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。     

煤储层无水压裂技术现状及展望

中国煤层气产业已迈入全新发展阶段,水力压裂技术不断创新的同时,也面临着水资源消耗量巨大,煤储层伤害严重,裂缝扩展不充分等问题,寻求一种可替代的无水或少水压裂技术势在必行。文章研究总结出三种当前适用于煤储层的无水压裂技术(超临界二氧化碳压裂、液态氮气压裂、泡沫压裂),对其作用机理、理论创新以及国内现场应用的现状进行分析阐述。对各项压裂技术的优缺点特性开展了评价,结果表明无水压裂技术能减轻煤储层伤害,避免黏土膨胀和水锁效应,有效促进复杂缝网生成,缩短见气时间,实现产量显著提升,可很好应用于煤储层二次压裂改造,具备良好的环境效益和技术可行性;但同时也存在支撑剂携带困难,设备运维成本较高等问题。最后对煤储层无水压裂技术的发展提出展望,建议逐步开展煤储层无水压裂技术现场先导性试验,优化施工参数,研发地面—井下低温特殊工艺设备,推进开展低密度支撑剂和压裂液增稠剂的优选实验,巩固提升泡沫压裂液体系在高温高压环境下的稳定性能。     

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。     

储层无伤害压裂技术——液态CO2压裂

液态CO2压裂技术是国外近年来发展起来的一项压裂新技术。对其压裂的主要特点、工艺技术等方面做了较详细的介绍和分析,并对中原油田发展液态CO2压裂技术提出了一些建议。     

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。     

煤层气井压裂工艺及其对设备性能的要求

随着非常规油气开发的发展,煤层气井以其独有的特点形成与之相对应的压裂改造及配套工艺技术。在典型煤层气压裂案例介绍的基础上,对煤层气井压裂工艺进行了初步探讨,对比分析了煤层气压裂与常规油井压裂施工工艺的不同之处,包括压裂施工入井排量、施工规模、压裂液体系以及裂缝支撑剂几个方面,提出了煤层气井压裂工艺对设备性能的要求,对实现煤层气压裂工艺所配置的设备性能及使用要求进行了阐述。分析结果对煤层气压裂施工及其设备的选型和开发具有一定的指导意义。     

页岩气水平井大型压裂设备配套及应用

为满足页岩气水平井分段大型压裂施工的需要,根据施工井的具体情况对主要压裂设备（压裂机组）进行了优化配置,并配套了压裂液混配设备、低压供液系统、立式砂罐等辅助压裂设备,满足了勘探阶段页岩气水平井大型压裂大排量、大液量、大砂量、使用多种液体和多种粒径支撑剂、施工时间长的工艺要求。涪页HF-1井、彭页HF-1井、延页平1井等3口页岩气水平井的成功压裂作业,为页岩气水平井大型压裂施工设备配套及应用积累了经验,增强了页岩气水平井大型压裂施工服务的能力。对今后页岩气 “井工厂”模式的开发,目前的压裂设备配套与压裂工艺对设备的需求还有一定的距离,需要加以完善。     

超临界CO2压裂技术现状与展望

以水基压裂液开发非常规油气过程中所面临的问题为背景,总结了超临界CO₂压裂技术的独特优势、技术特点、工艺流程及其作业机制。全面分析了超临界CO₂压裂技术的起源、超临界CO₂压裂岩石起裂机制、缝内携砂规律、井筒流动与控制、压裂设备及现场试验等研究发展现状,得到了当前阻碍该技术工业化应用的关键问题,并给出了相应对策。针对超临界CO₂压裂岩石起裂机制的研究多为现象性描述,未来应重视理论分析与模拟实验相结合,给出定量评价方法;超临界CO₂缝内携砂能力的研究除了加强增黏剂方向的攻关力度外,研发纳米纤维实现物理增黏、开发新型低密度支撑剂、提高施工设备技术参数等也是有益的工作。未来超临界CO₂压裂技术将逐渐由直井单层压裂向水平井多级压裂发展并与连续油管拖动压裂相结合,逐渐满足页岩气、煤层气、致密砂岩气等非常规油气的规模化开发需求。     

CO_2的应用及产品开发

概述了ＣＯ２的广泛应用和化学加工途径，指出了ＣＯ２治理、应用及产品开发的必要性、迫切性和可行性。     

生产工艺技术和关键设备的国产化是高浓度磷复肥工业发展的有力保障

0前言我国是磷资源大国,已经探明的磷资源保有储量为132.4亿吨,居世界第三位。磷肥年产量约800--850万吨,占世界磷肥产量的24%,居世界第二位。磷肥年消费量达到900--950万吨,占世界磷肥消费量的27%,居世界第一位。我国磷肥生产的大发展主要得益于生产工艺技术和关键设备的国产化,其中高浓度磷复肥生产几乎是从零开始起步,经过近二十年的努力终于掌握了适合我国资源情况的具有自主知识产权的生产技术,建成了覆盖全国的数以百计的大型现代化生产装置,去年高浓度磷复肥已经占整个磷肥年产量的45%,提前三年实现了“十五”发展计划目标,满足了国…     

天然气净化工艺设计中主要设备的优选

针对目前天然气净化厂设备与工艺难以配套的问题．根据天然气净化工艺要求及现场试验研究，提出了天然气净化工艺设计中主要设备的优选措施．这些措施包括原料气分离器、再生塔与重沸器的选型．换热器的改型．回收装置的技术改造等．为提高天然气净化生产效率提供了设备安全保障。     

水力喷射压裂关键机理探讨

为了更深入地了解水力喷射压裂技术的部分机理,通过模拟水力喷射射孔孔内的压力分布并分析其规律,进行了现场工况条件下喷嘴压降对孔内压力的定量分析和不同喷嘴直径条件下喷嘴压降与排量关系的计算,结论为:射流速度的衰减将动能转化为静压能,致使孔内压力升高;增加射流喷射压力有助于获得较大的孔内增压;喷嘴要产生较大的压降,需要较大的作业排量.     

国外压裂装备与技术新进展

我国压裂装备与技术水平与国外先进水平相比尚有很大差距,为实现"十三五"压裂装备与技术发展目标,跟踪世界压裂装备与技术发展动向,把握世界压裂装备与技术发展脉搏,对于掌握未来发展领域,调整和优化当前的装备与技术研发方向,提前做好技术储备,缩短与国外的差距,进一步拓展国际市场,实现国际化发展目标具有至关重要的意义。介绍了国外压裂装备与技术的最新进展。最后指出:国内压裂设备已成系列化,与国外相比虽仍有差距,但施工能力逐步提升;多级压裂系统和工具总的趋势是向操作方式多样化和无干预方向发展,最终目的是缩短作业时间,提高作业效率;国内仍采用常规的压裂技术与压裂液,而国外的压裂技术与压裂液研究进展迅速。     

大型压裂施工装备的配置与连接

由于我国还没有针对大型压裂施工制定装备配置与连接规范,各工程服务商大多根据自身条件进行配置,无法达到经济安全作业要求。为此,在分析国内外大型压裂施工现状的基础上,结合国内外在非常规油气开发过程中所取得的经验以及国产压裂装备研制和台架试验中所取得的研究成果,从主体装备的选择与配置、施工参数的选择、配液与供砂以及地面高低压管汇的连接等方面,提出我国大型压裂装备施工配置方案以及地面管汇系统连接要求。     

国内外固井压裂设备现状及对发展我国固井压裂设备的建议

本文介绍了国内外固井、压裂设备的现状,指出高压、大排量和大功率是固井、压裂设备的发展趋势,并提出了对发展我国固井、压裂设备的若干建议。     

CO_2在驱油过程中的作用机理综述

综述了CO_2驱油过程中存在的几种作用机理,地层条件下CO_2在原油中的溶解导致了原油组成与性质的变化,具体表现在原油黏度降低、体积膨胀、油气界面张力改善和沥青质沉积等方面;CO_2在地层水中的溶解为岩石的腐蚀提供了弱酸环境,水中阳离子浓度的增大和CO_2的过量导致了碳酸盐的溶解/析出平衡。受以上因素影响,注CO_2过程中发生了岩石润湿性和渗透率的改变。上述各个现象和作用机理并不是孤立存在,它们之间相互联系相互影响,在不同程度上影响着驱替过程和最终的采收率,所以在油藏开发工艺制定、优化时,必须充分比较、衡量各自的影响作用。     

水力压裂关键技术分析与研究

传统的水力压裂分析一般是基于岩石的抗拉强度、断裂力学的破坏准则或是Mohr-Coulomb准则的线弹性断裂力学理论（LEFM）,很难对大型水力压裂中观测到的多缝起裂和分支延伸等方面进行合理的解释和模拟。为此,系统分析和讨论了基于岩石断裂力学强度理论的水力压裂研究存在的问题和不足,运用分形理论、岩石损伤力学、细观岩石力学、非线性动力学和岩石断裂力学等相关领域的最新研究成果,结合水力压裂现场实践,从一个崭新的视角对水力压裂岩石破裂机理、裂缝延伸规律和裂缝真实形态描述等方面进行了分析和对比,分析了水力压裂双翼对称裂缝和多裂缝起裂延伸机理、压裂对天然裂缝系统的影响、压后产量变化特征和重复压裂作用增产机理,提出了若干新问题和新思路,为压裂优化设计的进一步改进和完善具有重要的意义。     

国内大型压裂装备发展现状及分析

随着国内压裂施工作业中压力和排量的不断增加,国内的压裂装备也朝着高压力和大排量的方向发展。列举了国内现阶段的几种典型的大型压裂装备与技术,包括车载压裂装备、涡轮驱动压裂装备、全液压驱动压裂装备、电驱压裂装备和橇装压裂装备,介绍了各项技术的特点和性能,并分析了各自的优势和不足。通过对比研究表明,压裂橇装技术比较成熟,且能适应当前压裂施工环境作业的要求。最后,结合压裂橇装设备的技术特点,提出了压裂橇装设备需要解决的关键技术难题,这对大型压裂橇装设备的研制具有一定的指导意义。