis页岩层段的研究工作认为当凝胶液进入低渗透且具有天然裂缝的地层中时，能引起渗透率的降低。通过采用干式压裂方法采用无水基液对Lewis页岩层段进行压裂和支摔可以消除或减少对天然或人工裂缝的渗透率的伤害。     

液态CO2干法加砂压裂增稠剂技术现状及展望

CO_2干法加砂压裂是低压、低渗透、强水敏等非常规储层高效开发的有效措施之一。系统分析了目前国内外液态CO_2干法加砂压裂技术中增稠剂现状,对现有增稠剂分子结构进行分析归类,指出了增稠剂存在的主要技术问题和开发的难点。通过对目前国内液态CO_2干法压裂技术现状和现场试验情况梳理发现:国内液态CO_2增稠剂技术滞后于现场应用,压裂液携砂效率低,影响了压裂施工效果;分析国内外液态CO_2增稠剂研究存在的问题,借鉴现有研究成果,依据CO_2分子结构特征和理化特性,构建能使液态CO_2高效增黏的新型增稠剂分子结构,合成高质量的液态CO_2增稠剂,是实现液态CO_2干法加砂压裂的技术关键。在现有技术条件下,建议将液态CO_2干法压裂技术与常规无水压裂技术结合,既发挥了液态CO_2干法压裂技术优势,又实现了高砂比对压裂施工技术要求,满足非常规储层压裂开发需要。     

液态CO_2压裂技术与工艺研究

本文通过对液态CO_2压裂关键技术要求做了介绍,并结合现场压裂初期的非稳态变化过程和稳定状态进行分析,对液态CO_2压裂技术在油气田的现场应用提供参考。     

二氧化碳蓄能压裂技术在吉林油田的应用

吉林油田黑帝庙油层压力不足,原油黏度高,凝固点高,常温下不易流动。针对这一问题开展了CO2蓄能压裂的研究与应用,并在黑+79-31-45井现场应用成功。该技术采用纯液态CO2代替常规水基冻胶压裂液进行造缝和携砂,与常规水力压裂相比在施工设备、地面管线、施工参数等多方面都存在很大差异。     

长庆上古生界气层CO2增能压裂工艺

长庆上古气藏物性差,压力系数低,水锁伤害大,采用常规水力压裂,入井液返排困难,气井产量低。在储层改造地质研究的基础上,通过对CO2泡沫压裂技术进行室内攻关,引进开发了CO2泡沫压裂酸性交联技术,优化了CO2泡沫方案设计及现场施工工艺,配套了CO2增能压裂工艺技术。经过现场应用,充分说明了CO2增能压裂是一项行之有效的工艺技术,对于提高单井产量和长庆气田整体开发水平都是有益的。     

CO2泡沫压裂工艺技术在中原油田的实践

针对中原油田开发后期的低压、水敏油气层的特点，对CO2、CO2泡沫压裂液的主要特性以及CO2泡沫压裂工艺技术的主要特点进行了探索。CO2泡沫压裂设计应充分考虑温度和压力对CO2相态变化的影响，应优化施工管柱，最大限度地降低施工压力，应开发多种抗高温、酸性环境交联的压裂液体系，以更加适应中原油田CO2泡沫压裂施工需要。因泡沫压裂液滤失量小，所以施工排量不宜太高，一般以不低于3．2m^3／min为宜。在CO2泡沫压裂液、CO2泡沫压裂优化设计、现场施工质量控制等方面取得了较大的进展，在现场取得了较好的应用效果。     

基于CCUS 的CO2管道延性断裂机理及止裂控制研究进展

针对CO2输送管道运行过程中存在的延性断裂风险,从管道断裂机理和止裂控制两个方面综述了国内外研究进展,分析了不同相态、管材类型、杂质因素等初始条件对CO2管道断裂扩展规律的影响,总结分析了不同止裂控制方法的止裂原理和结构,以及不同类型止裂结构在试验和数值模拟中所体现的止裂效果。在综述基础上,归纳了当前CO2管道断裂机理及止裂控制研究方面需要深入研究的问题,并对相关研究内容进行了展望,包括裂纹裂尖处CO2热物性质与裂纹断裂扩展的耦合关系的研究、可靠的管道止裂准则的建立、适用于CO2管道的止裂结构的设计优化等,以期为CO2管道的合理设计、安全运行以及CCUS 技术的推广实施提供参考。     

二氧化碳无水蓄能压裂参数优化

二氧化碳无水蓄能压裂技术在形成地层高导流裂缝的同时,通过与原油相互作用表现出了一系列有别于常规压裂的增产特性,包括降黏、体积膨胀和混相等。因此其优化设计过程也不同于常规压裂优化设计。首先利用地层原油取样进行室内二氧化碳与原油相互作用实验,获取最小混相压力;利用液态二氧化碳压裂时裂缝长度与储层物性参数关系模板,确定裂缝参数;以最小混相压力为条件,以裂缝参数和井底注入压力为基础,利用三维油藏数值模拟方法预测二氧化碳波及范围、混相带范围,最后确定最优的二氧化碳用液量。利用FracProPT拟三维压裂裂缝模拟软件,结合沿程摩阻损失,以保证井口和井下管柱结构安全稳定为设计前提,从水马力效率和经济效益角度优化施工排量;建立压后地层温度压力计算模型,模拟关井后混相带面积,确定最优关井时间为混相带面积最大时即压后井底压力大于最小混相压力的时间。吉林油田二氧化碳无水蓄能压裂技术已成功应用于致密油井,二氧化碳无水蓄能压裂后产油量均较压前有显著提高,6口井压后平均日产油是同区块常规重复压裂的2.7倍。研究结果表明,该二氧化碳无水蓄能压裂参数优化设计方法是合理可行的。      

碳酸盐岩裂缝性油藏酸压压降曲线分析

基于径向裂缝模型推导了酸压压降曲线分析模型。考虑了酸液溶蚀的碳酸盐以及酸岩反应生成的二氧化碳对人工裂缝体积的影响,针对裂缝内由二氧化碳、水、氯化钙等物质组成的高压相平衡体系,将二氧化碳真实地处理为超临界状态,其体积由适用于超临界流体的BWR状态方程求解。通过构造G函数、ψ函数可判断储层的滤失特性,确定裂缝闭合点从而得到裂缝的几何尺寸以及滤失系数等参数,进而指导酸压的施工设计和完善酸压工艺。将该方法应用到塔河油田酸压井的压降曲线分析中取得了较好的效果。     

高压气溶胶酸压增产技术原理及现场应用

河南油田进入开发后期的高含水阶段后,主力油层水淹严重,挖潜增产对象逐渐向物性差、能量低、难开采的非主力油层转移。CO2高压气溶胶酸压技术正是一项融合酸化、压裂于一体,通过CO2汽化膨胀、强力压裂造逢、酸蚀裂缝岩壁,达到增加地层能量,改善储层物性及流体性质的增产技术。文中介绍了CO2高压气溶胶的作用机理和所选区块典型井原油室内试验的适应性。室内试验及现场应用结果均表明,该技术能提高地层原油的渗流能力,增产效果显著,具有广阔的推广应用前景。     

吉林油田星119井二氧化碳酸冻胶压裂前后测试成果分析

经对星 119井的压前、二次压裂后测试资料的试井分析 ,评价了高能气体压裂和二氧化碳酸冻胶压裂措施效果 ,确定了压后低产原因是由于储层渗透性差 ,不是油藏改造工艺问题 ,从而为该区的下一步勘探和开发提供科学依据。     

Cr13钢在CO_2/H_2S环境中腐蚀规律试验研究

通过模拟腐蚀环境,采用慢应变速率拉伸方法研究Cr13钢在CO2/H2S环境中的力学性能以及腐蚀规律;利用金相显微镜、扫描电子显微镜观察拉伸断口的微观形貌,分析其断裂机理。试验结果表明：Cr13钢在空气、50g/L的Cl-水溶液、pH为5.0的饱和CO2溶液中的应力腐蚀敏感性不高,表现为韧性开裂;介质的pH从5.0降到4.0,可使Cr13钢在Cl-水溶液中及饱和CO2溶液中的应力腐蚀开裂敏感性增强,使Cr13钢从韧性断裂变为脆性断裂;H2S促进了Cr13钢在水溶液和饱和CO2溶液中的应力腐蚀开裂的敏感性。     

白庙、桥口凝析气田适应性压裂工艺研究及应用

针对白庙、桥口气田储层物性差和敏感性强的特点，研究出适合这两个气田的压裂改造工艺：复合压裂、CO2泡沫压裂、CO2增能压裂，这三种工艺在应用中均取得了非常好的效果。     

碳酸盐岩酸化压裂CO2量的计算

酸化压裂过程中,酸液沿裂缝壁面岩石流动反应,生成大量CO2。这些CO2部分溶解在残酸溶液中,部分游离于裂缝内,气相物质的存在对酸液流动反应过程具有重要影响、CO2的临界温度为31．05℃,临界压力为7．37MPa,在储层条件下游离CO2一般处于超临界状态。根据质量守恒原理与相平衡原理,文中总结了酸化压裂过程中CO2生成量、溶解量以及超临界游离CO2体积的计算方法,并进行了实例分析。计算结果表明,酸一岩反应生成的CO2数量巨大,其中小部分溶解在残酸溶液中,绝大部分以超临界状态游离在裂缝中,需考虑其对酸液流动反应和裂缝延伸的影响。