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国内外二氧化碳干法压裂技术应用案例

第一节国内二氧化碳干法压裂技术应用案例

一、二氧化碳干法压裂技术在苏里格气田的应用

1、二氧化碳干法技术现场应用情况及其改造效果

鉴于二氧化碳干法压裂技术的以上优势，在苏里格气田的苏XX井进行了现场应用试验，其应用情况及改造效果如下:

1.1、施工参数及流程

苏××井采用?101.6mm套管完井，压裂改造采用?60和?101.6mm套管油套环空同时注入，施工排量2.0m3/min；施工共计用液(液态二氧化碳89m3)，泵注程序见表1所示。

二氧化碳干法压裂的流程如下:

(1)按流程连接好地面管线及设备(见图1所示)。

(2)用液氮泵车对高压管线试压。

(3)用液态二氧化碳冷却地面管线及压裂设备。

(4)按泵注程序进行压裂施工。

(5)停泵，待地面管线恢复至常温后拆卸。

表1二氧化碳干法压裂泵注程序

图1二氧化碳干法压裂设备连接流程图

1.2、压裂施工过程分析

根据图2所示的压裂施工曲线可以看出二氧化碳干法压裂施工具有如下特点:

图2苏XX井压裂施工曲线

较高的管路摩阻。当井筒内为单纯的液态二氧化碳后，施工压力平稳，油套环空压力在50～53MPa之间，顶替停泵后，瞬时停泵压力值为18.9MPa，经计算，2.2m3/min的排量下油套环空的摩阻为(7.6～8.6)MPa/1000m，?60mm油管摩阻为6.4MPa/1000m。与同条件下胍胶压裂液的摩阻(4.7MPa/1000m)相比，管路摩阻较高。

(2)二氧化碳压裂液的滤失较大。液态二氧化碳在环境温度升高至临界气化温度以后气化，在地层内迅速滤失，因而相比常规水基压裂液滤失较大。

从施工曲线中可以看出，在液态二氧化碳正常注入后，套压呈现出缓慢下降的趋势，在施工排量恒定的条件下，可以推算出井底处理压力也呈现出相同的变化趋势。根据施工压力、管路摩阻、静压力及地应力之间的关系，计算得到了净压力随时间变化的双对数曲线(见图3)，由净压力随时间变化的双对数曲线可以看出，净压力上下波动，变化剧烈。根据水力裂缝延伸理论认为，压裂液的滤失速度变化亦较大，裂缝延伸的过程中，二氧化碳滤失速度较快。

图3苏XX井净压力随时间变化的双对数曲线

另外，根据二维裂缝几何尺寸计算理论，计算得到该井的最大动态裂缝宽度为5.9mm，动态缝宽较小，表明二氧化碳的造壁性较差，滤失较大。

1.3、压后效果评价

(1)压后返排效果

该井压后排液过程中多次发生油管内冰堵，井口出液时断时续，压裂后60h，入井二氧化碳全部排出，点火火焰高4m。

从排液效果来看，较常规水力压裂，二氧化碳气体压后返排迅速(相比常规水力压裂，排液周期缩短了50%)。但由于施工过程中，部分活性水被带入地层，加之地层少量产水，在排液过程中，气水两相同时产出，一定条件下在油管内产生冰堵现象，影响了二氧化碳压裂液的快速返排。

(2)增产、稳产效果

该井的测井解释结果显示，气层有效厚度薄，孔渗性差，压前基本无自然产能，根据该区的产能预测经验，压后绝对无阻流量小于4×104m3/d。经二氧化碳干法压裂改造后，实际压后绝对无阻流量为2×104m3/d，平均产气量为5000m3/d。说明二氧化碳压裂液具有一定的造壁性，并能够在地层内形成一定长度的动态裂缝，且压裂后裂缝不会完全闭合，相对基质的渗透率具有较高的导流能力，能够达到增产改造的目的。

通过对该井长期生产情况的观察(见图4所示)，可以看出，该井具有一定的稳产能力，在生产200d后仍然能够维持4000×104m3/d的产量。

图4苏XX井生产曲线

2、结论与建议

(1)二氧化碳干法压裂能够形成具有一定导流能力的裂缝，达到了增产改造的目的。

(2)二氧化碳压裂液在地层中滤失速度较快，为保证裂缝长度，应合理设计施工排量，确保二氧化碳压裂液具有足够的造缝能力。

(3)二氧化碳干法压裂后压裂液返排迅速，但易出现管柱内冰堵，在排液前提前做好解堵措施准备。

(4)二氧化碳干法压裂改造技术在苏里格气田的应用中表现出了较好的排液、增产、稳产效果，可以作为低渗透气田增产改造措施的技术借鉴。

(5)由于二氧化碳的相态变化受温度、压力控制，对二氧化碳干法压裂设计提出了更高的要求。

二、液态CO2压裂技术在煤层气压裂中的应用

1、液态CO2压裂技术的原理

该工艺典型处理方法是在114～136m3的液态CO2中加入16～21t支撑剂(混砂机的搅拌能力应达到21t)，注入速度6～9m3/min，费用为3万～5万美元。

目前已经可以用数值模拟准确预测液态CO2加砂压裂的工作状态，还新研制出改进滤失和悬砂性的增粘