二氧化碳泡沫压裂技术及应用

占总压裂层数百分比%
CO2泡沫压裂层数
87.5
碳泡沫压裂技术应用了10年 ,共压裂45口井80层,获工业 油流26口井,见到了较好效 果。
大庆探区二氧化碳泡沫压裂技术发展及应用
2009年上半年,在储层
90 1998-1999
大庆探区C02施工参数对比表
2001-2006 2008 75.98 71.11 70 60
1、规模优化：根据地层条件，选准输入参数,采用油藏压裂模拟设计 与分析系统预测出不同裂缝长度以及不同导流能力参数下的产能变化情况， 优化最佳填砂缝长，进而优化压裂规模，如葡61井F16号层，优化缝长 100m,加入支撑剂22m3。
参 数 压裂层段厚度 地层压力 压后井底流压 地层孔隙度 地层渗透率 油井半径 数 值 单 位 m MPa MPa % ×10-3μ m2 m 参 数 数 值 单 位 4.6 15.08 (预测) 3.0 14.8/19.9 0.23/8.95 0.07 岩石压缩系数 原油体积系数 原油压缩系数 原油密度 原油粘度 0.00089 1.1 0.00086 820.6* 7.4* 1/MPa 无因次 1/MPa kg/m3 mPa· s
2、CO2液的运储能力优化后大幅度提高;原有运储能力最大
120m3,限制了施工规模和泡沫质量;目前最大设计量可达到160m3。 大排量限流法压裂泡沫质量可以达到60%以上，如金57井F79、 78号层，限流法压裂泡沫质量达到60.86%, 加砂28m3。压后日产 油7.28t,日产水22.08m3。
（平均砂比21.75%，排量2.6m3/min，平均泡沫质量64.7%） 支 撑 剂 m3 砂比 类型 m3 用量 m3 CO2液 用量 累计 m3
累计产量t/d
F16号层不同导流能力下日产量与缝长关系曲线
15dc*cm 3.1 2.9 2.7 2.5 2.3 2.1 1.9 1.7 50 100 缝长（m） 150 200 20dc*cm 25dc*cm 30dc*cm
层 位 F16
动态 缝长 m 115.6
填砂 缝长 m 103.1
动态 缝宽 cm 0.96
77.8 83.8 89.8 95.8 95.8 95.8 95.8 101.8
2.1
2.2
1700
1700
101.8
101.8
2.3
2.4 2.5
1700
1700 1700
101.8
101.8 101.8
2009年应用情况--优化设计完善设计方法
葡61井F16号层压裂施工工序表
施工时间 排量m3/min % 水基 液态 携砂 CO2液 液
0.6 1.0 1.1 1.2 1.3 1.3 1.4 2.6 2 1.6 1.5 1.4 1.3 1.3 1.2 0.0
表B1
水基压裂液 累计 m3 用量 m3
8.3 8.3 13.5 20.2 28.6 43.1 46.4 48.2 55.9 27.7 9.1 11.1 13.0 21.1 4.5 2.5 0.0
CO2泡沫压裂排量与泡沫质量选择表
CO2排量 (m3/min ) 2.8 2.0 基液排量 (m3/min) 1.0 1.8 1.0 1.9 1.2 2.1 1.4 2.4 1.6 2.7 1.8 2.9 2.0 2.9 总排量 (m3/min ) 3.8 3.8 4.0 4.0 4.2 4.2 4.4 4.4 4.6 4.6 4.8 4.8 5.0 4.8 泡沫质 量(%) 73.7 73.7 75.0 73.6 71.4 71.6 68.2 67.8 65.2 64.0 62.5 62.3 60.0 62.3 质量类型
为中浅层压裂增产改造的主要技术手段。
大庆探区二氧化碳泡沫压裂技术发展及应用
目前大庆探区二氧化碳泡沫压裂技术现状
1、车组设备能力;2006年以前压裂泵车应用双S3缸泵车组
,CO2液压裂施工排量最高2.7m3/min,大排量限流法压裂，泡沫质
量一般在50左右%,现在CO2液施工排量提高到3.0m3/min,泡沫质 量提高到60%以上 。
第一阶段,1998年-1999年,这期间引入吉林油田设备进行 技术服务,共压裂7口井11层,平均泡沫质量为51.02%,最大单 层加砂规模32.0m3,最高泡沫质量56.7%,压后平均单井日产油 3.82t。工艺水平相当于混气水压裂。
第二阶段,2001年-2006年,引进双S2000型压裂车组,建立 了大庆油田自己的二氧化碳泡沫压裂技术,形成了恒定内相泡 沫质量和变泡沫质量的设计方法,提高了施工成功率和泡沫质 量,这期间共压裂30口井40层,平均泡沫质量为60.56%,最大单 层加砂规模36.0m3,最高泡沫质量67.7%, 压后平均单井日产 油3.83t。真正实现了二氧化碳泡沫压裂。
平均 缝宽 cm 0.64
预测地面 支撑剂量 施工泵压 m3 MPa 22 35.25
2009年应用情况--优化设计完善设计方法
2、施工排量优化：CO2泡沫压裂排量与泡沫质量优化;可以选 择泡沫质量类型和提高设计水平
CO2泡沫压裂排量与泡沫质量选择表
CO2排量 (m3/min ) 1.6 1.2 1.8 1.3 2.0 1.5 2.1 1.6 2.2 1.8 2.4 1.9 2.5 2.0 2.7 2.0 基液排量 (m3/min) 0.6 1.0 0.6 1.1 0.6 1.1 0.7 1.2 0.8 1.2 0.8 1.3 0.9 1.4 0.9 1.6 总排量 (m3/min ) 2.2 2.2 2.4 2.4 2.6 2.6 2.8 2.8 3.0 3.0 3.2 3.2 3.4 3.4 3.6 3.6 泡沫质 量(%) 72.7 67.2 75.0 68.3 76.9 71.4 75.0 70.9 73.3 73.3 75.0 74.1 73.5 73.7 75.0 74.2 质量类型
4、加砂程序优化: 依据基液排量的最 大加砂浓度,建立了不同 排量下最高砂浓度选择 表,做到科学设计,确保 设计有较高的泡沫质量 和安全施工。
1.2
1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2.0
1200
1300 1400 1500 1600 1600 1600 1600 1700
71.9
大庆探区二氧化碳泡沫压裂技术发展及应用
目前大庆探区二氧化碳泡沫压裂技术现状
3、优化设计提高了施工水平;在2008年修复了原有设备并
引进了哈里伯顿压裂车组后,依据设备的能力,加大了优化设计的
研究力度,对水基液和CO2液施工排量、泡沫质量、不同工艺的加 砂程序等关键参数上合理优化,使设计更加科学合理。 1998年到2009年二氧化
• 改变原油性能,降低粘度和凝固点
CO2进入低饱和压力的油藏，可以大量溶于原油中，据统 计，中原稠油井采用CO2吞吐，原油粘度平均下降38%, 凝固 点一般下降10℃,原油的粘度和凝固点大幅度降低，减小了渗 流阻力，提高了油层产能。
大庆探区二氧化碳泡沫压裂技术发展及应用
• 大庆探区二氧化碳泡沫压裂技术发展大体分为三个阶段
大庆探区二氧化碳泡沫压裂技术 及应用
勘探分公司
二氧化碳泡沫压裂技术--优点及性能
• 增能助排
二氧化碳以液态方式在压裂时挤入地层，压后扩散压
力、温度恢复升高，CO2泡沫体积增大(由于1m3CO2液体在 常压条件下气化体积为546m3气，加上CO2泡沫界面张力是
清水20%-30%)，因此可以快速、较彻底地排出侵入带、裂
施工总排量3.0m3/min以上为恒定内项泡沫质量设计,泡沫质
量不低于60%水平;在施工总排量小于3.0m3/min时,采用变泡 沫质量设计,尽量提高前置液阶段泡沫质量,使其达到7075%,加砂阶段保持恒定内项泡沫质量设计,泡沫质量达到 65%以上,这样的设计思路,可以保持CO2泡沫压裂的整体水平
,也为施工提供稳定的工作状态,便于现场控制措施的调
二氧化碳泡沫压裂技术--优点及性能
• 二氧化碳泡沫压裂用液量少、伤害低
CO2泡沫压裂工艺应用中,一般水基压裂液占总压裂液
体积的30-50%，因此水基压裂液用量少，植物胶中的颗粒 残渣总量也比常规水基压裂液减少50-70%;使压裂液在裂 缝壁面的滤饼中残渣浓度降低,加上返排时气体的高速流 动及冲刷作用和CO2泡沫压裂液具有低滤失性(静态滤失系
,取得了较好的增产效果;并
保持了CO2泡沫压裂技术水 平。
大庆探区C 0 2 施工结果对比表
5 4.5 4 3.52 3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0 加砂强度m3/m 采油强度t/(d.m) 0.3084 0.69 2.93 3.32
26.60 25.4 20.221.3
最高砂比%
内相泡沫质量%
1998-1999
4.289
2001-2006
2008
2009
+131%
0.451
0.195
0.585 0.4213
常规压裂液 CO2压裂液 扶、杨油层采油强度（t/（d.m））
2009年应用情况--优化设计完善设计方法
在2008年通过设备能力的适应性和设计参数可行性摸索,
2009年重点建立优化设计的规范,提高设计的科学性、适用性。
缝内压裂液，返排时降低井筒液体密度,形成较大生产压 差,提高了放喷时返排量。通过已有资料统计,二氧化碳泡
沫压裂后,一次放喷返排率达到53.0%,比常规水基压裂的
35.5%提高了17.5%;压后排液求产时间6.6天,比常规水基 压裂的10.0天,缩短了3.4天，因此CO2泡沫压裂工艺提高 了压裂液返排速度,缩短了试油周期。
数4.81×10-4m/min0.5),比普通水基压裂液低32.91%,又减
少了岩石孔隙中固体微颗粒的侵入,这些都进一步降低了 压裂液残渣的伤害。
二氧化碳泡沫压裂技术--优点及性能
• 酸性压裂液体系呈弱酸性质具有一定的酸处理效果
目前使用的CO2泡沫压裂液体系其PH只在4-5,加上CO2液易 溶于水，形成低pH值的工作液，压裂时这种酸性液体，使地 层粘土颗粒收缩，减少粘土颗粒的运移，具有解堵和抑制粘 土膨胀的作用,根据研究院室内实验结果,CO2泡沫压裂液酸性 体系可使孔隙渗透率恢复值提高15-20%。
整。
2009年应用情况--优化设计完善设计方法
CO2泡沫压裂砂浓度选择表
基液排量(m3/min) 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 基液砂浓度(kg/m3) 1000 1000 1000 1100 1100 1200 基液砂比(Kg/m3) 59.9 59.9 59.9 65.9 65.9 71.9
大庆探区二氧化碳泡沫压裂技术发展及应用
• 大庆探区二氧化碳泡沫压裂技术发展大体分为三个阶段
第三阶段,2008年-2009年,这期间修复了原有设备并引
进了哈里伯顿压裂车组,进一步提高了二氧化碳泡沫压裂 的设备能力和施工能力;同时加大了优化设计的研究力度 和设计的规范编制,改进并完善了地面流程和现场施工规 范,大大提高了设计水平和现场施工水平。从2008年到 2009年6月共压裂19口井29层,平均泡沫质量为58.47%,最 大单层加砂规模34m3, 压后平均单井日产油2.60t。 二氧化碳泡沫压裂工作量在2009年大幅度增加,已成
工作量百分比（%）-层数（层）
中浅层二氧化碳泡沫压裂技术年应用数量变化图
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 年度 5.8 7 5.2 5 27.7 27.5 29.6 21 13 1.4 1 11 7.0 3 8
百分数
2009 78.5
孔渗物性条件变差的情况下
80 67.58 61.7 58.26 55.9 50.99 50 40 30 20 10 0 前置液泡沫质量% 前置液比例% 平均砂比% 水基砂比% 43.5 33.12 27.9 26.2 25.62 44.8 70
67.6 60.87 61.4 56.6 50.9
变质量
变质量 变质量 变质量 恒定内项 恒定内项 恒定内项 恒定内项
恒定内项
3.0 2.1 3.0 2.1 3.0 2.0 3.0 1.9 3.0 1.9 3.0 1.9
恒定内项
恒定内项
源自文库
恒定内项
恒定内项
恒定内项
恒定内项
2009年应用情况--优化设计完善设计方法
3、泡沫质量优化:在施工排量优化的基础上,选择了以