二氧化碳泡沫压裂技术及应用
二氧化碳压裂页岩技术
二氧化碳压裂页岩技术
二氧化碳压裂页岩技术
二氧化碳压裂页岩技术
二氧化碳压裂是一种新兴的页岩气开采技术。
它利用高压二氧化碳替代传统的水和化学品作为压裂液，将其注入到页岩岩层中，从而使岩石裂缝扩大，释放出埋藏在其中的天然气。
相比于传统压裂技术，二氧化碳压裂具有更高的效率和更少的环境影响。
二氧化碳压裂技术的优势在于其压裂液为二氧化碳，不仅可以减少对地下水资源的污染，还可以将二氧化碳气体注入到岩层中进行封存，起到减缓气候变化的效果。
此外，二氧化碳压裂所需的水资源也较少，适用于缺水地区的页岩气开采。
不过，二氧化碳压裂技术也存在一些挑战，例如二氧化碳的成本较高、压裂液的注入需要更高的压力等。
此外，岩层中的二氧化碳含量也会影响二氧化碳压裂的效果。
总体来说，二氧化碳压裂技术是一种有前途的页岩气开采方法，其环境友好、高效节能的特点使其备受关注。
未来随着技术的不断进步，二氧化碳压裂技术的应用前景也将变得更加广阔。
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二氧化碳泡沫压裂技术及应用
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。
• 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
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
CO2泡沫压裂液的研究与应用
石 油 勘 探 与 开 发 8 , 2 * = NM O 8 = * 2 5 , D * E5 E << 3 = * 8 M E ,
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剪切速率下， 测得的 > + ? 泡沫质量交联泡沫压裂液的 耐温耐剪切性能见表! 。
表! 耐温耐剪切试验结果
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页岩气co2泡沫压裂技术
页岩气co2泡沫压裂技术
现阶段，利用岩石毛细孔中的co2赋存量，利用其作为液体的体积膨胀及液体的许多性质，结合页岩气压裂技术，从而开发出了页岩气co2泡沫压裂技术。
首先，页岩气co2泡沫压裂技术是以低温液体co2为介质，通过液体发泡及压裂，使得油气藏毛细孔内许多封闭的油气节点与此液体co2充分接触，从而获得大量的页岩气。
其次，这样的技术能够有效的提高对深层页岩气的采收率，同时能够有效的减少污染，减少对环境的污染。
最后，岩石毛细孔中的co2不仅当作介质使用，其在页岩气开发过程中也可以被有效的利用，从而达到节能环保的目的。
总之，页岩气co2泡沫压裂技术是一种能够有效实现页岩气开采过程中高效减排的环保技术，并且具有节能环保、节约用水、降低开采成本等优点。
二氧化碳蓄能压裂技术在吉林油田的应用
二氧化碳蓄能压裂技术在吉林油田的应用随着人们对能源领域的需求不断增长，石油等化石燃料的采储过程也在不断改进和优化。
在吉林油田中，二氧化碳蓄能压裂技术应用得越来越广泛。
这项技术的成功应用，不仅大大增加了油田产量，也为其他类似油气田的开发提供了重要的参考。
一、二氧化碳蓄能压裂技术的原理该技术是利用二氧化碳的高压和压缩性质，将其注入油藏岩石缝隙中，达到提高储层内压力，促进油气向井口流动的效果。
在这个过程中，通常需要先将油田内的水、油和杂质等杂质抽取出去，然后再通过高压气体注入的方式将CO2注入到岩层中。
在压力达到一定程度之后，再通过压裂技术破碎储层的岩层，增加储层的渗透性，使得原本被困在储层之中的油气得以顺畅地流动至井口。
二、该技术在吉林油田的应用目前，在吉林油田中，二氧化碳蓄能压裂技术被广泛应用。
在2019年，吉林大庆油田挖掘了一口总储量达到8200万吨的油井，通过采用该技术并配合节能降耗技术，使得油井的产量达到每天800吨，相比较于之前的400吨，增产了一倍之多。
在这个过程中，二氧化碳蓄能压裂技术起到了至关重要的作用。
同样的，该技术在吉林油田的其他油井中也得到了广泛的应用。
随着技术的不断进步和完善，相信该技术在未来还将有更广泛的应用空间。
三、结论二氧化碳蓄能压裂技术作为一项新兴的能源开采技术，正在逐渐得到人们的认可并不断完善。
在吉林油田中，该技术的成功应用，为其他油气田的开发提供了很好的借鉴，也为油田经济效益的提高做出了重要的贡献。
未来，随着技术的进一步发展，相信该技术将会在更广泛的领域中得到应用，并为人类的可持续发展做出更大的贡献。
四、该技术的优势该技术的优势主要有如下几个方面：1.协调环境保护和经济利益该技术通过注入二氧化碳，实现高效、低成本、环保的储气库建设和调峰能量储存。
同时，它在处理废气方面也有很好的应用，对于稳定大气环境、降低碳排放，保障生态环境有着重要作用。
2.提高采收率采用该技术，可以充分利用油藏中的压缩气体，充分发挥废气利用作用，同时压力的改变也会促进储层内的油气向井口流动，从而提高采收率，减少废气排放和环境污染。
二氧化碳泡沫压裂技术研究及应用现状
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。
煤层气田二氧化碳压裂适应性简介
3、煤层煤质特性： 压裂目的层为Ⅰ类原生结构煤，煤体结构破坏较弱，煤的 渗透性较好，且有利于煤储层强化改造措施的实施；
4.煤层建议射孔数据
射孔井段 (m) 900.85902.25 905.95907.15 厚度 (m) 1.4 1.2 射孔枪型 孔密 （孔/m） 16 16 孔数 （孔） 32 64
1.钻井基础数据 2.煤层基本数据
层位 煤层井段 (m) 900.85-902.25 905.95-907.15 厚度 (m) 1.4 1.2 声波时差 (μs/m) 孔隙度 (%) 泊松比 杨氏模 量 *104MPa 渗透率 （md）
10.1＃ 10.2＃
中国石化 中原石油勘探局
第22页
(2).破胶性能： 试验温度为70-140℃，加入配方对应的破胶剂，6hr后表观粘度为13.0mPa.S。
中国石化 中原石油勘探局
CO2增能/泡沫压裂工艺技术
压裂过程中，CO2在地面作为液体泵送，在井筒中当到达它的临界温度(31 ℃)后
CO2 会气化，图为一口井实测井底温度曲线，从中看出压裂过程中，井底温度大部分
三、煤层采用CO2压裂的依据
四、施工设计方案简介
中国石化 中原石油勘探局
一、CO2压裂技术的设备简介
CO2增能/泡沫压裂工艺技术
全套机组包括八台COC22T型CO2罐车，两台IC-331型 增压泵车以及与之配套的气控扫线车等。 CO2罐车采用德国梅塞德斯—奔驰公司生产的4140K 底盘，罐体容积22吨，实际装载能力18吨。主要包括CO2容 积罐，4"增压泵，增压泵液压控制系统，液体排放控制系统 等。每台罐车都可以利用其增压泵独立的向高压泵进行灌注 供液，从而满足吞吐等施工工艺的需求。 CO2增压泵车采用德国梅塞德斯—奔驰公司生产的 2031AK底盘，主要包括台上卡特3116TA发动机、液压系统、 吸入管汇、液气分离瓶、增压泵系统、排出管汇、控制面板 等组成。台上发动机额定功率为190马力，增压泵的最大排量 为4.65M3/min。
二氧化碳压裂技术-二氧化碳焊技术
纲
一、CO2压裂技术特点及分类
二、国外CO2压裂技术发展现状 三、国内CO2压裂技术发展现状 四、胜利油田开展CO2压裂技术应用的准备情况
一、CO2压裂技术特点及分类
1、 CO2的物理性质
CO2的相态: 气态、液态、固态
三相点： 压力：0.518MPa 温度：-56.6 ℃ 临界点： 压力：7.38MPa 温度：31.06 ℃ 标准状态（0℃，0.101MPa）下： 1m3 CO2（液态）＝546标m3 CO2（气态）
2、 CO2泡沫压裂液体系
由液态CO2、原胶液和各种化学添加剂组成的液液两相混 合体系，形成以CO2为内相，水为外相的乳状液取代普通 压裂液。 在向井下注入过程中，随着温度的升高，达到31℃临界温
度以后，液态CO2开始汽化，形成以CO2为内相、含高分子
聚合物的水基压裂液为外相的气液两相分散体系。由于泡
6、 CO2压裂施工地面流程
储
砂车
泵车 泵车 泵车 增 压 泵 CO2泵车 N2泵车 CO2泵车 N2泵车 CO2泵车
液
混 砂 车
罐
泵车 泵车
泵车
CO2
CO2
至井口
罐
罐
提
纲
一、CO2压裂技术特点及分类
二、国外CO2压裂技术发展现状 三、国内CO2压裂技术发展现状 四、胜利油田开展CO2压裂技术应用的准备情况
2、 CO2压裂技术特点 ① 降低了进入油气层的液体量，同时依靠CO2增能助排 特性，提高排液速度和返排率，减少液体对油气层的 伤害而提高产量。 ② CO2压裂时混合液具有粘度高、携砂性能好的特点， 有利于提高施工排量和砂比。 ③ CO2溶解形成酸性液，能够有效抑制粘土膨胀。
④ CO2溶解性衍生的其它特点，如泡沫压裂液的界面张力
增产措施：CO2泡沫压裂技术文档
CO2压裂工艺技术CO2压裂工艺技术是80年代以来发展起来的新工艺技术，它是以液态CO2或CO2与其它压裂液混合，加入相应添加剂，来代替常规水基压裂液完成造缝、携砂、顶替等工序的压裂工艺技术。
根据使用的压裂液组成不同，CO2压裂工艺技术可分为二氧化碳液体压裂、二氧化碳（甲醇）稠化水压裂、二氧化碳与氮气双相泡沫压裂和二氧化碳泡沫压裂四种形式，其中以二氧化碳泡沫压裂最为常用。
⑴原理CO2压裂液主要成分是液态CO2、原胶液和若干种化学添加剂。
在压裂施工注入过程中，随深度的增加，温度逐渐升高，达到一定温度后，CO2开始汽化，形成原胶为外相，CO2为内相的两相泡沫液。
由于泡沫液具有气泡稠密的密封结构，气泡间的相互作用而影响其流动性，从而使泡沫具有“粘度”，因而具有良好的携砂性能，在压裂施工中起到与常规水基压裂液相同的作用。
⑵技术优点①液体的二氧化碳在地层中既能溶于油又能溶于水，改善原油的物性，降低油水界面张力，有效提高油气采收率；②二氧化碳压裂液和常规压裂液相比，只有极少量的水和固相颗粒进入地层，同时二氧化碳泡沫可在裂缝壁面形成阻挡层，从而大大减少滤失，减少对地层的伤害；③CO2泡沫压裂液的PH值在3.5左右，即可有效防止粘土膨胀，又能对地层起解堵作用，有利于保护或增加地层孔隙渗透性，对水敏性地层效果更佳；④返排时，随井底压力下降，二氧化碳起到气驱作用，对于低产能井，有助于提高返排能力和加速返排速度。
使用CO2压裂，返排出的液体一般为总液量的75～90%，可以减少地层伤害，这是使用二氧化碳压裂气层的主要原因之一。
⑶二氧化碳泡沫压裂设计方法二氧化碳泡沫压裂设计采用“恒定内相”的设计方法，即把水基液部分看作外相，液态二氧化碳和支撑剂看作内相，施工过程中总排量和水基压裂液的排量恒定，随着加入支撑剂浓度的提高，液态二氧化碳的排量相应减小，使支撑剂和液态二氧化碳的体积量始终保持一个恒定值，这样有利于降低施工压力，提高施工一次成功率。
泡沫压裂
一种抗高温二氧化碳泡沫压裂液的研究1.泡沫压裂1.1泡沫压裂介绍。
利用特殊装备、特殊的化学添加剂，使用CO2/N2泡沫液作为压裂液进行加砂压裂的水力压裂施工方式称为“泡沫压裂”。
常用的CO2泡沫压裂的压裂液是由液体CO2（-18℃）和凝胶水（压裂液基液）与发泡剂构成的“气-液分散体系”，这种分散体系是热力学不稳定体系.1.2 CO泡沫压裂液的优点。
21.用于低渗油气层改造，CO2溶于水中形成低PH值的碳酸水可以减少粘土膨胀提高渗透率增加近井地带导流能力致使产量提高。
2.减少了水基压裂液用量，因此大大减少了压裂液对储层的污染。
3.具有低滤失性，提高了液体效率，有利于裂缝型油气藏的改造。
4.较高的表观粘度，是理想的前置液和携砂液，造缝能力强，携砂能力强。
5.在储层中汽化后，增加地层能量，提高返排率，有利于保护地层，减少油层污染。
6.CO2可大量溶解在原油中，使原油体积膨胀，粘度下降，增加原油流动性，使原油产量增加。
7. CO 2饱和碳酸水的界面张力为清水的20～30%，使流动阻力大大降低，是较好的助排剂1.3 CO泡沫压裂的发展概况2●70 年代开始使用水+ 起泡剂+N 2组成的比较原始的泡沫压裂液，砂液比只有1-2PPG（1PPG=119.8kg/m 3 ），但解决了低压井的压后液体返排问题●80年代初采用水+起泡剂+聚合物+N2/CO2组成的泡沫压裂液，巨大地提高了泡沫压裂液的粘度及稳定性，砂液比提高到了4-5PPG，高压储层泡沫压裂工艺技术获得成功，使得该技术得到了飞速发展。
80年代末开始采用水+起泡剂+聚合物+交联剂+CO2组成的泡沫压裂液，泡沫的稳定性进一步提高，造缝能力、抗温能力和携砂能力进一步增强，高温下砂液比也可达到4-5PPG，深井高温储层泡沫压裂技术得到发展。
1.4 CO 2 泡沫压裂的工艺技术的特点及用途1.4.1恒内相设计当支撑剂浓度增加时，保持压裂液基液排量稳定，但相应降低液体CO2排量，使其降低值与支撑剂占的空间值相当，内相（气体+支撑剂）和外相（液体）保持平衡，以保证压裂液的泡沫质量、表观粘度恒定。
CO2压裂相关的最新技术及应用,
CO2干法压裂面临的问题 。
中原油田桥69井CO2泡沫压裂现场
液态CO2粘度低，由此带来的是携砂能力差、液体容易滤失等问题
CO2干法压裂适合于以下几种气层的开发：
（1）低渗透气层；
（2）水敏性地层；
中原井下
六、 CO2施工安全保障
CO2 压裂施工过程中，除常规压裂的HSE要求与规定
外，重点应注意以下五种安全操作：
中原井下
三、 CO2泡沫压裂技术
中原油田桥69井CO2泡沫压裂现场
案例1： 某井泡沫压裂：注入清洁压裂液560m3，CO2液量145m3，加砂量 54.5m3，施工泵压62 MPa，施工排量4.2m³/min。 中原井下
三、 CO2泡沫压裂技术
中原油田桥69井CO2泡沫压裂现场
案例2：注入清洁压裂液702m3，CO2液量182m3，加砂量80m3，
1、防冻伤 2、防窒息 3、防干冰堵 4、防储罐爆炸 5、放喷时防止闸门与放喷管线刺漏。
中原井下
汇 报 结 束
谢 谢
中原井下
3700m，创造了国内CO2泡沫压裂施工的井深记录
。
中原井下
一、CO2增产技术现状
CO2增产技术分类
增能压裂：泡沫质量<52%、段塞增能压裂； 泡沫压裂：泡沫质量53％-96%，现场通常泡沫质量53％-75% ；
干法压裂：纯液态CO2压裂（正在研发）；
CO2气驱增产技术
中原井下
一、CO2增产技术现状
CO2泡沫压裂液
CO2泡沫压裂液是由液态CO2、
胶液和各种化学添加剂组成的气-液 两项混合体系，在向井下注入过程
中，随温度的升高，达到31℃临界
温度以后，液态CO2开始气化，形 成以CO2为内相，含高分子聚合物
超临界二氧化碳压裂
超临界二氧化碳压裂
超临界二氧化碳压裂，是一种新型的压裂技术。
它具有对环境的友好性，对裂缝的侵蚀较小，同时能够保证压裂效果的提高。
该技术逐渐被广泛应用于页岩气、煤层气等天然气开采中，为国家能源产业的发展带来新的机遇。
超临界二氧化碳是一种特殊的物质，当其处于临界条件下时，体积小、密度大、温度高，且具有极强的溶解能力。
在压裂作业中，超临界二氧化碳能够穿透岩石裂缝，与其中的油、气等有机物质迅速反应，加速产生压裂效果，从而提高了采收率。
与传统的水力压裂技术相比，超临界二氧化碳压裂具有以下几个优势：首先，这种技术对环境的影响很小，不需要大量用水，不会产生二氧化碳等污染物；其次，压裂液中含有的二氧化碳可以在岩石裂缝中形成气体泡沫，从而进一步增强压裂效果；最后，该技术适用于各种岩石类型，能够满足不同地质条件下的特定需求。
然而，超临界二氧化碳压裂技术的应用还存在一些问题。
例如，压裂液中的二氧化碳可能会泄漏到地表或大气中，对环境产生负面影响；此外，该技术对设备性能和操作要求较高，需要有资深的工程师和技术人才参与。
总的来说，超临界二氧化碳压裂技术是当前天然气开采领域中的一种创新技术。
通过进一步完善技术路线，优化操作流程，在确保安全的前提下，该技术有望持续发展，并为我国的能源产业做出贡献。
二氧化碳干法压裂案例
二氧化碳干法压裂案例
二氧化碳干法压裂是一种使用液态二氧化碳作为压裂介质的压裂技术。
这种技术可以避免常规压裂技术中可能出现的水相伤害，如水敏和水锁现象。
以下是二氧化碳干法压裂的案例：
1. 吉林油田的二氧化碳蓄能压裂：这是一种无水相压裂技术，以液态二氧化碳为压裂介质，使用高强度固体颗粒作为支撑剂。
这种技术在吉林油田得到了应用，并取得了良好的效果。
2. “二氧化碳+氮气”泡沫压裂技术：这种技术是在压裂施工中同时注入二氧化碳及氮气。
具体的施工方法是，将液态二氧化碳或添加了其他化学剂的液态二氧化碳注入地层，在地层条件下气化。
依靠液态二氧化碳的造壁性，在储层中形成动态裂缝，为油气流动提供导流能力较高的渗流通道。
施工后地层中无液体残留。
如需更多二氧化碳干法压裂案例，建议查阅相关资料或咨询石油专家获取帮助。
CO2泡沫压裂技术介绍
80 70 60 50 40 30 20 10 0 0 FL-36 YPF-1 B-18
ä (min) ª¼ Ê
不同起泡剂水溶液的泡沫稳定性对比 ö Ë Î ® Á ¿ (ml)
50
100
150
200
250
（3）CO2泡沫压裂液添加剂优选 • 起泡剂优选
从起泡效 率和泡沫稳 定性对比看， FL-36起泡剂 性能最好， B-18和YPF-1 起泡剂性能 相当。
三、CO2泡沫压裂液技术
(1) CO2泡沫压裂的优点
•为压后工作液返排提供了气体驱替作用。 •气态的CO2能控制液体滤失，提高压裂液效率。
•减少了水基压裂液的用液量。
•CO2 与水反应产生碳酸，有效地降低了系统的总 pH 值，降低了压 裂液对基质的伤害。 •降低了压裂液的表面张力，有助于压裂液的迅速反排等特点。
（2）CO2在井筒及地层中发泡条件分析
CO2运输和储存的条件下是-17℃温度和2.1MPa压力，压裂过程 中压力超出临界压力，只是在井筒泵入一定量的低温压裂液后温度较 低，无法满足CO2以气体的形态存在，也就是CO2与压裂液混合不具 备发泡条件而不能发泡。例如，假如压裂液和CO2混合的比例为1：1， 如果压裂液的温度为10℃，那么，压裂液和CO2混合后，混合液的温 度大大降低，显然，CO2压裂液在混合处不能发泡。但是由于地层温 度远高于地面温度，随着压裂液沿井筒进入地层，温度逐渐上升， CO2的温度可能高于30.6℃，这样CO2以气体的形态存在，也就是CO2 压裂液具备了能发泡的条件。
CO2泡沫压裂 特种设备
SS2000/IC330型CO2增压泵车
最大流量4.65m3/min 最大工作压力2.76MPa 最大压差0.69 MPa 最高转速350rpm，最高功率75KW
CO2泡沫压裂技术的应用及存在问题的解决方法
勘 探 开 发
ｃ 耍 求 试 验 并 井 筒 良好 ３ 套管完 井筒无异 物 ． 通 过 对 比 分 析 选 中 了靖 安 油 田五 里 湾 一 区 的 柳 ８ － ６ 柳 ９ ７ 柳 ５２ ０ ２ ９ ２ 笋 为 试 验 并 ｇ 照 井 号 为 柳 Ｂ － ７ 柳 ８ —２ 栅 ９ 一 ９ 柳 ２． ６ ７ Ｏ ２ ８ 一 ９平 ９ １ ０井 ． § ２ ［ －３ ９ ２ 压 裂 液 的 选 择
装置 施工 难度太 ． 百 制 泡 沫 压 裂 液 的 液 恤 可 以 是 含 表 已 面 活 生剂 的 水 稠 化 水 交 联 冻 胶等 ． 气 橱 为 Ｎ 或 ｃ ．。 ２ 。 泡 沫 压 裂 液 的 主 要 涿 加 荆 之 是 起 泡 剂 ． 起泡 剂酌要 求是 ： （ 箍 泡 性 能 好 一 旦 与 气 伍 接 触 】 立 即产 生大 量的 泡沫 即泡 沫 膨胀倍 数 高。 ｃ）稳泡 能 力强 ２ 所 产 生 的 泡 泺 性 能 稳 定 ． 寿 命 长 ． 即 使 在 鞍 长 时 间 泵 送
气 乳化 液 或 者 说 泡沫 是气 体 分 散 于 液 体 中 的 分 散 体 系 ． 泡 沫 提 供 了高 粘 度 和 优 良 的 支 撑 荆 携 带 能 力 在 簏 工 过 程 中 保 持 稳 定 的 泡 沫 干度 范匿 极为重 要 ．干 度 低 于 ５ ％ 的 体 系 仅 能 乖 为 增 能 ２ 皇 体 系 典 型 约压 裂旌 工 设 达 到 ７％ ０ ７％ ５ ８％ 泡 沫干 度 这 意 味着压 裂液 ０ ７％ ０ ７％ 或 ８ ％ 是 气 ５ ０ 般 ．随 着 泡沫 干 度从 ｅ ％增 到 ９ ％ ０ Ｄ 泡 沫 的 稳 定 性 和 牲 度 也 增 ．超 过 ｇ ％ 泡 沫 ０ 恢 复成 雾状 。 泡沫 压裂 液适 用 于低压 低渗 和水敏 性储 集层 泡 沫压 裂液 具有 易返 低 滤 失 粘 度 高 携 砂 能 力 强 对 储 集 层 伤害 小等 优点 ．箕不 足 之处 在于 压裂施 二 中需要较 高 的洼 ＾压 力 特殊 的设备
液态CO2压裂技术在低渗透油田的应用
液态CO2压裂技术在低渗透油田的应用美国与加拿大广泛采用一种对储层无损害的液态CO2压裂技术，即用二氧化碳(液态)为携砂液(无水或任何处理剂)通过一个搅拌机，将支撑剂混于液态二氧化碳中。
其CO2设备已成笼配套，技术占有领先地位。
该工艺典型处理范围是在114～136m3的液态二氧化碳中加16—21t支撑剂(搅拌机的能力应达到21t 搅拌能力)，注入速度40—55bbl／min，费用为3～5万美元之间。
应用井深为884—4267m的低渗透油气藏砂岩地层和碳酸盐地层，油藏温度为48～180℃，油藏压力为7～91MPa。
在美国阿肯色—路易斯安娜—德克萨斯地区和新墨西哥州的San Juan盆地，应用CO2泡沫压裂及液态CO2加砂压裂均已获得较好的增产效果。
1 液态CO2压裂的主要特点(1) CO压裂的优点2液态CO2压裂处理的主要优点是：对储层无损害，缩短了清洗时间，不需要抽汲和压裂液罐，省掉了水处理的费用和运费。
避免生产层损害和残留压裂液，排液迅速，而且比较经济。
首先，液态CO2压裂可以消除常规压裂液容易导致的地层损害。
压裂中对地层的主要损害机理是压裂液对地层的相对渗透率、毛管压力以及粘土膨胀与运移产生的有害影响。
在低压和低渗透油藏中，对毛管压力和相对渗透率造成的损害变得更加关键。
在油层温度和压力下，CO2呈气态，这就使残余压裂液的饱和度为零。
在油层中，就完全消除了对裂缝面周围相对渗透率或毛管压力的损害。
第二个优点是，由于排液迅速，可以及时评价地层产能。
CO2产生的实效能量消除了压裂液留在地层中的所有残余流体。
所以说，液态CO2是低渗透气层理想的压裂液。
第三，液态CO2压裂是经济的。
与常规压裂液相比，这种方法用于压裂液排液和钻机在用时间的费用都少得多。
压裂处理后不要再抽汲洗井，对回收的压裂液也无需做任何处理。
井的评价也比用常规压裂液所花的时间少。
平均来说，压裂以后，只有1.5天即可试井。
对于那些渗透率极低或含水高的不经济井来说，压裂后1—2天即可作出最终评价。
CO2泡沫
CO2泡沫压裂基本原理及特点1.CO2泡沫压裂基本原理在物理上，CO2有三种不同的相态，即气、液、固。
气态临界温度和压力分别为31℃和1071Psi，在18℃液态条件下其密度为1.02g/cm3,1 m3转化为0℃，1atm的气态标准体积为517 m3。
CO2泡沫压裂是由液态CO2和增稠剂及多种化学添加剂组成的液-液混合物，携带支撑剂迅速进入地层，随着液体在井筒和地层中温度的升高，当温度达到31℃的临界点以后液态的CO2开始汽化，形成以CO2为内相由含高分子聚合物的水基压裂液为外相的气液两相分散体系，由于泡沫两相体系的出现使流体粘度显著增加，通过起泡剂和高分子聚合物的作用，大大增加了泡沫流体的稳定性，形成了低滤失、低密度和易反排的压裂液特性。
因此，CO2泡沫压裂液流体具备了压裂液的必要条件，并拥有了常规水基压裂液不能相比的多种优势。
2.CO2泡沫压裂的特点（1）CO2泡沫是CO2液体分散于水基冻胶液中的分散体系，CO2是分散相，水基冻胶液是连续相，当温度超过31℃时，气化的CO2泡迅速膨胀后，则CO2变成连续相，水基液为分散相（2）CO2泡沫的加入，可降低液体的界面张力，从而增加了压裂液的反排能力，减少毛管力的作用。
（3）减少水基压裂液的用量。
（4）CO2的加入，可使压裂液的PH值降低，对防止粘土膨胀及三价铁、铝盐的沉淀都有一定的作用。
（5）由于CO2泡沫增加了压裂液的粘度，可以起到控制压裂液滤失的作用。
（6）CO2泡沫液的摩阻大，施工时液柱压力低，因而施工压力高，不利于施工。
CO2泡沫压裂压裂施工程序（1）井筒处理；（2）射孔；（3）按方案设计下钻；施工前一天下好压裂钻具，坐好井口连接好放喷管线。
（4）配液；施工前清洗储液罐，按设计配好施工液体，胍胶液与液体CO2的比例为1：1。
（6）冲管线、试压；摆好施工车辆，辅助车辆及测试设备，连接好地面高低压管线，低压管线0.5MPa下不刺不漏，高压管线按预计破压的125%进行试压。
CO2酸性冻胶泡沫压裂液的开发与应用
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。
co2泡沫压裂液在低渗气藏中应用(石油学会)
足大型泡沫压裂施工：最高砂液比达12lb／gal以上，砂量150吨以上。
第三页，共19页。
汇报提纲
• CO2泡沫压裂液的发展概况 • 技术特点及难点 • 解决的对策 • 现场实施 • 结论
第四页，共19页。
CO2泡沫压裂液的特点
• CO2泡沫压裂液适用性
– 应用范围广：油气井，高温、低温油气藏，深井； – 特别应用于低压、水敏性油气藏。
• CO2泡沫压裂液的特点
– 密度高：接近水的密度，适合深井施工；浮力大，携砂能力强；
– 水溶性较好，压后缓慢释放，提供了良好的溶解气驱，利于返徘；
– 水溶液pH值低(3～5)，降低了压裂液对基质的伤害； – 水溶液具有低的表面张力，有利于压裂液返徘。
注入方式
3-1/2″油管 3-1/2″油管 3-1/2″油管 3-1/2″油管 3-1/2″油管 3-1/2″油管 2-1/2″油管 2-1/2″油管 3-1/2″油管
施工排量 （m3/min）
3.5 2.3 2.6 2.7 2.8 2.8 2.5 3.2 3.0
泡沫质量 （%） 45.5 61.3 52.8 60.4 49.2 46.2 51.1 47.0 0
– 设备装置少，不配套； – 施工井数少，施工井浅，施工规模小，施工经验不足。
第六页，共19页。
CO2泡沫压裂液技术难点
–建立试验方法
–形成配套压裂液添加剂系列
•难点： –酸性破胶是压裂液的降解的重要机制
–CO2的稀释作用，使压裂液增粘更困难
–酸性增粘羧甲基聚合物
–形成压裂液泡沫压裂液配方体系
–高温酸性起泡与稳泡技术（90～110℃、2800～3500m）
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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
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。
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%。
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。
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。
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
（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
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
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
• 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
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
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
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
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
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
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 。
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
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