煤储层无水压裂技术现状及展望

中国煤层气产业已迈入全新发展阶段,水力压裂技术不断创新的同时,也面临着水资源消耗量巨大,煤储层伤害严重,裂缝扩展不充分等问题,寻求一种可替代的无水或少水压裂技术势在必行。文章研究总结出三种当前适用于煤储层的无水压裂技术(超临界二氧化碳压裂、液态氮气压裂、泡沫压裂),对其作用机理、理论创新以及国内现场应用的现状进行分析阐述。对各项压裂技术的优缺点特性开展了评价,结果表明无水压裂技术能减轻煤储层伤害,避免黏土膨胀和水锁效应,有效促进复杂缝网生成,缩短见气时间,实现产量显著提升,可很好应用于煤储层二次压裂改造,具备良好的环境效益和技术可行性;但同时也存在支撑剂携带困难,设备运维成本较高等问题。最后对煤储层无水压裂技术的发展提出展望,建议逐步开展煤储层无水压裂技术现场先导性试验,优化施工参数,研发地面—井下低温特殊工艺设备,推进开展低密度支撑剂和压裂液增稠剂的优选实验,巩固提升泡沫压裂液体系在高温高压环境下的稳定性能。

CO_2泡沫压裂液粘弹性与触变性的表征研究

文章针对低效油气藏存在低压、水敏等问题,开发了CO2泡沫压裂液技术。该压裂液以气液两相组成,外相为液态交联瓜尔胶,内相为气态二氧化碳。实验仪器为控制应力流变仪,分析了CO2泡沫压裂液的流变学特性,包括泡沫流体的粘弹性和触变性,并采用粘弹-触变性本构方程描述典型的泡沫压裂液流体的触变环,采用广义Maxwell粘弹性本构方程描述泡沫压裂液流体的粘弹性。泡沫压裂液同时具有剪切变稀、粘弹性和触变性, 采用5个参数粘弹触变性本构方程可描述典型的泡沫压裂液流体的触变环,用广义Maxwell粘弹性本构方程可描述泡沫压裂液流体的粘弹性,模型计算值与实验值吻合良好,本构方程具有良好的适应性。

CO_2泡沫压裂液的研究与应用

泡沫压裂液适用于低压、水敏性储集层。通过室内试验及研究 ,优选出CO2 泡沫压裂液配方 ,得出对其性能测试的结果 :起泡、稳泡能力强 ,流变性能、携砂能力好 ,低滤失 ,破胶快等 ,岩心实验证实具有低膨胀及低伤害特性 ,可以满足压裂工艺设计的要求。CO2 泡沫压裂施工中 ,如要提高施工规模、增大砂量及砂液比 ,使用酸性交联压裂液体系可确保施工的顺利进行。在长庆油田等现场实施的CO2 泡沫压裂液增产效果良好。图 2表 5参 3 (丁云宏摘 )

AL-1酸性交联CO_2泡沫压裂液研究与应用

CO2泡沫压裂液是一种高效、低伤害的压裂液体系,在低渗、低压、水敏性油气层的压裂改造中作用显著。针对羟丙基瓜胶(HPG)的分子结构特点和酸性交联环境,研制出了AL-1酸性交联剂。通过对CO2泡沫压裂液的各种添加剂进行优选和评价,确定了AL-1酸性交联CO2泡沫压裂液的典型配方,并对该体系的综合性能进行了评价。评价结果表明,该泡沫压裂液具有起泡能力强、泡沫稳定性高、耐温抗剪切性好、滤失低、对岩心伤害小等特点,可以满足低渗、低压气藏的压裂施工要求。该体系已经在苏里格气田完成了2口天然气井的试气压裂作业,取得了较好的增产效果。

超临界CO_2/胍胶泡沫压裂液流变特性研究

泡沫压裂在提高低渗砂岩和碳酸盐储层的油气产量方面取得了极其显著的效果 ,得到了广泛应用。但过去针对CO2 泡沫压裂液的实验研究大多压力较低 ,CO2 处于气体状态 ,而在实际压裂工艺中对CO2 泡沫压裂液来说 ,CO2 常处于超临界状态。为了更好地预测压裂效果 ,对处于超临界状态时的CO2 泡沫压裂液的流变参数进行研究就显得很有必要。为此 ,建立了一套大型的高压、高温实验系统 ,利用管式流变仪来研究实际压裂条件下CO2 泡沫压裂液的流变特性。结果表明 :该压裂液具有剪切稀化性质 ,可用幂律模型处理 ;通过数据处理得到了该压裂液在不同压力、温度和泡沫质量下的有效粘度、流变指数和流变系数 ;并详细研究了压力、温度和泡沫质量对泡沫压裂液有效粘度。

CO_2泡沫压裂在煤层气井中的适应性

CO2泡沫压裂液由于对储层伤害小、返排能力强、滤失量小和携砂能力强等特点,在油气田,特别在低压、水敏性储层中得到应用。CO2泡沫压裂液与常规水基压裂液最大的差异是交联环境的不同。常规水基压裂液是在碱性环境下交联、酸性环境下破胶,而CO2泡沫压裂液则要求在酸性环境下交联。为使稠化剂在酸性条件下能形成良好的冻胶,开发研制出了AC8酸性交联剂,并通过室内研究,形成了CO2泡沫压裂的配套技术。现场应用表明,CO2泡沫压裂液是一种优质低伤害压裂液体系,该体系粘度高,滤失量低,能够清洁裂缝,对地层损害小,易返排,能够满足煤层气井的压裂施工。

CO_2泡沫压裂液性能评价

CO2 泡沫压裂液是压裂液体系的一个重要组成部分 ,在低压、水敏地层的压裂改造中 ,CO2 泡沫压裂液比其它压裂液体系优异。经优选 ,确定CO2 泡沫压裂液实验基础配方为 :(0 .6 5 %～ 0 .70 % )GRJ改性瓜胶 +1 .0 %FL 36起泡剂 +0 .1 %杀菌剂 +0 .3%DL 1 0助排剂 +1 .0 %KCl粘土稳定剂 +(0 .0 0 3%～ 0 .0 6 % )过硫酸铵 +1 .5 %AC 8酸性交联剂。并对泡沫质量为 5 0 %～ 70 %压裂液体系的剪切性能、耐温性能、流变参数、粘温性能、破胶与残渣、破胶液的表观性能和岩心伤害进行了评价。结果表明 ,CO2 泡沫压裂液体系具有良好的耐温耐剪切性能和流变性能 ,携砂能力强 ,对储层岩心伤害小 。

酸性交联CO_2泡沫压裂液起泡剂的研制及其性能研究

为了优选出酸性交联CO2泡沫压裂液体系的起泡剂,结合延长油田的储层特性,通过室内实验制备出性能较好的3种起泡剂,并将这3种起泡剂与酸性压裂液体系进行了配伍性实验,优选出与压裂液体系配伍性良好的YCQP-1起泡剂;通过对不同浓度的YCQP-1起泡剂起泡效果进行评价,确定了起泡剂的最佳使用浓度为0.4%,在该浓度下YCQP-1起泡剂的抗盐、抗油、耐酸和耐温性能均符合酸性压裂液体系起泡剂要求;将该起泡剂加入到酸性压裂液体系中,压裂液泡沫质量为79.59%,稳泡时间为110 min,说明该起泡剂是一种性能优异的酸性交联CO2泡沫压裂液体系起泡剂。

一种新型酸性交联CO_2泡沫压裂液研制及应用

针对延长气田低渗透储层,通过制备交联剂、起泡剂、助排剂,筛选黏土稳定剂等酸性压裂液添加剂,研制出了一种以CMHPG作为稠化剂的酸性交联CO2泡沫压裂液,并对压裂液的相关性能进行了评价。实验结果表明,压裂液的泡沫质量为79.59%,半衰期为110 min;压裂液破胶液的黏度为1.19 mPa·s,残渣含量为273 mg/L,防膨率为90.61%,表面张力为24.51 mN/m,在80℃下滤失速率为9.8×10-4 m/min1/2,对储层的伤害率小于19.79%。该压裂液泡沫质量高,破胶彻底,残渣较低,防膨效果显著,对储层伤害小,现场应用携砂性能好,增产效果明显。

交联氮气泡沫压裂液的携砂性能研究

在大型高压泡沫压裂液实验回路上,对交联氮气泡沫压裂液的携砂性能进行了实验研究。分析了携砂泡沫压裂液流动时临界携砂流速的产生原因,并根据实验结果分析了温度、压力、泡沫质量及支撑剂浓度对临界携砂流速的影响。临界携砂流速随温度的升高而增大,随压力、泡沫质量和支撑剂体积浓度的增大而减小,研究发现当支撑剂浓度大于0.17时,开始出现颗粒团聚现象,并分析了颗粒团聚现象发生的原因。最后根据实验结果,拟合出了用于计算临界携砂流速的实验关联式,该式相对误差在15%以内。