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。刘晓明评价了CRJ改性胍胶和AC-8酸性交联剂的压裂液性能，CRJ改性胍胶浓度为0.65%-0.7%时，泡沫质量大于50%后，高温剪切粘度为150mPa·s，测得岩心伤害率小于15%。朱洪涛研制了弱酸性二氧化碳交联冻胶泡沫压裂体系，在川西新厂气田储层温度下的粘度超过了600mPa·s。

随着二氧化碳泡沫压裂液的发展，其现场应用报道也层出不穷。潘晓梅在大庆永乐油田葡萄花油层进行了3口井现场试验，与普通水力压裂和多裂缝压裂相比，二氧化碳泡沫压裂具有良好的初期效果，但是压后产量递减幅度略大。2009年谢平对2000年以后在苏里格低渗透气田进行二氧化碳泡沫压裂改造的20井次与盆地产能测试148口井的结果进行对比，达到工业气流井的比例大幅度提高，无阻流量大于10×104m3/d。与同期常规水力压裂相比，绝对无阻流量平均增加4.479×104m3/d，提高了40.4%。岩心伤害率平均从74.87%降低到48.51%。

3 二氧化碳泡沫压裂认识与研究方向

由于二氧化碳泡沫压裂具有水相含量低，促进返排的特性，能够有效降低压力液进入地层的量，降低压裂液与地层的接触时间，最大限度地抑制地层粘土膨胀，相比较于常规水力压裂，压后地层渗透率降低幅度相对较小。

结合国内近几年对于二氧化碳泡沫压裂液的研制，目前的二氧化碳泡沫压裂技术已经日趋成熟。但是目前其现场应用规模来说与研究规模差距较大，见诸报道的施工井数较少。一方面由于技术上与常规水力压裂相比较，还有一些需要攻克的难点；另一方面，受到了施工成本及工艺上的限制。就目前国内矿场施工来看，二氧化碳泡沫压裂技术还存在一定的工艺问题，二氧化碳高压注入设备及流程有待完善。压裂后生产上的最大问题是初期压裂效果较好，但是中后期递减速度较快。今后针对该技术的研究方向除了高效压裂液的研制外，就是针对压裂后产能递减率过高的问题。

二氧化碳泡沫压裂相关的理论研究和数值模拟展开程度仍不及预期，在充分的理论研究之后对区块进行数值模拟，站在较高角度来观察压裂后的增产效率，判断压裂效果，为今后压裂施工提供理论经验支持。

相信在二氧化碳泡沫压裂工艺的不断完善，在更先进更经济的增稠减阻剂研发，在降本节支及节省水资源的大环境背景下，这项压裂技术必将成为今后常规压裂的主导技术。

参考文献：

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