二氧化碳压裂液研究及应用现状

2016-03-13郑观辉长城钻探工程技术研究院辽宁盘锦124010

化工管理 2016年24期

郑观辉（长城钻探工程技术研究院，辽宁盘锦 124010）

二氧化碳压裂液研究及应用现状

郑观辉（长城钻探工程技术研究院，辽宁盘锦 124010）

二氧化碳（CO2）压裂液目前被广泛应用，发展势头良好，针对低渗、强水敏及水锁性的油气藏，二氧化碳压裂液能够显现出迅速返排、彻底破胶的优势。CO2压裂液主要可以分为泡沫压裂液和干法压裂液，由于前者有酸性交联合两相流的特点，导致液态的CO2粘度过低，我国的CO2压裂液研究起步晚，目前还不太成熟，本文主要探讨了CO2压裂液的相关研究和应用现状。

二氧化碳压裂液；CO2；泡沫压裂液；干法压裂液；应用现状

现在，在油田开发的过程中尤其是在中后期，由于较低的底层压力，低渗、强水敏水锁油气藏中经常出现压后返排问题，此外，地层能量的不断下降再加上压裂液给地层的伤害，很多油气井在压后一两个小时内压力就下降没了，压裂很难达到效果。然而，CO2压裂液的运用能够有效避免水和地层的碰触，有效降低水锁水敏对地层的损害。其中泡沫压裂液能够把液态CO2和常规水基压裂液混合为稳定的泡沫用于施工，干法压裂液是使用液态的CO2代替常规水力压裂液用于施工。

1 CO2压裂液优点

1.1 CO2泡沫压裂液优势

第一，CO2的内相特性在入井液量方面有所降低，避免了常用的水基压裂液对地层的损害。第二，CO2的汽相特性的存在使二氧化碳提供的能量能够在最短时间内清除储层中压裂液剩余的液体，加速帮助返排，降低水锁水敏带来的损害，同时，避免了断裂面旁边的渗透率损失。第三，在成本使用方面，由于不需要处理抽汲井也不需要回收压裂液，所以性价比高，成本低，很适用于油气藏改造。

1.2 CO2干法压裂液优势

第一，无水相性可以避免水敏水锁的损害，第二，由于压裂液的较低的界面张力，在其受热以后可以从储层中快速返出，第三，压裂液无残渣的优点能够很好地清洁裂缝导流床，使其导流能力和裂缝长度得以保留。第四，CO2很高的溶解度可以有效降低原油的粘度，改善其流动性。第五，较低的CO2界面张力能够有效解析非常规天然气储层中的吸附气。

2 CO2泡沫压裂液的相关研究及应用现状

针对二氧化碳泡沫压裂液的研究开始于20世纪60年代，德国费思道尔夫在石炭系士蒂凡组气藏的压裂改造中试验成功，美国也运用泡沫压裂液取得了增产效果，现在，国外的这项技术基本成熟，更加注重内相气泡的控制，耐温耐剪切性能很好，最大携砂浓度可达1 400 kg/m3，加砂规模达到150 t，能够用于大型加砂压裂。国内的研究在90年代才开始，受到耐高温稠化剂和添加剂研究的限制，泡沫压裂液在应用方面还不成熟，相关的施工设备和技术不完善，泡沫压裂液主要由交联冻胶和液体的CO2构成，其pH值成酸性，在稠化剂选择方面一般使用CMHPG（羧甲基羟丙基瓜尔胶），但是国内没有相关的成熟产品，仍然使用HPG（丙基瓜尔胶），其在酸性条件下很容易破胶，这成为研究的关键。

川庆钻探有限公司研究出了酸性胶联剂AL-1，和HPG稠化剂、WDJ-2起泡剂及CF-5E助排剂联合构成了一套压裂液体系。这套体系在稳定性和耐温耐剪切性方面具有优势，相应的滤失量较低，避免了对地层岩心的损害，这套体系被应用于苏里格气油田中，并且取得了巨大的增产效果。

中原石油勘探局和西南油气合作研发出一套酸性交联压裂液体系，其泡沫质量能够达到53%-60%，耐高温达性强，最大的入井深度达3700m，同时，运用美国SS公司的设备取得了进展，此外，此公司还研制出与国内情况相结合的HV-100 CMH⁃PG，其不溶性的残渣很少，并且在3789m的深井二氧化碳泡沫压裂液试验中使用了此款产品，并取得了成功。吉林、大庆等油田也进行了泡沫压裂液的相关开发和具体实验，在低渗透性的油气开发中取得了效果。这一系列改造技术有效解除了排液的问题，避免对油气层的损害。

3 CO2干法压裂液的相关研究及应用现状

1981年，学者们初次提出了纯液态CO2作为压裂液进行施工并首次应用于加拿大Glauconite砂岩油藏，1985年开始研究干法压裂液技术，加拿大总共进行相关实验450井次，运用于不同种类的地层超过30类，大部分是气井，这标志着干法压裂的成熟运用。但是由于液态二氧化碳粘度比较低，携砂及造缝能力弱，应用规模有限，因此，需要使用和二氧化碳溶解到一起的化学剂来增加其粘稠度，需要通过增加低相对分子质量化合物来提升CO2的粘稠度。国内的相关研究开始于21世纪，川庆钻探攻速运用模拟技术探究而二氧化碳和提粘剂的结构，实验不同提粘剂的效果，在62℃～63℃、15～20 MPa这样的条件下，可以将干法压裂液粘度提高到5～10 mPa·s，有效降低了对油气井岩心的损害率。与2011年再苏里格气田试验了这项研究，2013年又进行了干法加砂压裂实验，施工排量是2.0～4.0 m3/min，加砂量是2.8 m3，和传统的压裂技术相比，产效显著。