国内外无水压裂技术研究现状与发展趋势

常规水力压裂技术已经无法经济有效的开发非常规油气。为了提高压裂效果，得到更大经济效益，同时降低环境影响，国外率先提出了无水压裂（N2、液态CO2、LPG、液氮）的技术理念并实现现场应用，不但解决了水力压裂面临的难题，而且增产效果明显，为非常规油气实现大规模开采提供了一种新的技术支持。

1　无水压裂技术现状

随着非常规油气勘探开发兴起，无水压裂技术也获得了突飞猛进的发展。下面具体介绍目前常用的无水压裂技术。

（1）氮气压裂

氮气压裂技术是利用氮气作为压裂基质，进行压裂造缝，提高储层渗透率，来达到增产目的的技术。压裂过程不含水和固体颗粒，既消除了常规压裂液由于含水带来的水敏、水锁伤害，又杜绝了固体颗粒堵塞孔喉、裂缝的现象。但由于氮气密度低造成携带支撑剂困难，压裂过程无支撑剂的使用，致使在生产一段时间后，已经压开的裂缝由于压力作用会慢慢闭合，进而影响压裂后期效果，经济效益降低。

（2）液态CO2压裂

液态CO2压裂技术是利用液态CO2作为压裂介质注入储层，完成造缝、携砂、顶替等过程。与此同时，地层温度下液态CO2快速气化，混溶于原油中，大大降低原油粘度，增强原油的流动能力；CO2与储层中的水反应生成碳酸，减少粘土矿物膨胀，解除裂缝堵塞；增加储层溶解气驱的能量，最终达到增产的目的。

（3）LPG压裂

LPG压裂是利用液化石油气和易挥发的烃类液体混合而成的压裂液（主要包括HD-5丙烷和丁烷）进行压裂施工；LPG压裂液密度低、粘度低，在极小压差就可快速返排；混溶能力极强，当混合天然气时，会立即蒸发成气体，当混合地层油时，会100%溶于原油中，消除了相对渗透率影响；压裂液的表面张力极低，消除了由于外来液体进入孔隙引起的相圈闭伤害。LPG压裂最重要的进展是通过控制稠化剂的浓度来控制压裂液的粘度（100～1000mPa·s），解决了无水压裂携砂的难题，为无水压裂实现大规模应用提供了进一步技术支持。

（4）液氮压裂

液氮压裂技术是利用液氮（-195.8℃）作为压裂液来对储层进行压裂改造，其辅助裂缝起裂机理主要有以下两点：热冲击力：温度极低的液氮接触储层岩石时会产生热力冲击，在岩石断裂面形成热应力，超过岩石的抗拉强度使岩石断裂面破碎。

2　无水压裂技术发展趋势

无水压裂技术缓解了水资源匮乏的压力，有望成为我国非常规油气资源开发的关键技术。无水压裂技术主要以惰性气体或者碳氢化合物为压裂流体，流体中不含任何水相，基本没有固相残渣，不仅不会对储层造成伤害，还能增强压后返排效率，从而提高压裂效果。无水压裂技术的大规模应用，还应做以下研究：

2.1　储层评价和压裂方法选择

我国非常规储层与国外储层存在很大差异，应在对我国储层精确评价的基础上，结合地层条件和当地条件，选择最合适的无水压裂技术。

2.2　无水压裂机理研究

无水压裂经过现场试验能够获得较好的压裂效果，但是无水压裂机理不是很清晰，应深层次了解无水压裂的压裂机理，对其裂缝形态、裂缝扩展过程清晰了解的基础上，进行参数优化，以期获得最佳的压裂效果，准确地进行无水压裂产能预测，来更好地指导无水压裂技术的选择和应用。

2.3　相关配套设备研发

无水压裂需要更加精密的压裂设备和配套检测设备，比如LPG压裂返回地面的物质，属于典型的有毒混合物，所以需要开发相应的配套检测设备；液氮的温度特别低，需要的压裂设备要有很好的低温适应性；无水压裂的混砂机是专用的，与常规压裂不同等。

参考文献

[1]Narisara Kantanong，Hassan Bahrami，Reza Rezaee，Mofazzal Hossain，Amir Nasiri，Effect of Sand Lens Size and Hydraulic Fractures Orientation on Tight Gas Reservoirs Ultimate Recovery [C].SPE 151037，2012.

[2]James C.Abel，Application of Nitrogen Fracturing in the Ohio Shale[C].SPE 10378，1981.

国内外无水压裂技术研究现状与发展趋势

康一平

西安石油大学　陕西　西安　710065

摘要：通过调研国内外资料，分析了国内外常用的几种无水压裂技术：N

2

、液态CO2、LPG以及液氮压裂技术等，总结分析了其优势及存在的问题，指出了无水压裂技术的发展趋势。

关键词：无水压裂　增产原理　现场应用　前景展望

Current situation and perspective of waterless fracturing technology

Kang Yiping

Xi′an Shiyou University，ShanXi 710075

Abstract：This paper summarizes several kinds of waterless fracturing technology，including N

2

，liquid CO2，LPG and liquid nitrogen fracturing technology，analyze the advantages and problems，then prospect the developing trend.

Keywords：Waterless fracturing；Stimulation principle；Field application；Developing trend

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