二氧化碳泡沫压裂液体系及其机理探讨
二氧化碳压裂技术研究状况探析
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。
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泡沫清洁缔合压裂液研究及现场应用
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。
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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—高剪切速率， 加$ —泡沫质量’ 6 % " #； 7 " #， & + ) + (； & 气体至泡沫质量’ —泡沫质量’ 表观黏度+ ・ ； —泡沫质量’ 升温至 $ " #， & + ) + (， ’ 1 4 , . 8 " #， —泡沫质量’ 表观黏度+ ・ ； —泡沫质量* 1 " (； 9 " #， 1 " (， & ! 4 , . : " #， 表观黏度1 ・ ； —泡沫质量& 表观黏度’ ・ 1 " (， " 4 , . ; " #， 1 " (， " 4 , .
基于气泡尺度的泡沫压裂液流变机理研究
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。
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。
油井二氧化碳压裂增产技术应用与认识
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
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
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
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。
二氧化碳泡沫压裂的基本原理分析
36在20世纪70年代末，德州开始使用浓度为50%二氧化碳，以提高液体流失的效率和减少水的使用。
二氧化碳泡沫是在1982年开发的，第一次使用了70%的二氧化碳作为内相泡沫压裂液。
到目前为止，现场效果表明，这种压裂液系统比普通凝析液和氮气泡沫压裂液效果更好。
1 泡沫的稳定性从热力学的角度来看，泡沫的形成增加了系统的表面积，从而增加了系统的自由能，系统自发地从一个更高的自由能态转化为更低的自由能。
与此同时，由于重力作用和边界的作用而产生的液体在泡沫中继续释放，再加上液体膜表面的蒸发继续稀薄，最终导致泡沫破裂。
因此，泡沫液是一个不稳定的系统。
2 泡沫粘度和流变特性泡沫的粘度比气液两相流体的粘度要高，这取决于液相的性质和泡沫的质量。
高质量泡沫，泡沫越密，摩擦阻力越大，粘度越高，泡沫粘度的75%~80%，泡沫粘度达到最大值。
增加液体的粘度不仅增加了泡沫的稳定性，而且增加了泡沫的粘度。
3 携带砂能力除了传统的水力压裂液的粘弹性效应外，还可以防止颗粒的纵向运动，而泡沫也有一个微小的颗粒结构，可以被封装、支持和维护，并与支撑剂的粒子泡沫流体一起移动到一个特定的位置。
只有当支撑支撑剂的泡沫严重变形或泡沫的稳定性非常差的时候，支撑剂才会下沉，而通道是在泡沫之间形成的。
4 滤波器的损耗特性由于气液两相结构与气液相互作用的界面张力，泡沫液具有良好的过滤损耗。
在同样前提下，泡沫液的过滤系数跟传统的数值比起来，要小一些。
当泡沫液进入毛孔时，需要很多能力来接触阻力，不让气泡发生不好的变化，而毛孔内的毛孔的毛细作用也让液体的过滤发生了缓慢变化。
滤失的系数数值其实受了一些别的影响：第一、泡沫流体自身粘度和自身地层渗透率的变化；第二、地下储层流体自身粘度数值和压缩系数数值；第三、泡沫自身形成的物理系数。
在低渗透地下地层中，泡沫流体的自身过滤数值是平常的水基压裂液系数数值的好几倍。
在高渗透率数值的地层中，泡沫自身对于流体的过滤系数数值其实基本上与平常的水基压裂液数值是一样的，进一步的加强泡沫流体自身粘度数值就能提供泡沫流体自身成形效果。
CO2泡沫压裂液体系优选实验研究
CO2泡沫压裂液体系优选实验研究陈立群;郑继龙;翁大丽;周伟强【摘要】CO2泡沫压裂液是一种新型压裂液体系,其滤失量低、返排能力强、与地层流体配伍性良好,能有效地降低压裂液对储层的伤害.通过对起泡剂、稳泡剂、助排剂、交联剂及黏土稳定剂等添加剂的筛选,研制了一种CO2泡沫压裂液体系,配方为:0.5％ QPJ-1起泡剂+0.5％羟丙基瓜尔胶+1.0％黏土稳定剂KCl+ 1.5％助排剂ZPJ-1 +1.5％酸性交联剂JLJ+0.05％破胶剂PJJ-1.该压裂液泡沫质量高,破胶彻底,残渣较低,防膨效果显著,对储层伤害小,对现场应用具有一定的指导意义.【期刊名称】《精细石油化工进展》【年(卷),期】2016(017)006【总页数】3页(P13-15)【关键词】泡沫压裂液;优选;储层;起泡剂;稳泡剂【作者】陈立群;郑继龙;翁大丽;周伟强【作者单位】中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司,天津塘沽300452;中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司,天津塘沽300452;中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司,天津塘沽300452;中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司,天津塘沽300452【正文语种】中文储层压裂能有效地改善储层流体的渗流能力，提高油井产能。
但是，压裂液会导致储层平衡失效，造成储层伤害，严重将导致油井产能下降[1]。
因此，压裂液体系筛选必须满足储层温度、排量、井深及矿物特性，其体系配方决定整个施工过程的成败。
CO2泡沫压裂液是一种新型压裂液体系，其以液态CO2为主剂，相关添加剂为辅剂。
CO2泡沫压裂液具有其独特的特性[2]：携砂性好、低滤失性、造缝能力强；稳定性好，储层配伍性好；增油效果好；适用性广。
因此，笔者进行CO2泡沫压裂液体系优选实验，以此指导现场应用。
黏土稳定剂KCl，工业级；羟丙基瓜尔胶，河北燕兴化工有限公司；酸性交联剂JLJ，济南泰旺化工有限公司；助排剂ZPJ-1、ZPJ-2、ZPJ-3，西安天正石油技术有限公司；阴离子起泡剂QPJ-1、QPJ-2、QPJ-3，天津市雄冠科技发展有限公司；破胶剂PJJ-1，胜利油田胜利化工有限责任公司。
CO2泡沫压裂液的研究与应用
刍议CO2泡沫压裂液的研究与应用[摘要]本文首先优选出二氧化碳压裂液的配方，然后对其性能进行了评价，结果表明二氧化碳压裂液是可以满足低渗、低压油气藏压裂施工的要求，某油田的低渗油藏中使用了二氧化碳压裂液取得了良好的效果，可供参考。
[关键词]二氧化碳压裂液；研究；应用中图分类号：tq016 文献标识码：a 文章编号：1009-914x（2013）09-0315-01水力压裂作为低渗油藏有效的增产方法在油田的开发中起到的作用是不可忽视的。
通常在水力压裂中会给地层中注入很多压裂液；这时地层就会受到一定的伤害在很大成上给增油效果造成了影响。
基于此种情况，二氧化碳泡沫压裂液具有很多的优点，在减小压裂液对地层的伤害方面表现的尤为明显，对于低渗低压的油藏来说更加适用。
为了保证二氧化碳泡沫压裂液在油田中应用效果，就需要对其进行深入的研究，不断优化其配方，使其的性能得到优化。
1 优选二氧化碳泡沫压裂液的配方二氧化碳泡沫压裂液主要由二氧化碳、凝胶压裂液、表面活性剂以及各种添加剂共同组成，这些都会直接决定其性能，因此需要对其的配方进行优选，确保其具有良好的性能。
1.1 优选起泡剂起泡剂作为二氧化碳泡沫压裂液的主要添加剂之一，其会直接给二氧化碳泡沫压裂液的气泡和稳定性。
表面活性剂具有良好的气泡性能必须具有容易产生泡沫而且产生的泡沫具有稳定性这两个条件。
通过对三种起泡剂（fl-48、ypf-1以及b-18）的气泡率以及泡沫稳定性进行了研究，研究表明第一种起泡剂的性能是最好的，另外两种性能是差不多的。
1.2 稳泡剂优选保持泡沫的稳定性才能使得二氧化碳泡沫压裂液的性能在最大限度上得以发挥，所以需要加入稳泡剂，其可以改善流体的流变性、增加粘度以及增大泡沫之间膜的强度等作用。
优良的稳泡剂需要其水不溶物的含量要的，同时增粘能力要强。
通过对国内外应用较为广泛的几种稳泡剂（瓜尔胶、国外的羟丙基瓜尔胶、羟丙基瓜尔胶、改性羧甲基瓜尔胶、羧甲基皂仁）的对比分析，增粘效果最好的是国外的改性瓜尔胶，其残渣也很少，而我国的改性羧甲基瓜尔胶和羧甲基皂仁的综合性能比较差。
CO2泡沫压裂液浅析
CO2泡沫压裂液浅析摘要：对于目前石油资源日渐紧张的国际社会而言，CO2泡沫压裂液由于其巨大的经济效益和社会效益必将成为国际关注的必需发展的重大技术。
本文主要从泡沫压裂液技术状况、CO2泡沫压裂液基本原理及特点和影响CO2泡沫压裂液性能的主要因素等方面介绍CO2泡沫压裂液的研究与应用。
关键词：CO2泡沫压裂液泡沫质量液包气乳状液1.泡沫压裂液技术状况泡沫压裂液是一种液包气乳状液，是大量气体在少量液体中的均匀分散体。
泡沫体按气体含量的多少分为两种体系。
泡沫质量fgtp<52%的为增能体系，一般用做常规压裂后的尾随液（后置液）帮助反排；52%<fgtp<96%的称为泡沫体系，具有含液量低、携砂、悬砂能力强、滤失低、粘度高、反排能力强等特点。
通常施工所用的泡沫压裂液，泡沫质量（井底温度压力条件下）多在65%`85%之间。
按所用气体种类分为N2泡沫液和CO2泡沫液。
N2泡沫可与一切基液（水、盐水、甲醇、乙醇、酸类、凝析油、矿产原油、二甲苯、精炼油等）配伍。
CO2泡沫是在1982年后才发展起来的，与N2泡沫相比，与地层流体的相容性更好，并能降低界面张力，但只能与水、甲醇、乙醇配伍。
泡沫压裂液由基液、气体、起泡剂、稳定剂及其他添加剂组成。
概括起来，国外泡沫压裂液发展经历了下列四个阶段：第一代泡沫压裂液：水+起泡剂（上世纪70年代），N2,携砂比1~2lb/gal （120~240kg/m3），压后易反排，可用于低压气井压裂；第二代泡沫压裂液：水+起泡剂+聚合物（上世纪80年代），N2,CO2，压裂液粘度较高，稳定性较大，砂液比4~5lb/gal（480~600kg/m3），适用于高压油气藏压裂；第三代泡沫压裂液：水+起泡剂+聚合物+交联剂（上世纪80年代末至90年代初），以N2泡沫压裂液为主，粘度和稳定性进一步提高，造缝和携砂能力增强，适用于高温深井大型水力压裂，砂液比达到5lb/gal（600kg/m3）；第四代泡沫压裂液：恒定内相，控制内相体积，降低施工摩阻，可满足大型压裂施工，最高砂液比达12lb/gal（1440kg/m3）以上，加砂量达150吨以上。
施工条件下co_2泡沫压裂液的对流换热特性
施工条件下co_2泡沫压裂液的对流换热特性近年来，施工条件下的CO_2泡沫压裂液的对流换热特性受到了广泛关注。
CO_2泡沫压裂技术（Foam Pushing）作为一种新兴的钻井液压裂技术，不仅可以满足当前钻井工程需求，而且还可以有效地提高储量、开采精度和经济效益。
CO_2泡沫压裂技术利用CO_2泡沫压裂液和适当的参数配置，与传统的多相流体技术相比，具有较强的抗拉性能，能够更有效地分割储层，实现更低的施工成本和更高的产出率。
在施工条件下，CO_2泡沫压裂液的对流换热特性对于其钻井施工性能的影响是显著的。
此时，CO_2泡沫压裂液的内部流动状态受外在条件的影响，对流换热特性也会发生变化，从而影响CO_2泡沫压裂液在钻井施工中的性能。
因此，了解施工条件下CO_2泡沫压裂液的对流换热特性对于提高CO_2泡沫压裂技术的施工效率和改善施工质量至关重要。
为了更好地了解CO_2泡沫压裂液的对流换热特性，在施工条件下实验研究了CO_2泡沫压裂液的对流换热性能。
实验结果表明，随着温度升高，CO_2泡沫压裂液的热传导系数和密度均显著地提高，但其粘度和耗散系数则越来越小。
综上所述，CO_2泡沫压裂液在施工条件下具有良好的换热特性，这有助于提高施工效率。
除此之外，施工条件对CO_2泡沫压裂液的对流换热特性也有一定的影响。
施工条件下，CO_2泡沫压裂液的温度是不断发生变化的，从而影响其对流换热性能。
同时，CO_2泡沫压裂液的流速也会受到外界因素的影响，从而影响其对流换热性能。
因此，温度和流速等施工条件是影响CO_2泡沫压裂液对流换热性能的重要因素。
本文根据实验结果，详细探讨了施工条件下CO_2泡沫压裂液的对流换热性能，结果表明：随着温度升高，CO_2泡沫压裂液的热传导系数和密度均显著地提高；施工条件对CO_2泡沫压裂液的对流换热性能也有一定的影响，温度和流速是影响CO_2泡沫压裂液对流换热性能的重要因素。
最后，本文还提出了进一步提高CO_2泡沫压裂技术施工效率的若干建议。
二氧化碳泡沫压裂的分析与研究
析 和研 究也 越来 越 多 。
１ ５ ０ ｔ 以上 ， 可满足大型加砂压裂施工的需要。
表１ ３ 家国际公 司 二氧 化碳 泡沫 压裂 井数
适合于浅井小规模施工 ； 第二代泡沫压裂液（ ８ ０ 年代） 由盐 水 、 起 泡剂 、 聚合 物 （ 植 物胶 ） 、 稳泡剂和 Ｎ 或 二 氧
低渗油藏增产增注的主要方式 ， 它是改善开发状况 ， 落 实 储 量 的 主 要 工艺 措 施 。新 疆 油 田随着 油 田开 采
的不 断深 入 ， 储层 越来 越 复 杂 ， 非 均 质性 增 强 ， 大多 数 地 层低 压 低 渗 ， 敏感性 严 重 ， 入井 液 返排 困难 ， 滞 留地 层 导 致二 次 污染 ， 严 重影 响施 工 效果 。改进 压 裂工 艺
公司 地区 压裂 总井数 二氧化碳泡沫 压裂井数
２ ０ ０ ～３ ０ ０
５ ０ ０ － ６ ｏ ０
２ 二 氧化 碳 泡 沫 压 裂 的发 展
根 据相 关 数据 记 录 到 目前 为 止 ， 国外 二 氧化 碳 泡
Ｓ ｃ ｈ ｌ ｕ ｍｂ ｅ ｒ ｇ ｅ ｒ 美国 、 加拿大 ２ ０ ０ Ｏ － ３ ０ ０ ０
技术 ， 特别是改进压裂液体系成为压裂改造研究 的主 要 工 作 内容 。 常 规 的水 基 压 裂 液 手段 存 在 的共 同的
缺陷， 就是 压 裂 液 破 胶 不完 全 ， 而 且破 胶 后 残 渣 将 残 留在裂 缝 内 ， 残 留在 裂缝 中的聚 合物 将严 重 的降低 支
撑剂充填层的渗透率 ， 从 而伤害产层 ， 导致压裂效果
CO2泡沫压裂的基本原理
CO2泡沫压裂的基本原理
吉磊;王震
【期刊名称】《内蒙古石油化工》
【年(卷),期】2014(000)023
【摘要】二氧化碳是空气中常见的化合物,其分子式为CO2,由两个氧原子与一个碳原子通过共价键连接而成.二氧化碳分子质量44.01,碳氧化物之一,俗名碳酸气,也称碳酸酐或碳酐.临界压力7.391MPa,临界温度31.04℃.空气中有微量的二氧化碳,约占0.039％.常温下是一种无色无味气体,密度比空气略大,微溶于水,并生成碳酸.CO2分子是直线型的,属于非极性分子,但是可以溶于极性较强的溶剂中,也可以溶于凝析油和原油中.
【总页数】2页(P65-66)
【作者】吉磊;王震
【作者单位】西安石油大学石油工程学院,陕西西安710065;西安石油大学石油工程学院,陕西西安710065
【正文语种】中文
【中图分类】TE357.45
【相关文献】
1.二氧化碳泡沫压裂的基本原理分析 [J], 付文耀;王博;刘亭;东野升富;颜廷涧
2.CO2泡沫双子表面活性剂清洁压裂液研究与试验 [J], 杨浩珑;向祖平;李龙;袁迎中
3.CO2泡沫压裂技术机理研究与应用 [J], 王建平;贾红娟
4.CO2泡沫清洁缔合压裂液研究及现场应用 [J], 王丽伟;邱晓惠;管保山;段瑶瑶;杨占伟
5.SiO2纳米颗粒强化的CO2泡沫压裂液体系 [J], 吕其超; 张星; 周同科; 郑嵘; 左博文; 李宾飞; 李兆敏
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化剂，加上二氧化碳本身的结构特点，其粘度较高。高粘度使得二氧 应用。压裂工艺技术和选井选层技术是取得良好增产效果的保证，
化碳泡沫压裂液的造缝能力强，能产生更宽更长的裂缝。
所以合适的选井选层和正确的压裂工艺十分重要。以后应该更进一
3.2 滤失低：泡沫的独特结构使得体系的滤失量较低。在体系中 步优化二氧化碳泡沫压裂设计，提高压裂液体系和压裂对不同储层
界点上，二氧化碳的密度为 448kg/m3。液态折合气态的体积为 546
4 二氧化碳泡沫压裂选井选层技术
m3。当温度低于临界温度时，不管压力多大，二氧化碳始终以呈气相
压裂改造是通过在近井地带形成压裂裂缝，沟通更多的油气
状态。二氧化碳的这些特殊的性质就使得其储存运输方式比较苛 层，提高压裂层的导流能力，恢复并提高油井产量，提高油气藏的开
科技论坛
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二氧化碳泡沫压裂液体系及其机理探讨
马占研
(大庆油田有限责任公司井下作业分公司,黑龙江 大庆 163000) 摘 要：二氧化碳泡沫压裂液是压裂液体系的一个重要组成部分，二氧化碳泡沫压裂液由于具有携砂能力强、排液迅速彻底和对储 层伤害小等优点，特别适合低压、低渗透和水敏性储层。目前使用已经越来越多，增产效果显著。本文对二氧化碳压裂液体系的组成、发展 进行了介绍，并分析了其增产机理。介绍了二氧化碳泡沫压裂的选井选层技术。 关键词：二氧化碳；泡沫压裂液；机理；选井选层
强的地层压裂效果较好。⑥动用设备少，见效快，增产效果好。其中， 使得井口施工压力较低，
二氧化碳泡沫压裂液是一个重要组成部分，在低压、水敏地层的压 给大排量施工提供了良
裂改造中，二氧化碳泡沫压裂液比其它压裂液体系性能优异。[1,2] 好的先决条件，以便产生
1 二氧化碳基本性质较大的裂缝积。其摩阻二氧化碳分子属于非极性分子，可溶于极性较强的溶剂，也可 仅仅相当于清水摩阻的 溶于原油中。在常温常压下，二氧化碳无色无味，呈气态。其密度比 一般左右。
图 1 CO2 的三相图
空气大，约为空气密度的 1.5 倍。二氧化碳在不同条件下可以呈现
3.5 返排能力强：返排是压裂过程中非常重的以环节。特别是在
气、液、固三种相态。二氧化碳的三相图如图 1 所示。从图中可以看 含气致密砂岩压裂时，返排的好坏相当关键。如果返排不彻底，会降
出，二氧化碳存在三相点，即在 0.53lMPa 的压力和 56.6℃的温度 低气体的相对渗透率，降低产量。因为二氧化碳具有较大的压缩性，
目前，泡沫流体在压裂中的使用越来越多，且增产效果显著。在 体系中沉降速度几乎为
美国，泡沫流体的使用比例已经占到总压裂井数的十分之一，每年 0。这种好的悬砂能力使
将近四千井次。泡沫压裂之所以越来越受到认可，是因为它具有如 得形成的裂缝中的支撑
下优势：①泡沫压裂液的滤失量较普通压裂液少，更加有利于裂缝 层十分均匀，大大提高了
下，二氧化碳可以气、液、固三种相态同时存在。当压力和温度都低 所以其具有较强的储能能力。在施工完毕，压力降低时，气体膨胀，
于该点时，二氧化碳可能以固态和气态存在。
提供了足够的能量，举升液体的能力增强。排液速度快，排液彻底，
二氧化碳的临界压力和温度分别是 7.382MPa 和 31.16℃，在临 大大提高了裂缝的导流能力。
的深穿透和广延伸。②泡沫压裂液摩阻较低，可以使用更大的排量， 裂缝的导流能力。
产生较大的裂缝，其摩阻是清水的一半左右。③泡沫压裂液粘度较
3.4 摩阻小：由于泡沫
高，有利于压开地层，具有较强的携砂能力，提高支撑裂缝的导流能 结构的存在，二氧化碳泡
力。④返排能力较强，返排迅速彻底，地层伤害小。⑤对低压、水敏较 沫压裂液体系的摩阻小，
3 二氧化碳泡沫压裂液的增产作用机理
二氧化碳泡沫压裂液由于具有滤失量低，返排能力强、与地层
二氧化碳泡沫压裂液体系的增产效果好，其机理如下。
流体配伍性良好等优点，减小了压裂液对地层的伤害，比普通压裂
3.1 粘度高：二氧化碳泡沫压裂液体系中通常要加入适当的稠 液更适合于低渗低压、水敏性地层的压裂改造。目前已经得到普遍
通常加有增稠剂，增加了体系的造壁性能，使得滤失更容易得到控 特征的针对性和适应性，进一步提高单井产量，改善压裂增产效果。
制。所以二氧化碳泡沫压裂液体系的滤失系数很低，滤失量很小，液
参考文献
体几乎都用于造缝上，效率很高。
[1]曾雨辰等.中原低渗透油气藏 CO2 泡沫压裂工艺技术试验及应用
3.3 悬砂性好：在没有加二氧化碳的普通压裂液中，悬砂能力主 [A]. 水力压裂技术学术研讨会论文集 [M]. 北京: 中国石化出版社,
2 二氧化碳泡沫压裂液的组成
育；③所选措施层位与周围水井连通，确保后续能量充足；④井况良
在二氧化碳泡沫压裂液体系中，气相二氧化碳属于分散相（不 好，能分层有针对性的进行施工；⑤剩余油分布较高的地区。
连续相），液相为分散介质（连续相）。液相通常由表面活性剂、冻胶、 4.2 储层条件好。二氧化碳压裂适用范围很广，不存在严格的限
盐水等组分组成。其中表面活性剂起稳定作用，冻胶增大体系的粘 制条件，既可适用于高渗透率的油气藏，更适用于低渗透率的油藏
度，以增强体系的造缝能力和携砂能力等。根据其组成可以讲泡沫 (小于 10×10-3um2)，既可用于稀油，也可用于稠油的油藏。①低含水
压裂液分为以下四个类型：①稳定泡沫：这种类型体系中的液相主 井；②所选措施层段油层发育好，厚度大，剩余油饱和度高，最好是
要靠体系的粘度大小决定。而在二氧化碳泡沫压裂液体系中，由于 2004.
泡沫的独特结构使得高砂比的情况下，砂在体系中的沉降速度非常 [2]李颖川.采油工程[M].北京：石油工业出版社，2002.
小。在室内实验中发现，10~20 目大小的砂在二氧化碳泡沫压裂液
刻，必须在高压低温(一般为 20MPa，- 18℃)下储存运输。在压裂使用 发效果。为了确保压裂施工的有效性，选井选层是关键。压裂选井选
过程中，必须使二氧化碳变为气态，以便形成泡沫，这就要求施工地 层中，应重点研究三个方面的问题，一般原则概括如下：
层的温度应高于二氧化碳的临界温度（31.16℃）。
4.1 构造优越。①压力较高；②油层均质情况相对较好，隔层发
要为水或线性聚合物，其主要特点是比较容易配制，流变性好，稳定 新层；③产液量相对较好的地区；④选择地层能量充足井。
性好，滤失性较好。②酒精泡沫：该类型体系中液相主要是酒精，其
4.3 油气井井况好。①对于新投产层，应选在主力区块的主力油
浓度为 20%~40%。③高级泡沫：该类型体系中的液相主要为交联聚 层或非主力区块的主力油层；②对于已开发区块，在主力油层已动
合物溶液，由于体系中发生了交联反应，使得其具有粘度高、携砂性 用的情况下，应选择主力区块的接替层，既厚度大，砂体发育连片的
好、稳定性好等特点。④稳定油基泡沫：该类型体系中的液相主要为 地区；③所选压裂层位应与水井连通状况良好，保证地层能量充足。
烃类化合物，体系中不含水，所以其在水敏性地层中使用效果较好。 结束语