二氧化碳干法壓裂技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)

趙凱靈

二氧化碳干法壓裂技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)

趙凱靈

（中石化中原工程公司井下特種作業(yè)公司，河南濮陽(yáng) 457100）

二氧化碳干法壓裂技術(shù)和常規(guī)的水力壓裂技術(shù)相互比較，其具有十分明顯的優(yōu)勢(shì)，二氧化碳干法壓裂技術(shù)不單單具有比較高的返排，對(duì)儲(chǔ)集層的傷害強(qiáng)度也比較小。此外，二氧化碳干法壓裂技術(shù)的增產(chǎn)幅度也相對(duì)較大。但是隨著二氧化碳干法壓裂技術(shù)的不斷發(fā)展，也出現(xiàn)了很多的問題，比如液態(tài)二氧化碳的摩阻比較高，且其粘度較低。因此，懸砂能力以及降濾失性的性能也相對(duì)較差，這對(duì)于壓裂造縫的影響就比較大。而二氧化碳的相變化也比較復(fù)雜，所以在實(shí)際的二氧化碳干法壓裂技術(shù)運(yùn)用過程中很難控制好氣相變。而二氧化碳干法壓裂技術(shù)所用的壓裂設(shè)備也需要逐步完善，其中的關(guān)鍵設(shè)備密閉混砂車也存在著相對(duì)比較明顯的缺陷。

二氧化碳干法壓裂技術(shù)；應(yīng)用現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢(shì)

1　二氧化碳干法壓裂技術(shù)介紹

二氧化碳干法壓裂技術(shù)中所使用的液態(tài)二氧化碳是100%的，且是一種壓裂介質(zhì)。在使用該技術(shù)的過程中，我們需要利用支撐劑來釋放二氧化碳的儲(chǔ)罐壓力以及控制溫度，同時(shí)在專用的混砂機(jī)內(nèi)使得其和二氧化碳干進(jìn)行相互混合，最終使用高壓壓裂泵把其泵入到井筒中進(jìn)行壓裂工藝［1］。

使用二氧化碳干法壓裂技術(shù)時(shí)需要把幾個(gè)二氧化碳干儲(chǔ)罐相互并聯(lián)，然后使儲(chǔ)罐和二氧化碳的增壓泵車以及井口裝置等相互連通，同時(shí)監(jiān)控其工作狀態(tài)。然后把支撐劑以及二氧化碳放入密閉式的混砂罐中。其實(shí)，我們需要對(duì)高壓管線以及低壓供液管線等進(jìn)行試壓操作，只有試壓的結(jié)果符合實(shí)際的要求時(shí)才可以進(jìn)行后續(xù)的操作。液態(tài)形式的二氧化碳注入地層的溫度為-25～-15℃，在壓開地層的同時(shí)，需要使縫隙之間相互延伸，在把支撐劑注入后，需要進(jìn)行頂替，直到支撐劑被全部注入到地層中再停泵。而壓碎施工結(jié)束之后，需要關(guān)閉井口2h左右。當(dāng)進(jìn)行壓后返排時(shí)，我們不單單要控制好返排的速度以便更好的防止吐砂，還需要充分的利用好二氧化碳，進(jìn)而使得其快速的被返排，這樣可以利用比較小口徑的油嘴來操控速度值，然后再使用比較大口徑的油嘴，最后利用相應(yīng)的檢測(cè)儀器來檢測(cè)二氧化碳的濃度，并記錄其中的變化值。

二氧化碳干法壓裂技術(shù)中所使用的二氧化碳?jí)毫岩菏歉邏好荛]條件下的，在整個(gè)工藝技術(shù)中所使用的設(shè)備與常規(guī)的水壓裂大不相同。二氧化碳儲(chǔ)罐的數(shù)量沒有特殊的要求，但是需要把其用于二氧化碳的加壓降溫中，并保持器溫度在-34.4℃，處于1.406MPa。而二氧化碳的增壓泵車則是把處于液態(tài)狀態(tài)下的二氧化碳在儲(chǔ)罐中的壓強(qiáng)增加，并使其為2MPa左右。密閉混砂車是二氧化碳干法壓裂技術(shù)中所需要的關(guān)鍵性設(shè)備，且是一個(gè)相對(duì)較大的密閉式的壓力儀器，在密閉混砂車中需要把液態(tài)的二氧化碳和支撐劑相互混合。

與水基壓裂液相比較，液態(tài)的二氧化碳具有比較特殊的物理化學(xué)性質(zhì)，因此二氧化碳干法壓裂技術(shù)具有很大的優(yōu)勢(shì)。不存在水相，所以有效地減少了對(duì)儲(chǔ)集層水的帶污染。在使用的過程中沒有殘余物質(zhì)，因此不會(huì)傷害儲(chǔ)集層。此外，其具有良好的增強(qiáng)效果，因此反排的效果較為徹底。二氧化碳的流動(dòng)性相對(duì)比較好，因此可以最大程度的滲入到裂縫中去。二氧化碳在降低原油的粘度上具有較好的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)還可以有效的置換出甲烷，使得石油單井的產(chǎn)量大大提高。

2　存在的問題

雖然二氧化碳干法壓裂技術(shù)具有很大的優(yōu)勢(shì)，但是也存在一定的問題。二氧化碳干法壓裂技術(shù)在使用的過程中，由于二氧化碳的牛頓流體的性質(zhì)，使得其摩擦阻力相對(duì)較高。其次，液態(tài)形式的二氧化碳的懸砂能力比較差。在壓裂施工中的二氧化碳粘度大概為0.02～0.16mPa.s，這使得濾失的量比較大，因此對(duì)于壓裂造隙的影響也相對(duì)較大，這是影響施工成敗的主要因素。在進(jìn)行壓裂的過程中，二氧化碳的相態(tài)變化相對(duì)較為復(fù)雜，因此很難進(jìn)行相態(tài)的預(yù)測(cè)，不利于施工效果的改善。所以，需要對(duì)施工的參數(shù)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，最終可以密切的關(guān)注其中壓力的變化，進(jìn)而可以觀察到每個(gè)階段的相態(tài)變化，進(jìn)而指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工。國(guó)內(nèi)的壓裂設(shè)備比較差，在密閉混砂車方面存在較大的缺陷。由于二氧化碳的干法壓裂技術(shù)和常規(guī)的壓裂機(jī)理大不相同，所以，當(dāng)前的施工參數(shù)不能很好地滿足二氧化碳干法壓裂的要求。

3　發(fā)展趨勢(shì)

由于二氧化碳的超臨界具有分子作用力小，表面張力比較小的特點(diǎn)，所以其具有十分好的溶質(zhì)溶解能力。因此，二氧化碳的壓裂工藝成為二氧化碳干法壓裂技術(shù)的前沿，并具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。

1）具有較好的增產(chǎn)效果。超臨界二氧化碳的表面張力為零，并具有較好的流動(dòng)性，因此可以進(jìn)入到超臨界的二氧化碳空間。所以超臨界的二氧化碳可以最大限度地使得儲(chǔ)集層中的裂縫被溝通，進(jìn)而有效地提高產(chǎn)量。

2）降低了施工的壓力，使得前期的投資成本大大降低。超臨界二氧化碳具有十分強(qiáng)的流動(dòng)性，因此超臨界二氧

化碳也具有較高的破巖能力。同時(shí)，超臨界二氧化碳比液態(tài)的二氧化碳摩擦阻力小，可以降低施工的壓力，進(jìn)而減少施工的成本。

3）研制超臨界效果的關(guān)鍵設(shè)備。超臨界二氧化碳的相態(tài)和傳統(tǒng)的有所不同，因此其設(shè)備的需求也不相同，我們需要根據(jù)二氧化碳的超臨界特點(diǎn)來研制設(shè)備保證施工產(chǎn)量。

4　結(jié)束語

二氧化碳干法壓裂技術(shù)是使用水基壓裂液對(duì)油氣儲(chǔ)集層進(jìn)行相應(yīng)的改造，然而水基壓裂液體的使用中出現(xiàn)大量的水資源浪費(fèi)現(xiàn)象，這不單單會(huì)對(duì)儲(chǔ)集層帶來嚴(yán)重的損壞，還會(huì)使得地下水的污染變得嚴(yán)重，最終導(dǎo)致處理費(fèi)用變高，增加了后期的修復(fù)投資。隨著開采的需要，二氧化碳干法壓裂技術(shù)正在不斷的完善。

［1］ 劉合，王峰，張勁，等.二氧化碳干法壓裂技術(shù)——應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)［J］.石油勘探與開發(fā)，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

趙凱靈（1988—），男，河南濮陽(yáng)人，助理工程師，主要從事壓裂工作。

收稿日期：2016-06-03

作者簡(jiǎn)介： 馮修燕（1984—），女，河南信陽(yáng)人，講師，主要研究方向?yàn)閭鳠釓?qiáng)化與節(jié)能。