二氧化碳压裂液研究及应用现状

二氧化碳压裂液包含二氧化碳泡沫压裂液和二氧化碳干法压裂液。对于广大低渗、低压、强水敏和水锁性油气藏,二氧化碳压裂液具有伤害小、破胶彻底、返排迅速等优点,展现出良好的应用前景。但与国外相比,国内相关研究起步较晚,并且由于二氧化碳泡沫压裂液具有酸性交联和两相流的特殊性,液态二氧化碳存在粘度太低的缺陷,造成目前国内二氧化碳压裂液体系还不够成熟。因此,认真总结国内外二氧化碳压裂液的研究及应用现状,对于指导今后二氧化碳压裂液的研究方向具有重要意义。

二氧化碳压裂供液系统设计

在CO2压裂技术早期应用过程中,使用常规CO2槽车和CO2增压泵车作为压裂车的主要供液设备,施工过程中由于增压泵车的抽吸作用和地面管路的摩阻,使得CO2槽车中处于临界状态的液态CO2部分气化,导致施工排量难以提高且极不稳定,影响施工的正常进行。针对液态CO2气化导致的压裂装备走空泵、排量波动、持续供液难等问题,主要从气体增压装置、控制系统、CO2储罐及地面管汇四部分对供液系统进行设计,通过现场多井次的应用表明该供液系统可大幅提高施工排量,保持整个施工过程的排量平稳,为CO2压裂技术的现场成功应用奠定了坚实的基础。文章主要从技术分析、系统功能、系统结构、现场应用四个方面介绍该供液系统。

超临界二氧化碳对致密砂岩力学特性影响的实验研究

超临界二氧化碳压裂改造有利于提高单井产量,但超临界二氧化碳对岩石力学特性的影响规律亟待室内实验分析。利用高温高压岩石三轴仪对致密砂岩开展超临界二氧化碳作用下岩石力学特性测试实验,研究超临界二氧化碳、水等饱和流体作用效果及超临界二氧化碳作用下不同温度、围压和孔压对致密砂岩弹性模量、抗压强度、泊松比和脆性指数的影响规律。实验结果表明:相比无孔隙流体和饱和水,饱和超临界二氧化碳时砂岩抗压强度和弹性模量明显降低;饱和超临界二氧化碳时,温度升高时致密砂岩岩样的抗压强度和杨氏模量增大、泊松比和脆性指数减小,围压增大时致密砂岩岩样的抗压强度和杨氏模量先减小后增大、泊松比先稍有增大后明显减小、脆性指数先稍有减小后大幅降低,孔压增大时致密砂岩岩样的抗压强度、杨氏模量和脆性指数减小、泊松比增大。本文研究结果对于超临界二氧化碳压裂施工参数设计具有一定指导意义。

鄂尔多斯盆地长7致密油储层二氧化碳驱油实验

鄂尔多斯盆地长7致密油储层具有致密和低压的特征,采用常规注水开发存在采收率低的问题,从而制约了致密油的开发效果。针对鄂尔多斯盆地长7致密油储层注水开发采收率低的问题,基于CO2驱油细管实验、原油流变性测试实验、CO2浸泡岩心实验以及岩心驱替实验,并结合润湿接触角测试方法和核磁共振成像技术,研究了长7致密油储层CO2驱油的增产机理。研究结果表明:长7致密油最小混相压力为23.9 MPa,在长7致密油储层CO2驱过程中,注采井间CO2非混相驱占主导,在注入井附近局部区域可能出现混相驱;在地层温度压力(75℃,18 MPa)条件下,未溶解CO2原油的黏度为8.87 mPa·s,溶解CO2的原油黏度为7.99 mPa·s,其黏度降低幅度为9.9%;CO2水溶液浸泡24 h后,长7致密砂岩的润湿接触角从66.1°降低到54.0°,亲水性增强;水驱致密砂岩岩心的驱油效率为47.2%,CO2的驱油效率为71.5%,较水驱提高驱油效率24.3%,且致密砂岩渗透率越高CO2驱油效果越好。实验证明CO2驱可以显著提高长7致密油储层的驱油效率,是长7致密油高效开发的重要技术。

暂堵压裂在低渗透油田的研究与应用

针对低渗储层,裂缝侧向存在大量死油区、微裂缝和隔夹层发育等问题,通过向储层裂缝加入暂堵剂提高缝内净压力开启微裂缝,实现裂缝转向,并在纵向突破隔夹层的限制,更大程度地动用剩余油。经过多年研究和现场应用,暂堵压裂形成了缝口暂堵压裂、缝内暂堵压裂、多缝压裂和复合缝网压裂等4项工艺技术,现场大量试验和应用证明暂堵压裂可以达到很好的增油效果。

水力压裂在油气田勘探开发中的运用之研究

在油气田勘探开发中,水力压裂技术被认为是一项重要的配套技术,其在保持油气田稳产增长上发挥了重要的作用。在本文,笔者主要探究油气田勘探开发中水利压裂技术的运用。

CO_2压裂参数对井内温度和压力的影响

由于超临界CO_2液体的热物理性质在流动中变化剧烈,不适用于常物性的计算方法,提出了井筒内耦合流体热物性的非稳态流动传热模型。以一个气田为实例,通过数值求解3大控制方程,获得了CO_2的温度和压力沿井深的分布及随施工时间的变化规律。数值模拟结果表明:在计算条件下随着井深增加,井筒内CO_2温度和压力均升高;摩擦阻力对井筒内温度场有显著的影响;随着低温CO_2的注入,井筒内各点温度降低而压力上升,最后都趋于稳定;距离地面越近,井筒内的温度和压力越快达到稳定。得到的井底温度和压力变化规律可以为地层裂缝的计算提供更准确的入口参数。

致密砂岩储层微观孔喉结构及可动流体分布特征:以鄂尔多斯盆地东部神木地区盒8段储层为例

致密砂岩复杂的孔喉结构导致多变的可动流体分布,而微观孔隙结构和可动流体分布又是研究致密砂岩储层的重点。基于核磁共振可动流体测试原理,采用离心试验、高压压汞、扫描电镜、X射线衍射及铸体薄片等方法,建立了神木地区盒8段储层孔隙结构分类标准,明确了3类岩石孔隙结构参数及孔隙、喉道类型,提出了适用于目标储层转换系数的新方法,并定量评价了3类岩石可动流体分布特征。研究结果表明,目标储层中Ⅰ、Ⅱ类岩石孔隙以孔径大于10μm的残余粒间孔和孔径大于1μm的溶蚀孔为主,喉道以缩小型和弯片状喉道为主,孔隙结构参数较好,大孔隙发育程度高、孔喉间连通性好、可动流体赋存量大,大部分可动流体赋存于T_(2)谱右峰对应的大孔隙中,而左峰对应的小孔隙中可动流体含量低。Ⅲ类岩石孔隙结构参数差、可动流体百分比低、孔喉以晶间孔和管束状喉道为主。目标储层平均转换系数为0.029μm/ms,但Ⅰ、Ⅱ类岩石转换系数小于Ⅲ类,转换后的Ⅰ、Ⅱ类岩石T_(2)谱的右峰与压汞孔隙半径分布的主峰相对应,而Ⅲ类岩石T_(2)谱的左峰与压汞孔隙半径分布的主峰相对应。Ⅰ、Ⅱ类岩石孔径大于1μm的孔隙中可动流体百分比高,是未来勘探开发的主要方向。研究成果为提高致密油藏采收率提供了参考和借鉴。

CO_(2)密闭混砂装置清砂参数优化及现场试验

为了促进CO_(2)干法加砂压裂技术的配套与推广应用,针对CO_(2)干法加砂压裂施工结束后,核心装备CO_(2)密闭混砂装置罐体内剩余陶粒砂清理困难,清理效率低下,清理过程存在安全风险的问题,开展了清砂方式改进、风送清砂装置研制以及清砂参数优化等方面的研究工作,并进行现场试验。结果表明:1)自动化清砂方案通过设计气驱与输砂螺旋结合的清砂流程,配合专门研制的风送清砂装置,相比负压清砂方案,清砂速度提高了225%,纯清砂速度提高了165%;2)自动化清砂方案可实现人不进罐清砂,将陶粒砂直接输送至砂罐车,通过CO_(2)密闭混砂装置远程控制清砂过程及参数,清砂工作条件大大改善,符合安全化生产要求;3)大大减小清砂劳动强度,无需拆装人孔法兰,清砂人数由之前的4~6人减少至2人;4)优选出最佳清砂参数,即输砂螺旋转速为45 r/min,补压阀开度为25%,风送清砂装置为2档位。以上成果认识,对CO_(2)干法加砂压裂施工完成后的罐体高效清砂作业具有一定的指导意义。

高效嘧啶衍生物酸化缓蚀剂的研制与表征

采用绿色嘧啶生物材料4-氨基-6-羟基-2-巯基嘧啶(AMSN)和无水N,N-二甲基甲酰胺(DMF),一步合成了高效嘧啶衍生物酸化缓蚀剂ASMF,红外光谱表征及元素分析结果表明其合成纯度较高。通过研究其合成过程中影响ASMF产率的因素发现:AMSN和DMF的物质的量之比的水平宜选为1∶1,反应温度不宜高于170℃,反应时间至少要有4 h,ASMF可获得较高产率。通过中试生产高效嘧啶衍生物酸化缓蚀剂ASMF,并研究其缓蚀性能,与市售生物缓蚀剂相比,中试产品嘧啶衍生物酸化缓蚀剂ASMF在高浓度酸液(>20%)中仍有优秀的缓蚀性能,其耐温能达170℃,添加量低于0.2%时,缓蚀剂ASMF仍能表现出优异的缓蚀性能。ASMF电化学极化曲线结果表明,缓蚀剂ASMF能有效地抑制腐蚀过程中阴极和阳极过程的电极反应,是偏阴极抑制的混合型缓蚀剂;阻抗结果表明,ASMF具有良好的缓蚀性能,其在添加量为0.2%时,其缓蚀效率可达99.85%,具有高效的缓蚀效率;岩心损害评价表明,缓蚀剂ASMF的岩心伤害性能属于弱伤害,对环境友好。综上认为所研制的产品为绿色高效嘧啶衍生物酸化缓蚀剂。

CO_2密闭混砂装置在长庆苏里格气田的应用

CO_2干法加砂压裂技术针对强水敏、强水锁地层的压裂开采具有明显优势,可使储量巨大的致密气、页岩气等非常规油气藏得到有效开发,其核心装备是CO_2密闭混砂装置。根据工艺技术要求,经过多年研究,研发出具有自主知识产权的CO_2密闭混砂装置,打破了国外的技术垄断,技术性能达到国际先进水平。多次现场应用表明,该装置可在密闭带压条件下将支撑剂与液态CO_2按施工要求的比例混合后输送给压裂车,具有高可靠性、安全性,达到了设计要求。应用后显示增产效果好,加砂量小于10m^3的井,平均增产20%~30%;最大加砂量20m^3的井无阻流量达24.756×104m^3,较常规压裂对比井产能提高50%以上,为CO_2干法加砂压裂技术的进一步推广应用奠定了坚实的基础。

水力压裂在油气田勘探开发中的作用及问题分析

随着经济的发展,社会的进步,在一定程度上将对汽油能源的需求逐渐增大。随着油气田的深入性开发,其开发难度也在不断的增加,同时油气能源产量呈现出下降的趋势,进而使得油气田开发具有一定的挑战。要想在真正意义上保证油气田开发能够有效的进行,针对油气勘探应进行全面的研究。就整体而言水力压裂能够促进油气藏开发效率的提高,还能保证油气开采的产量,在当前油气田开采中是其主要形式。