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超临界CO2压裂液体系的构筑及性能评价 汇报人： 黄 倩 指导老师：付美龙 二〇一六年四月 第一部分 超临界CO2压裂的优势及存在问题 第二部分 超临界CO2与增稠剂作用机理研究 第三部分 超临界CO2流变摩阻测试 第四部分 超临界CO2压裂现场工艺方案 汇报大纲： 第一部分 超临界CO2压裂的优势及存在问题 在非常规油气藏中，进行常规水力压裂时，大量水进入储层，会使粘土发生膨胀，导致孔隙堵塞，甚至造成井壁垮塌。为了防止膨胀现象而加入防膨剂等药剂，不但造成污染，而且无法从根本上避免膨胀。会对地层和地下水造成污染，改变地应力诱发地震，且单口井压裂需要 1-2 万方水，若进行大规模水力压裂对水的需求量过大。 中 国 油 气 藏 现 状 常 规 油 气 藏 常规水力压裂 非 常 规 油 气 藏 ？ 吸附气 溶解气 游离气 超临界CO2压裂技术说明 技术名称 适用范围 技术特点 超 临 界 CO2 压 裂 非 常 规 油 气 藏 优势 超临界CO2压裂的破岩门限压力低，大幅提高了钻井速度。 超临界CO2黏度低，更容易沟通细小的裂隙，并易在岩层中压出多而复杂的微裂缝，提高单井产量和采收率。 超临界CO2流体密度大，溶解能力强，可以溶解近井地带重油组分，为输送通道减少油气阻力。 可使粘土矿物脱水，导致粘土矿物颗粒变小，增大孔隙和渗透率。 超临界CO2表面张力几乎为零，能进入细小的孔隙，并高效置换CH4。 超临界CO2气源充足，压裂成本低；不含颗粒和水，不污染储层。 存在问题 超临界CO2粘度很低，携砂能力差。 超临界CO2压裂液滤失性比水基压裂液强。 超临界CO2易穿透，所以需要特殊的配套设备。 CO2需降温液化后才能加压升温至超临界状态，故地面需降温装置。 第一部分 超临界CO2压裂的优势及存在问题 第一部分 超临界CO2压裂的优势及存在问题 第二部分 超临界CO2与增稠剂作用机理研究 第三部分 超临界CO2流变摩阻测试 第四部分 超临界CO2压裂现场工艺方案 汇报大纲： 第二部分 超临界CO2与增稠剂的作用机理研究 溶剂 临界参数 物性特征 气体 临界 液体 CO2 温度（℃） 31.1 密度（g/cm3） 0.006-0.002 0.2-0.9 0.6-1.6 压力（MPa） 7.38 粘度（mP·s） 10-2 0.03-0.1 0.2-3.0 密度（g/cm3） 0.448 扩散系数（cm2/s） 10-1 10-4 10-5 1、超临界CO2流体性质 由数据可知，CO2要达到超临界状态并不难实现。但是其粘度偏低，会导致压裂液的携砂能力差，达不到预期的压裂增产效果，而其扩散系数偏小，溶剂化能力强。因此对超临界CO2进行增粘是必要可行的。 单相 1、超临界CO2流体性质 密度随温度和压力的变化 表面张力随温度的变化 自扩散系数和压力的关系 粘度和压力的关系 温度/℃：1-0、2-37、3-47、4-75、5-77 通过对比CO2气体、液体、超临界状态下的物理性质，发现在临界点附近流体的性质有突变性和可调性，即可通过调节体系的温度和压力控制其流体性质，如密度、粘度、扩散系数、溶剂化能力等。 第二部分 超临界CO2与增稠剂的作用机理研究 单相 1、超临界CO2流体性质 组分体系 Ⅰ型相图：CO2－烷烃（n≦5） Ⅱ型相图：CO2－烷烃（7≦n≦13） Ⅲ型相图：CO2－烷烃（n13） 第二部分 超临界CO2与增稠剂的作用机理研究 两相 1、超临界CO2流体性质 温度/℃： 1－38 2－71 3－105 4－139 5－172 6－197 7－238 温度/℃： 1－40 2－50 3－60 温度/℃： 1－46.1 2－71.1 3－104.4 温度/℃： 4－15 5－20 6－25 7－30 8－35 第二部分 超临界CO2与增稠剂的作用机理研究 两相 2、超临界CO2流体增粘机理 第二部分 超临界CO2与增稠剂的作用机理研究 超临界流体中的分子聚集： 溶质 分子 溶剂 分子 对较稀的临界流体溶液，在高度可压缩区，由于分子间的吸引作用，超临界流体在溶质周围的密度可能远远大于溶剂本体的密度，导致局部密度的增强或局部组成的增加，说明分子间发生了聚集。必须强调的是，各种聚集实际上是一个动态过程。流体中除了可能存在溶剂-溶剂、溶剂-溶质间的聚集外，还可能存在溶质-溶质间的聚集。而在高压区，由于流体的压缩性很小，聚集现象不明显。 溶剂-溶剂间的聚集 溶剂-溶质间的聚集 2、超临界CO2流体增粘机理 第二部分 超临界CO2与增稠剂的作用机理研究 超临界流体中的分子间的相互作用： 溶质-溶剂分子间相互作用： 由于溶质和溶剂分子间存在较强的相互作用，故在溶质和溶剂之间