液态CO_2压裂井筒流动摩阻计算

液态CO_2压裂所采用的携砂液为无水纯液态CO_2,其物性受施工压力及沿程压力变化的影响非常明显,准确预测液态CO_2压裂管流摩阻对于压裂程序的合理设计以及施工的顺利进行具有非常重要的意义。通过实验研究的方式得出了不同温度、压力条件下的液态CO_2管流摩阻,并建立了摩阻系数与广义雷诺数之间的数学模型,同时基于液态CO_2井筒流动过程中温度场以及压力场的非稳态性,通过迭代计算的方式研究了不同泵注压力、管径、排量条件下的施工摩阻,并建立了井筒流动摩阻图版,与现场施工数据对比表明该图版具有较高的准确性以及工程应用价值。     

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。     

塔河油田超临界CO2压裂井筒与裂缝温度场

采用超临界CO_2压裂技术能较好地改造塔河油田水敏、低渗储层,而压裂过程中井筒和裂缝温度场对CO_2物性参数影响较大,需要对CO_2压裂温度场进行研究。考虑径向非稳态传热、轴向非稳态对流以及摩擦力、黏滞力的影响,推导了井筒温度、压力方程,结合K-D-R方法和CO_2物性模型,建立了CO_2压裂过程中井筒和裂缝温度场计算模型,并通过实测温度、压力数据拟合,验证了模型的准确性。应用所建模型分析了塔河油田胡杨2井CO_2压裂施工排量对温度场的影响,结果表明:CO_2注入排量对井筒温度、压力以及裂缝温度影响明显,而对裂缝内压力影响较弱;井筒压力梯度随着排量增大而变小;井筒和裂缝中CO_2均可存在液态和超临界态2种相态。研究成果能为塔河油田CO_2压裂施工设计优化提供一定指导。     

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。     

压裂配液、供液工艺技术的改进与应用

常规压裂地面配液、供液工艺技术大多采用先配液、大罐储存,再进行压裂施工的模式进行,但随着非常规油气藏勘探开发的深入,压裂施工的规模不断加大,常规压裂地面配、供液工艺技术难以满足大型压裂的需求。针对这一问题,对大型压裂地面配液、供液工艺技术进行了深入研究,提出了现场配液、多级供液、多体系相互无缝切换的压裂施工配、供液技术,采用该技术在河南油田泌页HF1井和洛伊盆地屯1井进行了现场应用,压裂取得圆满成功,为大型非常规压裂施工提供了技术支撑。     

CO_2干法压裂井筒压力与相态控制研究

液态CO_2干法压裂过程中井筒压力与相态显著影响裂缝起裂和延伸。鉴于此,根据Span-Wagner状态方程,建立了CO_2干法压裂井筒流动传热模型,揭示了CO_2干法压裂过程中井筒压力与相态的变化规律。研究结果表明:CO_2摩阻非常高,在常规施工条件下其摩阻每1 000 m超过10 MPa;排量和油管内径对井筒压降影响非常大,在满足携砂情况下可通过适当降低排量或选用较大管径油管降低摩阻;干法压裂过程中相态转变取决于井底CO_2温度,而井底温度受注入温度影响最大,其次为注入排量和地温梯度,并且几乎不受油管内径影响; CO_2流体密度和黏度与温度成反相关关系,井筒内CO_2黏度仅为0. 08～0. 25 m Pa·s,携砂能力差,加之滤失大,不利于压裂造缝是压裂施工失败的主要原因。研究结果可为CO_2干法压裂和CO_2增能压裂提供理论指导和现场借鉴。     

CO_2无水压裂工艺及核心设备综述

CO_2无水压裂以液态CO_2作为压裂基液,压裂过程中基本不需要水,投产前CO_2以气态返排,不会对井场造成污染。但其缺点也很明显,如CO_2管道摩阻高、黏度低造成滤失较大、形成的裂缝尺寸较小、携砂能力低、液态CO_2的低温高压环境难以实现混砂。针对上述问题,提出了应对措施:尽量采用套管压裂、采用增稠剂提高黏度、开发专用的增压设备和带压混砂设备实现混砂功能。通过这些措施,有效避免了上述问题对CO_2干法压裂效果造成的不利影响,目前该套工艺和设备已经成熟,完全满足CO_2干法压裂的施工要求。另外为保证施工过程的设备和人员安全,阐述了实施过程中的无人化井场设计思路。最后指出,以CO_2无水压裂为代表的无水压裂技术由于其对储层无伤害和较高的增产效果、对水资源的节省和保护等常规压裂无可比拟的技术优势,在可预见的未来会逐渐成为非常规油气开采的核心技术。     

“注入—压裂—返排”全过程的CO_2相态特征——以鄂尔多斯盆地神木气田致密砂岩气藏SH52井为例

为了准确预测压裂过程中流体的相态变化,有效指导矿场CO_2压裂施工设计,以鄂尔多斯盆地神木气田致密砂岩气藏SH52井为例,基于商业软件CMG,建立井筒—地层耦合数值模拟模型,通过对该井的压裂施工动态进行拟合,获得了可靠的数值模拟模型。在此基础上,对CO_2注入—压裂—返排的全过程进行模拟,研究CO_2压裂全过程的流体相态变化特征,以及压裂工艺参数对注入期末井底压力、温度和流体高压物性的影响。研究结果表明:①CO_2从注入到返排的压裂全过程,经历了"液态—超临界态—液态—气态"的相变过程,在注入、造缝和裂缝扩张的过程中,CO_2由液态转变为超临界态,且密度变化显著,介于800～1 100 kg/m~3;②CO_2注入期末,随CO_2总量的增加,井底温度逐渐降低,而井底压力、井底CO_2密度和黏度逐渐增加;③CO_2排量对井底压力、温度及CO_2密度、黏度的影响规律与CO_2总量对其的影响规律总体相似,只是CO_2排量对井底压力的影响程度更大;④当CO_2总量大于400 m3、排量大于4 m3/min后,二者对井底压力、温度和CO_2密度、黏度的影响不再显著。结论认为:所建模型实现了对CO_2压裂过程中流体相态变化特征的准确预测且拟合精度较高、2019-0模型质量可靠,该研究成果为CO_2压裂施工设计的优化提供了技术支撑。     

液态CO_2压裂施工管柱摩阻计算与分析

液态CO_2加砂压裂技术作为一种前沿的无水压裂技术,国内现场试验不断取得重要进展,液态CO_2压裂施工管柱沿程摩阻计算也逐渐显现其重要性。通过矿场试验,验证了S.M.Campbell等人液态CO_2压裂液摩阻计算图版,得到了易于工程应用的拟合计算公式。与Lord等人的清水摩阻计算模型比较,为液态CO_2压裂液摩阻快速评价取得直观认识。     

大型压裂施工装备优化配套

为满足大排量、大液量压裂施工的要求,对油田现有压裂装备进行了优化配套组合,并对多级供液体系、地面高低压流程的优化配置以及施工数据采集系统进行技术对接,实施多车组联合作业施工,使多套压裂机组实现了集中控制。大型压裂装备经优化配套后,在安深1井进行了页岩气大型压裂施工。累计泵入时间220 min,总入井液量2 271.93 m3,施工排量9.00～10.73 m3/min,平均排量10.33 m3/min,累计加砂75.21 m3,施工压力41.4～54.1 MPa。施工取得圆满成功,各项技术指标达到设计要求。     

配合CO2压裂的试油施工常见问题及对策

由于CO2与普通压裂液性质存在很大差别,压裂施工中的低温效应,放喷过程中的迅速气化造成的冻堵及腐蚀,以及排液过程中气体的影响等极大地影响了试油施工。针对采用CO2压裂而出现的现场工程问题,从压裂排液管柱、地面流程及抽汲排液求产工艺等方面进行了优化设计并采取了一系列措施,保证了CO2压裂施工及后续排液求产的顺利进行。     

自动化交联泵车应用效果好

四川石油管理局井下作业处工艺研究所,开发出国内首台自动化交联泵车。作为加砂压裂施工和压裂酸化施工的重要配套设备,该泵车可使压裂机组泵注的基液与交联泵泵注的交联液在地面低压管汇中混合,并注入井筒和地层。泵车主要由主车、台上设备(交联泵、交联液罐)和自动控制系统(分流器、调节器、电动调节阀的执行器)等组成,其额定工作压力为07ＭＰａ,额定工作排量为05～12Ｌ/ｓ,有效吸入扬程为3ｍ,最大有效交联比为100∶13∶1,有效浓缩交联比为1000∶1～100∶1,仪表系统精度为15级。泵车可按设计要求的交联比自动跟踪调节,并自动记录注入压力…     

页岩气CO_2泡沫压裂技术

页岩气开发过程中不仅要注重产量的突破,还应加强对节水/无水压裂等技术的攻关,以确保水资源紧缺地区页岩气开发的有序进行。为此,比较了CO_2泡沫压裂与滑溜水压裂、其他节水/无水压裂技术的特点与优势,认为CO_2泡沫压裂技术能大幅减少用水量,通过增加施工排量和规模可弥补其在改造体积方面与滑溜水压裂所存在的差距,设备改造要求、混注工艺、施工难度较其他节水/无水压裂低,安全风险小;分析了CO_2泡沫压裂液物理特性,由于CO_2相态变化复杂,储层条件下处于超临界状态的CO_2,与水基压裂液形成CO_2泡沫;研究了CO_2泡沫压裂施工设备及工艺技术,认为在施工设备、分段工艺、施工步骤、安全保障方面,增加了液态CO_2泵注流程,需考虑CO_2的特殊性,制定相应的施工保障、安全预防措施。此外,还调研了CO_2泡沫压裂在美国Ohio和Lewis、加拿大Monteny、延长油田页岩气开发中的应用情况,发现其增产改造效果明显。所取得的研究成果为四川盆地页岩气的压裂改造提供了新的思路和方法,也为水资源紧缺地区页岩气开发提供了重要的技术储备与补充。     

中国石化页岩气电动压裂技术现状及发展建议

随着技术的进步和环保要求的日益提高,页岩气压裂施工采用传统柴油机驱动压裂泵车组施工噪声大、能耗高和占地面积广等不足逐步显现出来,电动压裂设备因其功率和排量大、噪声和能耗低、施工占地少等优势逐步得到规模应用。在系统总结分析国内外电动压裂技术的发展应用历程及特点的基础上,重点介绍了中国石化电动压裂技术的应用规模、时效和成本,剖析了存在的不足,提出了全面升级电动压裂系统、强化施工过程管理、大规模推广应用全电动压裂技术等建议,以期推动我国电动压裂技术发展和应用,为我国深层和常压页岩气开发提供经济高效的技术手段。      

降低LNG槽车卸液剩余量的操作流程

国内LNG卸车的传统方式通常导致槽车储罐中LNG的剩余量过多,既不节能环保,又产生了经济损失。通过对LNG加气站传统卸液流程的分析,对原卸液操作工艺进行改进:其一,提高槽车储罐的可操作压力值,调整卸车泵出口压力;其二,当卸液储罐压力开始上升时,将进料方式由其顶部充装改为由底部充装;其三,自创紧急增压模式,借助于加注罐的调饱和气化器,将来自卸液储罐的部分液体气化,实现了为槽车储罐增压,达到了在面对槽车分卸多次和槽车储罐压力较高的情况下,将槽车储罐中LNG剩余量控制在100 kg以下的效果。实践表明,改进措施实施效果良好,有推广价值。     

压裂施工装备配置与井场布置研究

压裂施工是油气田增产稳产的重要措施,但压裂设备的选型配置、井场布置和管线安装等方面存在不合理、不规范之处。探讨了压裂泵车、混砂车、仪表车、配液与供砂设备等压裂装备的作用和选型依据;分析了井场5个功能区的作用,以及不同地形条件下的布置方式;总结了地面管汇系统安装注意事项。为压裂施工提供了借鉴。     

制氮车连续油管气举排液技术在苏里格气田的应用

井底积液是导致单井产量下降和储层污染的主要原因,采用何种方式能够实现积液井快速有效低成本地排液复产是苏里格气田开发及正常生产的关键。连续油管氮气气举排液技术是使用制氮车或者液氮泵车配合连续油管设备进行排液作业的工艺技术,在现场应用中发现使用制氮车比用液氮泵车进行连续油管氮气气举排液作业的成本更低、更安全。苏里格气田采用NPIU1200-35HP膜制氮增压设备进行现场制氮和增压,配合进行连续油管氮气气举排液作业施工数井次,取得了显著的成效。因此,制氮车连续油管气举排液技术在苏里格气田开发生产中具有重要的应用价值。     

压裂施工曲线特征分析及应用

为进一步了解压裂施工特点及施工曲线的意义,根据压裂施工过程的主要工序,并结合二连地区现场大量施工曲线.经分析比较和认真筛选,重点列举和叙述了高挤前置液和携砂液阶段压裂曲线类型特征。尤其是压裂加砂过程泵压、排量随时间变化的形态描述,为今后现场作业及时了解和分析施工动态、合理调,整施工参数、优质安全完成压裂施工具有一定的实际参考作用。     

大排量泵抽排液技术研究

针对注水井酸化、压裂等改造措施后,传统排液技术转抽时间长、排液速度慢、入井液二次伤害等问题,研究了大排量泵抽排液技术。该技术利用自投捞快速排液泵及地面橇装式连续抽汲装置,可实现压裂、转抽、排液一体化施工,具有转抽快、排量大、施工简单的特点。现场应用69口井,实施成功率为100%,节约转抽时间40%以上,较好地满足了注水井快速排液的要求。     

自动化交联车的研制与应用

简要介绍了自动化交联车的研制、工艺流程、自控原理、工艺参数、主要特点及该设备在实现压裂酸化施工中,按设计交联比自动跟踪基液排量,实时自动调节交联液注入排量对提高压裂酸化施工成功率所具有的重要意义,并对现场应用及效果进行了分析。