抗高温清洁CO2泡沫压裂液在页岩气储层的应用

为了实现裂缝型、低压、低渗、强水敏、易水锁等特殊油气藏的高效开发,采用研发的多元共聚物、黏度增效剂、调节剂等和CO2混配,得到一种抗高温清洁CO2泡沫压裂液(BCF压裂液)。对压裂液体系进行了综合性能测试,结果表明:BCF泡沫压裂液抗温能力可达140℃,在90℃下泡沫液具有优良的携砂性能,其半衰期超过5 h,泡沫液滤失系数与胍胶冻胶相当,并且压裂液破胶彻底,破胶液残渣含量低至1 mg/L、表面张力在24 m N/m以下。BCF压裂液体系在延长油田YY2页岩气井得到了成功应用,加砂成功率100%,求产后单井无阻气量达到1.0×105 m3/d,是邻井产量的3倍。试验表明,该压裂液具有常规CO2泡沫压裂液不可比拟的优点,对此类特殊油气藏的高效开发和储层保护具有重大意义。

CO2泡沫压裂设备的特点及应用

CO2泡沫压裂具有对油层伤害小、返排液能力强、低滤失、粘度高和挟砂能力强等特点。CO2压裂设备主要由CO2液罐、CO2管汇和CO2增压泵车组成。与其配套的水基压裂车组为Stewart&Stevenson公司的车组，由6台压裂车、2台混砂车、2台仪表车、1台压裂液罐车及1台胶链罐车等组成。根据大庆油田的地质条件，研制成功一次能压2个层段且能同时实现返排的CO2压裂管柱，29口井35层的CO2泡沫压裂试验表明，施工一次成功率达89．6％，压裂油层深度2400m，泵压稳定，能满足低产、低渗透油田改造和开发的需要，增油效果好。

CO_2泡沫压裂工艺技术在中原油田的实践

针对中原油田开发后期的低压、水敏油气层的特点,对CO2、CO2泡沫压裂液的主要特性以及CO2泡沫压裂工艺技术的主要特点进行了探索。CO2泡沫压裂设计应充分考虑温度和压力对CO2相态变化的影响,应优化施工管柱,最大限度地降低施工压力,应开发多种抗高温、酸性环境交联的压裂液体系,以更加适应中原油田CO2泡沫压裂施工需要。因泡沫压裂液滤失量小,所以施工排量不宜太高,一般以不低于3.2m3/min为宜。在CO2泡沫压裂液、CO2泡沫压裂优化设计、现场施工质量控制等方面取得了较大的进展,在现场取得了较好的应用效果。

CO_2泡沫压裂液的研究及现场应用

在水力压裂过程中,由于向地层中注入大量的压裂液,对地层造成了一定程度的伤害,特别是低渗透油藏压裂液对地层的伤害更加严重,从而影响了增油效果。由于CO2泡沫压裂液具有滤失量低、返排能力强、与地层流体配伍性良好等优点,采用CO2泡沫压裂技术,可减小压裂液对地层的伤害。经过对CO2泡沫压裂液的各种添加剂进行优选与评价,确定了适合低渗油藏使用的CO2泡沫压裂液体系,并对其综合性能进行了评价。结果表明, CO2泡沫压裂液体系具有泡沫质量高、稳定性好、半衰期长、粘弹性大的特点,并有良好的耐温耐剪切性能和流变性能,破胶彻底,界面张力低,对储层伤害小,可以满足低渗、低压油气藏压裂施工的需要。CO2泡沫压裂液在吉林油田和大庆油田的低渗透油藏中进行应用,取得了良好的效果。

CO_2泡沫压裂优化设计技术及应用

针对苏里格低压、低渗透气藏常规水基压裂液压后返排困难,导致储层水锁伤害的问题,研究利用CO_2泡沫压裂来降低压裂液滤失,提高压裂液返排率,降低对储层的伤害。有针对性地研究了CO_2泡沫压裂优化设计技术,包括:CO_2泡沫压裂起泡技术、酸性交联技术、变泡沫质量和恒定内相设计技术等。现场应用表明,长庆苏里格气田气藏应用CO_2泡沫压裂技术,可大大提高返排率,缩短压裂液返排时间,降低压裂液对气层的伤害,提高压裂效果。

CO_2泡沫压裂工艺技术研究及现场实践

对低压致密、水敏性气藏,常规水基压裂开采存在水锁损害严重、压裂液返排难度大等问题,严重影响气井产量,采用CO_2泡沫压裂开采工艺是提高该类气藏产量的有效途径,为此开展了CO_2泡沫压裂技术研究,包括CO_2泡沫压裂液酸性交联技术、注入方式优化技术、变排量变泡沫质量设计方法和提高裂缝导流能力配套措施。以苏里格气田苏11-52-65井为例,采用优化的CO_2泡沫压裂技术,完成了单层加砂49.2 m^3的较大规模施工,压后破胶液实现了完全自喷快速返排,日产气量达到苏里格气田平均单井日产气量的2.2倍,证实了该优化设计方法和配套措施的有效性,也显示出CO_2泡沫压裂工艺在开采低压致密气藏中的良好应用前景。

CO_2泡沫压裂技术研究进展及应用展望

页岩气开发过程中不仅应注重产量的突破,还应加强节水/无水压裂等新工艺、新技术的攻关与突破。文章通过对CO_2泡沫压裂液的研制、CO_2泡沫压裂液性能评价、CO_2泡沫压裂工艺参数模拟、CO_2泡沫压裂施工工艺及相关配套装备4个方面的调研,了解CO_2泡沫压裂技术的研究进展及应用现状,并结合四川地区具体情况,形成一套适用于四川盆地页岩储层的CO_2泡沫压裂工艺技术,不仅为进一步丰富开发页岩气的压裂工艺技术奠定基础,而且为四川盆地水资源紧缺地区的页岩气大规模工业化开发提供重要的技术储备与补充。

长庆上古生界气藏CO_2泡沫压裂技术研究

初步形成适合长庆上古生界低渗、低压气藏的气井 (井深 40 0 0m以内 )CO2 泡沫压裂工艺技术。在压裂液体系的室内研究中 ,选用羟丙基胍胶作为交联的增稠剂 ,研究合成了AC 8酸性交联剂 ,使压裂液在酸性条件下有较高的黏度和携砂能力 ,优选出在清水中发泡性能较好的YFP 1发泡剂和CQ A1、DL 10助排剂。现场压裂施工通过增大CO2 用量来增加施工规模 ,通过提高基液浓度 ,通过添加表面活性剂以保证压裂液与液体CO2 完全混合并乳化 ,以及保持压裂液一定排量来保证实现较高砂比。现场试验 19井次 ,14井次增产效果明显。与常规水基压裂液相比 ,CO2 泡沫压裂液的返排率提高近5 0 %、返排时间缩短了近 40h、对地层的伤害率 (平均为 48.5 1% )降低了近 3 0 %。图 4表 5参

CO_2泡沫压裂中井筒的压力分布研究

正确选择泵压关系到压裂的成败,而井筒的压力分布直接影响泵压的大小。本文在现有方法存在问题的基础上,考虑了压裂过程中泡沫压裂液的泡沫质量、密度、流变参数等变化,总结出二氧化碳泡沫压裂液在注入过程中压力分布的基本理论模型。运用以上方法对某井进行了预测,计算简单,精度较高,具有一定的实用性。

超分子聚合物清洁CO_2泡沫压裂液的研究及应用

采用几种聚合单体、引入特殊官能团合成了一种聚合物,与相关添加剂和CO_2配套使用,形成一种抗高温的超分子聚合物清洁CO_2泡沫压裂液(BCF压裂液)。采用泡沫压裂液性能评价方法对体系进行了室内评价:体系抗温能力可达140℃,具有泡沫质量高、泡沫稳定性强、耐温耐剪切性能好,携砂性能优良等特点,并且压裂液破胶彻底、表面张力低(24 mN/m以下)、残渣含量极低(小于1mg/L)。该体系不仅解决了常规压裂液残渣含量高的问题,也克服了VES清洁压裂液与CO_2配伍性差、耐温耐剪切差等缺点,在延长油田页岩气井中成功实施并取得了良好的增产效果,对低渗、低压、易水锁、强水敏等特殊油气藏的高效开发和储层保护具有重大意义。

页岩气CO_2泡沫压裂技术

页岩气开发过程中不仅要注重产量的突破,还应加强对节水/无水压裂等技术的攻关,以确保水资源紧缺地区页岩气开发的有序进行。为此,比较了CO_2泡沫压裂与滑溜水压裂、其他节水/无水压裂技术的特点与优势,认为CO_2泡沫压裂技术能大幅减少用水量,通过增加施工排量和规模可弥补其在改造体积方面与滑溜水压裂所存在的差距,设备改造要求、混注工艺、施工难度较其他节水/无水压裂低,安全风险小;分析了CO_2泡沫压裂液物理特性,由于CO_2相态变化复杂,储层条件下处于超临界状态的CO_2,与水基压裂液形成CO_2泡沫;研究了CO_2泡沫压裂施工设备及工艺技术,认为在施工设备、分段工艺、施工步骤、安全保障方面,增加了液态CO_2泵注流程,需考虑CO_2的特殊性,制定相应的施工保障、安全预防措施。此外,还调研了CO_2泡沫压裂在美国Ohio和Lewis、加拿大Monteny、延长油田页岩气开发中的应用情况,发现其增产改造效果明显。所取得的研究成果为四川盆地页岩气的压裂改造提供了新的思路和方法,也为水资源紧缺地区页岩气开发提供了重要的技术储备与补充。

配合CO_2压裂的试油施工常见问题及对策

由于CO2与普通压裂液性质存在很大差别,压裂施工中的低温效应,放喷过程中的迅速气化造成的冻堵及腐蚀,以及排液过程中气体的影响等极大地影响了试油施工。针对采用CO2压裂而出现的现场工程问题,从压裂排液管柱、地面流程及抽汲排液求产工艺等方面进行了优化设计并采取了一系列措施,保证了CO2压裂施工及后续排液求产的顺利进行。

水力压裂技术的近期发展及展望

水力压裂技术经过 5 0多年的发展 ,在裂缝模型、压裂井动态预测、压裂液、支撑剂、压裂施工设备、应用领域等方面均取得了惊人的发展 ,不但成为油气藏的增产增注手段 ,也成为评价认识储层的重要方法。近期水力压裂在总体优化压裂、重复压裂、大型压裂、高砂比压裂 ,端部脱沙压裂、CO2 泡沫压裂及特殊井 (斜井、水平井、深井、超深井、小井眼井等 )压裂技术方面有了进一步的完善和发展 ,压裂的单项技术也有了很大进展。国内压裂酸化技术在设计软件、压裂酸化材料、施工技术指标等方面 ,已接近国际先进水平。介绍了国内不同储层类型所适用的压裂技术 ,展望了在新型压裂材料、试验技术研究、滤失伤害和返排机理研究等方面的发展方向 ,对更好地发挥水力压裂技术在油气田勘探与开发中的作用具有重要意义。

大庆探区低伤害压裂工艺技术的实践与认识

分析了特低渗透扶杨油层的特征及工艺技术难点,提出了采用低伤害压裂的技术。介绍了“CO2泡沫压裂技术”和“清洁压裂液工艺技术”。通过在肇源裕民、大庆长垣扶杨油层新井及老井复查中的应用,单井采油强度在原有常规技术水平0·202t/m的基础上,提高了70%以上,使达到商业储量所需钻遇油层厚度由原有技术水平的15·87m降至平均钻遇厚度界限9·3m以下,进一步降低了低丰度扶杨油层可动用储量的技术界限。

中原油田二氧化碳压裂改造初探

中原油田的地质特点决定了水力压裂是低渗透油气藏勘探开发的主导措施,对于低压、水敏油气藏及深层凝析气藏采用常规的压裂工艺及水基压裂液进行压裂改造,增产效果不甚理想。为了解决压裂中存在的问题,探索压裂增产的新途径,中原油田引进了美国SS公司生产的CO2罐车和CO2增压泵,与斯伦贝谢公司进行合作,完成了CO2压裂地面流程的配套和泵注CO2压裂车的改造。在斯伦贝谢公司技术人员的指导下,进行了5口井的CO2压裂实施。在此基础上,我们总结了前期工作的经验和教训,独自完成了5口井的CO泡沫压裂的设计与施工,取得初步成效。

酸性清洁压裂液体系性能研究及现场应用

为了适应CO_2泡沫压裂施工要求,通过芥酸酰胺丙基-N,N-二甲基叔胺盐胶束与高分子量聚氧化乙烯(PEO)共混,制得一种耐酸性表面活性剂/聚合物清洁压裂液;并对压裂液的相关性能进行了系统评价。实验结果表明:在80℃、90 min剪切作用后,压裂液黏度依然维持90 m Pa·s左右;储能模量G'为7 Pa,耗能模量G″为1 Pa,压裂液具有较好的黏弹性;压裂液在矿化度1 000~8 000 mg·L^(-1)均可满足悬砂要求;破胶液黏度低于5m Pa·s,残渣含量为50 mg·L^(-1),破胶液表面张力为23.88 m N·m^(-1),界面张力为0.024 6 mN·m^(-1),破胶残渣粒径平均值为40 nm;岩心伤害率在11%以下,压裂液对支撑剂短期导流能力的伤害率在15%以下,可满足压裂施工要求。现场试验结果表明:该压裂液携砂性能好,泡沫质量高,增产效果明显,适合CO_2泡沫压裂施工。

CO_2泡沫压裂技术在大庆扶杨油层的应用

针对该储层物性差、泥质含量高、水敏性强、水基压裂液对储层伤害严重等特点,对CO2泡沫压裂技术进行相应的改进,取得了较好效果。与常规水基压裂技术进行压后评价对比分析,结果表明,CO2泡沫压裂技术具有更好的效果,主要表现在返排速度快、返排率高、压裂液绝对残渣含量低、地层伤害小、增产效果好,压后地层完善程度高。因此得出结论,CO2泡沫压裂技术对大庆长垣西南扶杨油层具有较好的适应性,应用效果显著。

页岩气藏合理开发方式及井型优选

面对我国石油能源短缺及常规天然气不足的现状,三大非常规气藏之一的页岩气藏在能源供给中占有非常大的优势。在分析研究区页岩气藏地质概况、储层物性及试采资料的基础上,结合国内外页岩气藏开发经验,初步确定该气藏的开发方式为衰竭式开采。页岩气藏只有经过压裂作业后才能形成工业气流,加之研究区储层具有酸敏、水敏的特点。因此,选择可以克服这些缺点且具有泡沫携砂能力、助排能力等优点,低滤失特性和经济效益好的CO2泡沫压裂技术为最终的储层改造措施。关于布井方案,重点设计三套井网部署方案进行对比分析,考虑布井成本、年总产气量及所布新井数目,最终确定以分支鱼骨状水平井为主的混合井网为最优井网部署方案。对今后的页岩气开发布井方案起到一定的指导作用。