二氧化碳压裂增产技术

二氧化碳压裂增产技术

葸尚勇，夏旭华，鲍黎

中国石油西部钻探吐哈井下作业公司，新疆  鄯善  838200

摘要：近年来，二氧化碳压裂法作为一种新型的非水压裂法已被广泛地用于国外和国外的非传统石油资源的开采。二氧化碳压裂工艺主要有二氧化碳泡沫和二氧化碳干压裂化两种工艺，对于非传统油藏（尤其是低压、低渗透、水锁、水敏伤害）的工艺改进具有重要作用。为解决二氧化碳压裂增产问题，本文综述了二氧化碳压裂技术的原理、施工工艺、压裂液体系、设备要求等，并对当前的问题及发展方向做了简要的介绍，以期为相关人员（或工程）提供参考。

关键词：二氧化碳；压裂增产

CO2 fracturing stimulation technology

XI Shangyong，XIA Xuhua，BAO Li

（CNPC Xibu Drilling Engineering Company Limited Tuha Downhole operation company）

In recent years, as a new non hydraulic fracturing method, carbon dioxide fracturing has been widely used in the exploitation of unconventional oil resources at home and abroad. Carbon dioxide fracturing technology mainly includes carbon dioxide foam and carbon dioxide dry pressure cracking, which plays an important role in the process improvement of unconventional reservoirs (especially low pressure, low permeability, water lock, water sensitive damage). In order to solve the problem of CO2 fracturing stimulation, this paper summarizes the principle, construction technology, fracturing fluid system, equipment requirements, etc. of CO2 fracturing technology, and briefly introduces the current problems and development direction, in order to provide reference for relevant personnel (or Engineering).

Key words:carbon dioxide;Fracturing stimulation

引言

近几年，由于我国石油消费的日益增长，石油对外依赖性已达60%，而随着国内石油产区的不断减少，石油产量的不断减少，石油资源的供应也面临着严峻的挑战。根据资料显示，我国每年新开发的石油储量中70%都是低渗和非传统类型石油资源，而在国内的能源需求量日益增长的情况下，石油类的非传统类型石油资源日益得到人们的关注。目前，我国石油勘探和开采的主要方法是采用大型的水力压裂法，不仅耗水量大，而且环境污染严重，因此二氧化碳干法开采技术作为一种新型的技术，正逐步发展为石油勘探新的发展趋势。

1.二氧化碳压裂増产技术机理

二氧化碳压裂液是由液态二氧化碳、原胶液以及多种化学助剂等多种物质构成的液体。当将这种混合物注入井口时，随着温度的上升，CO2将会蒸发，形成一种气体和液体的混合物（即，CO2是气体，原胶是液体），这种液体依赖于气态密封，在这种结构中，单个的气泡对其他泡沫的流动产生了作用，由此产生了泡沫的黏性，因此，它具有压裂液的性质。二氧化碳的性质和产量机制，包括：①CO2发泡剂的过滤性能较差。CO2压裂剂可有效地抑制地层中发生膨胀，并显著地减少了压裂剂的使用，从而减轻了压裂液对储层的影响。②返排性好。CO2在储层中，气泡张应力为清水的20%~30%，并随油藏蒸发而增大。③对淤泥进行解堵并对其进行抑制作用。二氧化碳在水溶液中溶解，生成弱酸，造成了土壤液体的酸化，从而降低了土壤泥沙地迁移，阻止黏土的膨胀率。④溶解度高。在低饱和压下，能够在较低的储层中溶解，大大降低了原油的黏性，增加了产量[1]。

2.CO2干法压裂技术

（1）CO2干法压裂介绍。CO2干式压裂技术是将CO2液体作为压裂液，用地面上的压力泵将其大量喷射，再用CO2液体将裂隙扩大，再开启密封混合器，将其灌注至油井中，在地层中开辟出一条更大的渗透通路，以提高油藏产量。CO

2干式压裂液是一种采用液体CO2替代传统工艺。CO2压裂油气化易膨胀，滤失性低，易返排；CO2压裂液不仅能有效降低水锁、水敏对油藏的损害，而且对低渗、低压、强水敏、水锁等油藏的压裂工艺有较好的技术优越性，而且还能克服水基压裂液系统大量浪费、返排不完全导致地下水污染、污水处理成本昂贵等弊端，对非常规油气的开发具有广泛的应用潜力。

（2）CO2干法压裂工艺流程。CO2干法压裂工艺采用不含水分、不损害液体CO2作为载体进行压裂工艺。CO2干法压裂技术分为：液态CO2加砂型、液态CO2/N2型，这些都是干法压裂技术发展的3个不同时期。①液体CO2加砂干式压裂技术。液体CO2加砂机以100%液体CO2为载体进行压裂，其生产工艺较为简略。上个世纪八十年代初期至九十年代末期，这种方法已被加拿大大量使用。②液体CO2/N2干压裂解技术，它是将N2添加到液体CO2和含水溶液中进行压裂的一种工艺方法。与单纯采用液体CO2进行加砂压裂比较，该工艺既可降低液体CO2的使用，又可提高过滤效果，降低工程泵压力，降低操作费用。③液体CO2/N2泡沫干法压裂工艺，是 BJ公司研制的一种新型的发泡法，它可以将起泡剂充分溶于液体CO2中，并在其上调整氮气注入的用量，从而达到良好的稳定性、高粘度、不损害储层的效果。

（3）CO2干法压裂发展趋势。经过50多年的研究与现场实验，CO2干式压裂技术已逐渐趋于完善，但仍然存在着诸如CO2摩擦阻力大、相态变化难以预测、携砂性能差、压裂设备要求高、存在安全隐患等问题。世界上许多国家的能源科研单位和油田企业都在寻找一种新的高效的技术──超临界CO2干法压裂工艺。在高温高压条件下（在31.26摄氏度以上、7.38 MPa以上）下，CO2的液体间作用力较低，密度较高，流动性较强。其具有传统CO2压裂工艺的所有优势，施工压力小，对混砂机的需求也较小，是今后CO2干燥工艺发展的方向[2]。

3.结语

CO2压裂工艺由于其滤失量低，返排性能好，对地层伤害较小，在早期压裂的作用优于常规和多裂缝压裂。尽管CO2压裂在前期比普通、多裂缝压裂要好，但压后4个压裂的下降幅度要大，下一步要注意压后防护，并观测CO2压裂的持续时间和累计增油晕量。完善压裂工艺各个环节，保证工艺的正常运作。

参考文献

[1] 邵艳梅. 二氧化碳压裂增产技术[J]. 油气田地面工程,2006,25(6):17. DOI:10.3969/j.issn.1006-6896.2006.06.012.

[2] 宋晓琳. 二氧化碳压裂增产技术研究综述[J]. 石油石化物资采购,2019(11):41.

[3]二氧化碳干法压裂技术进展[J].董家峰，李鑫.中国石油石化. 2016,(S2）

[4]液态二氧化碳压裂技术研究现状与展望[J].宋远飞，孙鹏勃.科技与创新. 2016,(19)

[5]二氧化碳压裂技术研究综述[J].孙鑫，杜明勇，韩彬彬，孙永鹏，赵明伟，管保山，戴彩丽.油田化学. 2017,34(02)北大核心CSCD

[6]非常规油气CO2压裂技术进展及应用实践[J].王香增，孙晓，罗攀，穆景福.岩性油气藏. 2019,31(02)北大核心CSCD

[7]浅谈大庆油田CO2压裂技术现状及应用前景[J].李明.化学工程与装备. 2019,(06)

[8]前置二氧化碳压裂技术在吉林油田的应用[J].王翠翠，宣高亮，杨旭，陈实.石油知识. 2021,(01)