二氧化碳干法压裂技术应用现状与发展趋势

赵凯灵

二氧化碳干法压裂技术应用现状与发展趋势

赵凯灵

（中石化中原工程公司井下特种作业公司，河南濮阳 457100）

二氧化碳干法压裂技术和常规的水力压裂技术相互比较，其具有十分明显的优势，二氧化碳干法压裂技术不单单具有比较高的返排，对储集层的伤害强度也比较小。此外，二氧化碳干法压裂技术的增产幅度也相对较大。但是随着二氧化碳干法压裂技术的不断发展，也出现了很多的问题，比如液态二氧化碳的摩阻比较高，且其粘度较低。因此，悬砂能力以及降滤失性的性能也相对较差，这对于压裂造缝的影响就比较大。而二氧化碳的相变化也比较复杂，所以在实际的二氧化碳干法压裂技术运用过程中很难控制好气相变。而二氧化碳干法压裂技术所用的压裂设备也需要逐步完善，其中的关键设备密闭混砂车也存在着相对比较明显的缺陷。

二氧化碳干法压裂技术；应用现状；发展趋势

1　二氧化碳干法压裂技术介绍

二氧化碳干法压裂技术中所使用的液态二氧化碳是100%的，且是一种压裂介质。在使用该技术的过程中，我们需要利用支撑剂来释放二氧化碳的储罐压力以及控制温度，同时在专用的混砂机内使得其和二氧化碳干进行相互混合，最终使用高压压裂泵把其泵入到井筒中进行压裂工艺［1］。

使用二氧化碳干法压裂技术时需要把几个二氧化碳干储罐相互并联，然后使储罐和二氧化碳的增压泵车以及井口装置等相互连通，同时监控其工作状态。然后把支撑剂以及二氧化碳放入密闭式的混砂罐中。其实，我们需要对高压管线以及低压供液管线等进行试压操作，只有试压的结果符合实际的要求时才可以进行后续的操作。液态形式的二氧化碳注入地层的温度为-25～-15℃，在压开地层的同时，需要使缝隙之间相互延伸，在把支撑剂注入后，需要进行顶替，直到支撑剂被全部注入到地层中再停泵。而压碎施工结束之后，需要关闭井口2h左右。当进行压后返排时，我们不单单要控制好返排的速度以便更好的防止吐砂，还需要充分的利用好二氧化碳，进而使得其快速的被返排，这样可以利用比较小口径的油嘴来操控速度值，然后再使用比较大口径的油嘴，最后利用相应的检测仪器来检测二氧化碳的浓度，并记录其中的变化值。

二氧化碳干法压裂技术中所使用的二氧化碳压裂液是高压密闭条件下的，在整个工艺技术中所使用的设备与常规的水压裂大不相同。二氧化碳储罐的数量没有特殊的要求，但是需要把其用于二氧化碳的加压降温中，并保持器温度在-34.4℃，处于1.406MPa。而二氧化碳的增压泵车则是把处于液态状态下的二氧化碳在储罐中的压强增加，并使其为2MPa左右。密闭混砂车是二氧化碳干法压裂技术中所需要的关键性设备，且是一个相对较大的密闭式的压力仪器，在密闭混砂车中需要把液态的二氧化碳和支撑剂相互混合。

与水基压裂液相比较，液态的二氧化碳具有比较特殊的物理化学性质，因此二氧化碳干法压裂技术具有很大的优势。不存在水相，所以有效地减少了对储集层水的带污染。在使用的过程中没有残余物质，因此不会伤害储集层。此外，其具有良好的增强效果，因此反排的效果较为彻底。二氧化碳的流动性相对比较好，因此可以最大程度的渗入到裂缝中去。二氧化碳在降低原油的粘度上具有较好的优势，同时还可以有效的置换出甲烷，使得石油单井的产量大大提高。

2　存在的问题

虽然二氧化碳干法压裂技术具有很大的优势，但是也存在一定的问题。二氧化碳干法压裂技术在使用的过程中，由于二氧化碳的牛顿流体的性质，使得其摩擦阻力相对较高。其次，液态形式的二氧化碳的悬砂能力比较差。在压裂施工中的二氧化碳粘度大概为0.02～0.16mPa.s，这使得滤失的量比较大，因此对于压裂造隙的影响也相对较大，这是影响施工成败的主要因素。在进行压裂的过程中，二氧化碳的相态变化相对较为复杂，因此很难进行相态的预测，不利于施工效果的改善。所以，需要对施工的参数进行合理的设计，最终可以密切的关注其中压力的变化，进而可以观察到每个阶段的相态变化，进而指导现场施工。国内的压裂设备比较差，在密闭混砂车方面存在较大的缺陷。由于二氧化碳的干法压裂技术和常规的压裂机理大不相同，所以，当前的施工参数不能很好地满足二氧化碳干法压裂的要求。

3　发展趋势

由于二氧化碳的超临界具有分子作用力小，表面张力比较小的特点，所以其具有十分好的溶质溶解能力。因此，二氧化碳的压裂工艺成为二氧化碳干法压裂技术的前沿，并具有独特的优势。

1）具有较好的增产效果。超临界二氧化碳的表面张力为零，并具有较好的流动性，因此可以进入到超临界的二氧化碳空间。所以超临界的二氧化碳可以最大限度地使得储集层中的裂缝被沟通，进而有效地提高产量。

2）降低了施工的压力，使得前期的投资成本大大降低。超临界二氧化碳具有十分强的流动性，因此超临界二氧

化碳也具有较高的破岩能力。同时，超临界二氧化碳比液态的二氧化碳摩擦阻力小，可以降低施工的压力，进而减少施工的成本。

3）研制超临界效果的关键设备。超临界二氧化碳的相态和传统的有所不同，因此其设备的需求也不相同，我们需要根据二氧化碳的超临界特点来研制设备保证施工产量。

4　结束语

二氧化碳干法压裂技术是使用水基压裂液对油气储集层进行相应的改造，然而水基压裂液体的使用中出现大量的水资源浪费现象，这不单单会对储集层带来严重的损坏，还会使得地下水的污染变得严重，最终导致处理费用变高，增加了后期的修复投资。随着开采的需要，二氧化碳干法压裂技术正在不断的完善。

［1］ 刘合，王峰，张劲，等.二氧化碳干法压裂技术——应用现状与发展趋势［J］.石油勘探与开发，2014，41，（4）：466-467.

Exploration Dry Carbon Dioxide Fracturing Application Status and Development Trend

Zhao Kai-ling

Carbon dioxide dry fracturing technology and more conventional hydraulic fracturing technique compared with each other，which has obvious advantages，carbon dioxide，dry fracturing technology not only has a relatively high flowback of reservoir damage relatively strength small，in addition，the yield increased carbon dioxide dry fracturing technology is relatively large.But with the development of dry carbon dioxide fracturing technology，there have been many problems，such as liquid carbon dioxide friction is relatively high，and its low viscosity.Therefore，the ability of suspended sand and fluid loss of performance is relatively poor，which made for seam fracturing the impact is relatively large.The phase change of carbon dioxide is also more complex，so in actual use carbon dioxide dry fracturing process is difficult to control the gas phase transition.The dry carbon dioxide fracturing equipment used in fracturing technology also need to gradually improve，one of the key equipment closed Blender there are relatively obvious defects.

carbon dioxide dry fracturing technique；application status；trends

TE357

B

1003-6490（2016）06-0103-02

2016-06-03

赵凯灵（1988—），男，河南濮阳人，助理工程师，主要从事压裂工作。

收稿日期：2016-06-03

作者简介： 冯修燕（1984—），女，河南信阳人，讲师，主要研究方向为传热强化与节能。