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二氧化碳压裂技术研究状况探析发布时间：2022-10-12T03:05:50.215Z 来源：《科学与技术》2022年第11期作者：宋有裕沙龙苏文渊[导读] 近些年，随着我国油田对压裂工艺的不断研究发现采用二氧化碳压裂技术具有多项优势。
宋有裕沙龙苏文渊延长油田股份有限公司陕西延安 716003[摘要]：近些年，随着我国油田对压裂工艺的不断研究发现采用二氧化碳压裂技术具有多项优势。
特别适合低压低渗透、致密及水敏性强的复杂岩层。
本文主要介绍了二氧化碳泡沫压裂技术和二氧化碳干法压裂技术的工作原来和技术特点，并对我国目前二氧化碳压裂技术存在的问题进行了概述，最后指出了二氧化碳压裂技术的发展方向，旨在为我国的压裂工艺奠定一定的理论基础。
[关键词]：二氧化碳压裂技术效果一引言我国目前针对低渗、特低渗致密油气藏实用性比较强的增产增效措施之一就是进行压裂工艺。
而且随着技术的不断成熟，压裂工艺在油气资源开采方面具有广阔的发展前景。
传统的压裂工艺在进行施工过程中会耗费大量的水资源，而且可能会对周围的地表环境造成一定程度的污染。
但是采用二氧化碳压裂技术可以从根本上改变这种情况，进行压裂作业后的二氧化碳会以气体的形成从地层中排出，这样即不会对地表环境造成污染也不会伤害到储层。
该技术的问世大大提升了我国压裂工艺水平，具有很广阔的应用前景。
二 CO2压裂技术及特点2.1 CO2泡沫压裂技术二氧化碳泡沫压裂技术指的是采用二氧化碳、增稠剂、破胶剂以及其他一些化学物质经过一定比例的调配共同作为压裂介质来进行压裂施工作业。
由于压裂液中含有一定量的增稠剂，会增强整个体系的造壁能力，所有二氧化碳泡沫压裂技术在进行压裂施工的过程中滤失量小。
而且，由于泡沫自身的携带作用会降低砂子的沉降速度，这说明泡沫压裂技术具有很好的携砂性能。
除此之外，二氧化碳泡沫压裂能够快速返排与产层接触时间较短，能够避免避免黏土矿物的水化和运移，在水敏地层增产效果明显。
ＣＯ２泡沫清洁缔合压裂液研究及现场应用王丽伟，邱晓惠，管保山，段瑶瑶，杨占伟（１．中国石油勘探开发研究院，北京 １０００８６；２．中国石油油气藏改造重点实验室，河北廊坊 ０６５００７） 摘 要：在低渗特低渗或致密的低压敏感性气藏的压裂改造中，施工后仅依靠地层能量将压裂液举升至地面十分困难，并且很难有效提高产量。
过去泡沫压裂液使用的稠化剂通常是胍胶或清洁表面活性剂，考虑到残渣伤害及经济因素，本文研究了ＣＯ２泡沫清洁缔合压裂液体系。
稠化剂无水不溶物、低残渣；交联延迟时间可控，具有良好的流变性能及携砂性能；起泡剂起泡效率高，半衰期长，较低的表界面张力，有利于压裂液返排。
现场实施３口井，平均达到苏里格地区直井平均单井产量的２倍，该压裂液体系伤害较小，达到了快速助排、增产稳产的目的，为该类储层压裂改造提高单井产能提供了有力的技术支撑。
关键词：ＣＯ２泡沫；清洁缔合压裂液；储层伤害；压裂液性能；现场应用 中图分类号：ＴＥ３５７．２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００６—７９８１（２０１８）０６—０００１—０３ 一直以来，低渗敏感性油气藏都是压裂改造的难点，因为常规压裂液进入储层后会导致一系列的问题，如水锁严重、排液困难及返排能量不足等，压后产量难以取得预期效果。
ＣＯ２泡沫压裂液具有低滤失、易返排、粘度高、携砂能力强、对储层伤害小等优点，是适用于此类储层的最佳选择。
在压裂液中加入ＣＯ２，形成一种液包气乳化液，气泡能够提供高粘度和优良的支撑剂携带能力，泡沫质量保持在６５～８５％之间，才能够达到稳定的泡沫［１－４］。
ＣＯ２泡沫压裂液技术并不是一项全新的技术，从最初的ＶＥＳ清洁泡沫压裂液到后来的植物胶类泡沫压裂液，都为低渗敏感性油气藏改造做出了贡献［５，６］。
ＶＥＳ清洁压裂液残渣低，但在耐温及经济因素方面不占优势，植物胶类压裂液存在残渣，对于低渗储层的伤害不容忽视。
本文为了进一步降低ＣＯ２泡沫交联压裂液的伤害及成本，通过稠化剂、起泡剂和酸性交联剂的研发，形成ＣＯ２泡沫清洁缔合压裂液体系，具有添加剂种类少，配制方便，低摩阻，无残渣，起泡效率高等特点。
基于气泡尺度的泡沫压裂液流变机理研究泡沫压裂液是一种常用于油气井压裂作业的液体，其主要成分为水、表面活性剂和气体。
在压裂作业中，泡沫压裂液通过高压泵将液体注入井口，然后在井孔中形成压力，使岩石裂开，从而释放出油气资源。
泡沫压裂液的流变性质对于压裂作业的效果至关重要。
因此，研究泡沫压裂液的流变机理具有重要的意义。
其中，气泡尺度是影响泡沫压裂液流变性质的重要因素之一。
气泡尺度对泡沫压裂液的流变性质的影响主要表现在以下几个方面：1.气泡尺度对泡沫压裂液的黏度有影响。
当气泡尺度较小时，泡沫压裂液的黏度较低，流动性较好。
而当气泡尺度较大时，泡沫压裂液的黏度较高，流动性较差。
2.气泡尺度对泡沫压裂液的稳定性有影响。
当气泡尺度较小时，泡沫压裂液的稳定性较好，不易破裂。
而当气泡尺度较大时，泡沫压裂液的稳定性较差，容易破裂。
3.气泡尺度对泡沫压裂液的泡沫性质有影响。
当气泡尺度较小时，泡沫压裂液的泡沫性质较好，泡沫稠密度高。
而当气泡尺度较大时，泡沫压裂液的泡沫性质较差，泡沫稠密度低。
因此，研究气泡尺度对泡沫压裂液流变性质的影响，可以为泡沫压裂液的优化设计提供理论依据。
同时，也可以为油气井压裂作业的效果提升提供技术支持。
CO酸性冻胶泡沫压裂液的开发与应用2井下作业分公司夏宏郑善军张海龙摘要：本文简单介绍了常规压裂液冻胶的交联机理和所需环境，表明只有开发应用新的酸性交联剂才能形成酸性冻胶压裂液。
主要介绍了AC-m酸性交联剂的交联机理和酸性冻胶泡沫压裂液的配方研究、性能评价以及现场应用试验等情况。
通过试验可以看出，使用酸性冻胶压裂也可有效的减少地层伤害、提高砂比。
主题词：压裂液酸性交联破胶1 前言水基冻胶压裂液所用的植物胶的水溶性部分可交联成冻胶，冻胶具有较高的粘度和携砂能力，但是当压裂液体系的PH值小于7时冻胶又变成溶液，这个过程是交联的逆过程，称为“解交联”。
“解交联”以后的溶液没有了冻胶的粘弹性，耐温耐剪切能力变差，携砂能力迅速下降。
CO2泡沫压裂的压裂液体系本身就是处于酸性条件下的，所以以往施工只能以基液携砂，限制了砂比的提高，而且容易造成砂堵事故，因此迫切需要开发酸性冻胶压裂液。
2 常规压裂液冻胶交联机理图1 冻胶网状体形结构水基冻胶压裂液所用的植物胶的水溶性部分主要是以1，4β甙键相连的D-甘露吡喃糖为主链，以1、6α甙键相连的D-半乳吡喃糖为支链组成的长链中性非离子型多邻位顺式羟基的聚糖。
半乳糖与甘露糖之比不同导致了胍胶、田菁胶等植物胶的不同特性。
硼酸盐和过渡金属化合物通过顺式羟基-OH与胍胶等植物胶连接成网状体型结构的冻胶，如图1（a）。
当聚合物溶液浓缩到分子相互重叠时，图1（a）中的化合物能够与相重叠的聚合物反应，使之两两相连在一起如图1（b），产生了两倍于聚合物本身分子量的新物质。
因为每个聚合物链包含了许多顺式羟基，所以形成高分子网络的高粘度溶液。
这种反应必须在碱性条件下进行，高的PH值有利于交联冻胶的稳定性。
因为高的PH值可以使硼酸和硼离子之间的平衡向增加硼酸盐浓度的方向移动：H3BO3+OH- B（OH）4-常规交联剂有无机交联剂硼砂、有机交联剂有机硼、有机锆、有机钛等，各种交联剂的交联环境见表1。
油井二氧化碳压裂增产技术应用与认识发布时间：2021-12-24T08:11:00.188Z 来源：《科学与技术》2021年27期作者：赵殿武[导读] 本文介绍了二氧化碳压裂增产技术的基本原理及其特点，分析了某油田某油层前期试验井压裂效果，为低产低渗透油田的增产改造技术探索了新途径赵殿武大庆油田天然气分公司油气加工八大队摘要：本文介绍了二氧化碳压裂增产技术的基本原理及其特点，分析了某油田某油层前期试验井压裂效果，为低产低渗透油田的增产改造技术探索了新途径。
关键词：二氧化碳、压裂、增产、应用与认识采油某厂所属油田属低渗透油田，增产的主要措施是压裂改造，随着油田开发时间的延长，选井、选层越来越困难，现有工艺增产效果变差，有些井甚至收不回成本，因此急需研究探索新的工艺措施，为低渗透油层的增产改造提供技术保证。
近年来，新兴的CO2压裂技术在低渗透油层增产过程中见到较好的苗头。
为深入开展试验研究，探索低渗透油层增产改造新技术，2019年开展了二氧化碳压裂增产技术现场试验，初步见到较好效果。
一、二氧化碳压裂技术工艺原理及特点1、二氧化碳的基本性质（1）在-56.6℃和0.531MPa(绝对)的条件下,气态、液态和固态三种形态同时存在，即为CO2的三态点。
（2）在大气压条件下，固态CO2在其温度达到-78.5℃时，便开始升华。
超过30.6℃时CO2为气态，超过这个临界温度增加压力也不能使之转变到液态。
2、二氧化碳压裂增产技术机理二氧化碳压裂液是由液态二氧化碳、原胶液和各种化学添加剂组成的混合液，该混合液向井下注入过程中温度逐渐升高，二氧化碳开始汽化，形成气液两相混合液（即二氧化碳为气相，原胶液为液相），其携砂性能取决于气泡稠密密封结构，在该结构中，各个气泡都影响其它气泡的流动性，从而使泡沫具有粘度，因而具备压裂液的特性。
分析二氧化碳特性及其增产机理，主要表现在以下几方面：（1）CO2泡沫压裂液具有低滤失性，能够抑制水基压裂液对地层粘土产生的膨胀作用，同时水基压裂液用量大幅度减少，能够降低压裂液对地层的污染,减少对地层的损害。
二氧化碳泡沫压裂的分析与研究田少华（中国石油川庆钻探工程有限公司长庆井下技术作业公司陕西西安７１００１８）摘要：随着现代石油开采的地层属性不断复杂化，传统的水基压裂液已难以满足现代石油开采的实际需求。
二氧化碳(CO 2)泡沫压裂是一种压裂液体系，因注入CO 2使压裂液体系中液体与气体可以互存。
本文主要通过分析CO 2泡沫压裂的机理，并对其适用性进行探讨。
关键词：CO 2；泡沫压裂；机理；适用性随着石油工业的发展，其储层越来越复杂，且非均质性也不断增强，较多地层出现低压、低渗现象，使入井液返排的难度不断升高，从而导致地层的二次污染。
传统的水基压裂液存在压裂液破胶不完全的问题，且在破胶后会有部分残渣余留于裂缝中，会使充填层的渗透率大幅降低，造成压裂效果不明显，难以满足石油工业的发展需求［１］。
而二氧化碳（ＣＯ２）泡沫压裂作为一种新型的压裂液体系，是一种能满足现在石油工业发展的重要技术。
一、CO 2泡沫压裂机理分析ＣＯ２泡沫压裂液体系在一些低压、低渗的储层中具有非常显著的施工效果，其工作机理主要包括二氧化碳泡沫压裂体系粘度高、滤失低、悬砂性好、摩阻小以及反排能力强等。
1.CO 2泡沫压裂体系粘度高ＣＯ２泡沫压裂体系在添加一定的稠化剂之后，并将ＣＯ２气体注入，因该气体结果具有的特点，能有效提高压裂液体系的粘度。
ＣＯ２泡沫的粘度主要取决于泡沫的质量与液相性能，其质量性能越好，则表明气泡的密集性就越好；而气泡的干扰、摩擦阻力越大，也就表明其粘度越高。
通常情况下，泡沫质量达到７５％至８０％之间时，其粘度就会达到最大。
因此，通过将其液相粘度增大，既可以有效提高泡沫的稳定性，还能有效增强泡沫流体的粘度，从而使ＣＯ２泡沫压裂液的造缝能力不断增强，最终产生出裂缝宽度越大、长度越长。
2.CO 2泡沫压裂体系滤失低ＣＯ２泡沫压裂液与传统的水基冻胶压裂液比较，具有滤失系数低与滤失量较小等特点，主要是由于该体系中添加了一定的稠化剂，从而使其造壁能力增强。
二氧化碳泡沫压裂技术研究及应用现状本文总结了二氧化碳泡沫压裂技术相对于常规水力压裂技术的优点，介绍了二氧化碳泡沫压裂室内研究及现场应用现状。
就目前国内的应用效果来说，二氧化碳泡沫压裂与普通水力压裂相比具有更好的压后投产效果，对于储层渗透率损害相对较低。
最后给出了二氧化碳泡沫压裂技术的认识与研究方向，将适合二氧化碳泡沫压裂技术的压裂液和解决压裂后产能递减率过高两点作为今后主要研究方向。
标签：二氧化碳；泡沫压裂；应用现状自从吉林油田在1997年引进国外石油公司的二氧化碳泡沫压裂设备后，国内相关高校及石油公司开始对二氧化碳泡沫压裂进行研究。
而二氧化碳泡沫压裂工艺以其相对于常规水力压裂较少的用水，对国内水敏地层的适应性，以及在低压地层中优异的返排能力，赢得了广泛关注，成为非常规油气储层的新型压裂方法。
二氧化碳泡沫压裂是将液态二氧化碳和压裂液同时注入井筒，使井筒中充满二氧化碳泡沫，以二氧化碳泡沫作为压裂介质进行造缝的压裂方法。
1 二氧化碳泡沫压裂优点相对于常规水力压裂，二氧化碳泡沫压裂具有许多常规压裂所无法企及的优点。
二氧化碳泡沫压裂水相含量低，能够有效降低储层中粘土膨胀运移，避免造成过高的储层渗透率降低，减少对储层的伤害。
而且二氧化碳水溶液pH值小于7，呈现弱酸性，也能够在一定程度上一直粘土膨胀。
对于地层能量不足，地层压力系数小于1的低压油气层，采用二氧化碳泡沫压裂能够有效降低井筒液柱压力，使地层有足够能量将压裂液快速返排，加之二氧化碳泡沫压裂液在储层中滤失量较低，进一步降低了进入地层的压裂液对储层造成的二次损伤。
在注入的液態二氧化碳中加入增粘减阻剂，注入井筒中形成的高质量二氧化碳泡沫具有较高粘度，相对于常规水力压裂携砂能力大大增强，同时能够有效降低了压裂管柱摩阻，为大排量压裂施工提供可能。
2 二氧化碳泡沫压裂室内研究与现场应用现状二氧化碳泡沫压裂室内研究主要集中在相应的压裂液的研制上。
国内研究人员参考国外使用的增稠剂，采用羟丙基胍胶作为增稠剂，测得液态二氧化碳与基液混合起泡年度达到了248mPa·s。
浅论二氧化碳泡沫压裂液摘要：吉林油田储层较为复杂，非均质性强，绝大多数油藏属于低压、低渗、水敏性。
常规的水基冻胶压裂液对油层有较大的伤害，反映到如排液困难、压后效果不好等。
通过CO2泡沫压裂增产机理，压裂液综合性能评价，以及现场应用情况，取得了较好的效果，为低渗低产能油田开辟了新的增产措施。
关键词：增产机理；泡沫压裂；室内试验压裂是提高油气藏早期产能、保持长期稳产的主要措施。
压裂液是压裂技术的重要组成部分，其性能的好坏直接关系到压裂施工的成败与压裂的效果的好坏，优质低伤害低成本是其发展方向。
1 CO2压裂现状及发展利用CO2压裂，国外已有三十多年的历史。
六十年代初，CO2作为添加剂与冻胶压裂液混合助排；七十年代初，水基压裂液中CO2浓度达到50%，这类压裂液既可满足设计的裂缝长度，又可大大减少压裂液的用水量；八十年代，CO2浓度超过了50%，通过吸收地层热量，减少以CO2气体为分散相的泡沫，具备了泡沫压裂液的优良性能，减少了因液堵对地层相对渗透率的破坏，特别适用于水敏性地层；同时，美国和加拿大的一些公司已用100%的液态CO2压裂，每年几百口井以上，取得了很好的效果，其主要特点是对地层无损害，不留残液，排液快，经济效益好。
2 探究CO2压裂增产机理（1）在CO2压裂施工过程中，注入了大量的CO2，在地层温度下，CO2快速汽化，混溶于原油中，将大幅度降低原油粘度。
另一方面，还增加了溶解气驱能量，达到助排的目的。
液体从地层向井筒流动的基本规律：在地层条件都不变的情况下，原油的粘度若降低一半，原油的产量就可提高一倍。
（2）饱和CO2的液体，PH值在3.2-3.7之间，相对来说是无腐蚀的，PH值是CO2能成为一种有效的油井强化增产介质，如当PH值降至4.5-5.0以下时，膨胀的粘土矿物可以被减少，能保持地层的渗透性，可能解除裂缝的堵塞。
（3）由于CO2泡沫压裂液具有造缝面积大、所造的裂缝导流能力高等特点，将大大提高增油能力，效果显著。
