【7A文】CO2泡沫压裂工艺技术.ppt

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1、CO2泡沫压裂工艺技术提纲一、国内外技术现状二、CO2基本性质三、CO2压裂技术的优缺点与适用性四、CO2泡沫压裂液体技术五、压裂设计技术六、施工工艺技术七、CO2干法压裂八、HSE要点案例CO2泡沫压裂是以CO2泡沫压裂液为主体命名的。CO2泡沫压裂液是由液态CO2、水冻胶和各种化学添加剂组成的液-液两项混合体系，在向井下注入过程中，随温度的升高，达到31℃临界温度以后，液态CO2开始气化，形成以CO2为内相，含高分子聚合物的水基压裂液为外相的气液两相分散体系。由于泡沫两相体系的出现，使流体粘度显著增加；同时，通过起泡剂和高分子聚合物的作用，大大增加了泡沫流体的稳定性；由于泡沫结

2、构的存在，形成了低滤失、低密度和易返排的压裂液特性。因此，CO2泡沫压裂液流体具备了压裂液的必要条件，并拥有了常规水基压裂液不能相比的多种优势，部分改进现有压裂设备和操作程度，即可进行施工。一、国内外技术现状1、国外CO2在油气田应用状况在油田开发中的应用CO2驱油冷采技术在油气田压裂增产上的应用增能助排泡沫压裂干法压裂自50年代起，国外便开始试验应用5—50%浓度的CO2伴注压裂，取得了良好的返排效果。八十年代初期，美国、加拿大各油田开始进行泡沫质量65-80%的CO2泡沫压裂试验研究，提高了压裂液粘度，加快了返排，降低了伤害，提高了压裂改造效果。近年来，国外在CO2干法压裂方面

3、开展试验研究工作，实现了无水压裂，在水敏性地层改造中取得了显著增产效果,到目前为止,有50多个油田进行了CO2干法压裂，一些井的产量增加了近10倍。总之，国外在CO2伴注、CO2泡沫压裂和CO2干法压裂等方面已趋成熟，并形成了配套装备与工艺技术系列。1、国内CO2在油气田应用状况在油田开发中的应用CO2驱油冷采技术在油气田压裂增产上的应用增能助排泡沫压裂国内各油田在CO2压裂方面尚处于起步阶段。90年代起，吉林、大庆等油田在CO2伴注和CO2吞吐解堵等方面进行尝试应用，取得了一定效果。近年以来，川庆工程院在长庆气田从CO2增能压裂、泡沫压裂方面通过研究攻关，建立了CO2泡沫压裂技术

4、体系，并开展了CO2干法压裂的前期研究，取得了良好的效果二、CO2基本性质在物理上，CO2有三种不同的相态，气态、液态和固态。其临界温度和压力分别为31℃和1071PSI。在18℃液态条件下，CO2密度为1.020g/cm3，转化为0℃，1atm下的气态标准体积为517m3。三、CO2压裂技术的优缺点与适用性1、CO2压裂技术优缺点主要优点：低伤害快返排高携砂能力主要缺点：高摩阻成本相对较高安全方面要求相对高四、CO2泡沫压裂液体技术1、基本要求：□冻胶液体系具有酸性环境下的可交联能力。□泡沫压裂液体体系具有对温度变化具有较强的适应能力。□良好的破胶性能。□与地层流体配伍性良好。2

5、、基液——冻胶液主要体系：羧甲基胍胶体系。羟丙基胍胶液体系。酸性冻胶液体系。交联剂：对于羟丙基胍胶液体系——专门的酸性交联剂。添加剂：防膨剂、破乳剂、破胶剂等由实验结果确定类型与加量。基本配方（以常用的羟丙基胍胶液体系为例）：基液：羟丙基胍胶+起泡剂+稳泡剂+破乳剂+防膨剂+铁离子稳定剂…胶联剂：专用酸性交联剂破胶剂：配套常用破胶剂3、压裂液综合性能评价基液浓度与粘度交联比抗剪切性能耐温性能破胶性能防膨性能配伍性伤害率五、压裂设计技术压裂设计主要内容：泡沫质量设计裂缝几何参数设计支撑剂量排量砂比摩阻（压力预测）温度场分析施工程序设计（一）、几个概念泡沫质量在一定温度压力下，气态CO

6、2占总泡沫压裂液的比例称CO2泡沫质量。按CO2泡沫质量大小分为：伴注泡沫液（<30％）液体为连续相；增能泡沫液（３０—６５％）；泡沫压裂液（>65—70%）泡沫呈连续相，一般情况下，CO2泡沫压裂特指泡沫质量大于65—70%，泡沫质量达到100%时，也就是全部用CO2压裂时，称为干法压裂。恒定泡沫质量设计。是指按恒定冻胶液与液态CO2排量注入井内保持泡沫质量不变的压裂施工程序设计。优点：施工方便，易于控制。缺点：难以发挥泡沫压裂的优势。适用范围：主要用于低泡沫质量的压裂施工（如CO2伴注压裂）。变泡沫质量设计是指按冻胶液排量由小到大与液态CO2排量由大到小注入井内，泡沫质量持续或

7、阶段性变化（一般是由高到低）的压裂施工程序设计。优点：充分利用了泡沫液的低滤失、低伤害优点，提高了造缝能力。缺点：提高压裂砂比较困难；施工程序比较复杂；施工控制难度较大。适用范围：水敏、水锁伤害大的地层，以及确定要达到泡沫压裂的施工。恒定内相、外相设计这里的相指存在于压裂液中的气、液、固三种相态。压裂设计中，将支撑剂（固相）纳入CO2（气相）进行的相关参数与工艺的设计称作恒定内相设计。相反则为恒定外相设计。（二）、CO2泡沫质量设计地质特征；压裂规模；施工参数；施工压