CO2压裂

为了提高泡沫压裂液的性能，满足压裂 施工的需要：
稠化剂 起泡剂 破乳剂 防膨剂 稳定剂
⑴稠化剂
稠化剂在CO2泡沫压裂液中主要起稳定泡沫、增 加外相粘度的作用，其质量对压裂液性能影响较大。
二 氧 化 碳 泡 沫 压 裂 液
对目前常用的几种稠化剂进行性能测定，具体结果
见表。
稠化剂 改性胍胶 胍胶 田菁 香豆 （0．6%）粘度 111 mPa.s 107 mPa.s 60 mPa.s 80 mPa.s 水不溶物 7.5% 13% 31% 15%
82 86.5 94
100 100 100
5、稳定剂评
0.25%的浓度可使泡沫的稳定性提高近27%。
二 氧 化 碳 泡 沫 压 裂 液
稳定剂对泡沫半衰期的影响
0
试验1 试验2 试验3 平均 111 108 110 110
0.25
150 152 148 150
0.5
130 135 133 133
1.0
发泡量 (ml)
半衰期 (min)
配伍性
310
150
泡沫压裂液体系配伍性 好
泡沫质量 半衰期 （%） （min） 70 150
泡沫粘度（mpa.s） 常温 158 90℃ 230 N/
流变性 K/(mpa.sn) 27.8
滤失系数 （m/min1/2） 7.6×10
-4
0.4257
为了提高二氧化碳压裂的工作效率，研制了一 次可压两层并可实现不动管柱同时返排的压裂管柱 工具。
二 氧 化 碳 压 裂 管 柱
地面流程 研究确定了施工的地面流程、井口控制方法
12mm减压阀 6mm减压阀 排空阀 水力压裂车组 压力表 井 口
二氧化碳压裂井口控制及地面流程
单向阀
旋塞阀
CO2泵车
CO2泵车 CO2罐
地面流程
增压泵车
井口控制 二氧化碳压裂井口控制及地面流程
完成CO2压裂现场试验及效果评价
改性胍胶具有粘度高，水不溶物低的特点，能满 足稳定泡沫和携砂的要求，确定改性胍胶作为二氧化 碳泡沫压裂液用的稠化剂。
140 120 100 80 60 40 20 0 0.4 0.5 0.55 Å ä ± È £ ¨%£ © 0.6 0.7
© ¨mPa.s£ È £ ³ ¶ Õ
二 氧 化 碳 泡 沫 压 裂 液
⑶防膨剂的筛选
25
Ç Ë å ® KCL BCS-851 FL-1
二 氧 化 碳 泡 沫 压 裂 液
20
© ¨%£ Ê £ Í Â ò Õ Å
15 10 5 0 0.5
1
1.5
2 3 5 ò Õ Å Í Ê ±ä ¼ £ ¨h£ ©
8
10
14
从试验看出 FL-1 防膨剂用量小，能很好的抑
制粘土膨胀，且与压裂液有良好的配伍性，因此 选定为压裂中使用的防膨剂，使用浓度5%。
125 127 126 126
1.5
120 123 122 122
经过大量的室内试验，研究出泡沫压裂液体系， 具体配方及性能。 二 氧 化 碳 泡 沫 压 裂 液
添加剂 名称 胍胶 破乳剂 SP-169 稳定剂 W-1 起泡剂 DS-101 防膨剂 FL-1
用量 0.6% 0.1% 0.25% 1.0% 0.3%
²²²²²° ²²²²± ²
160 140
© ¨m i n £ Ú £ ¥ Æ ë Ë °
二 氧 化 碳 泡 沫 压 裂 液
120 100 80 60 40 20 0 0.1 0.25 0.5 0.75 1 1.25 Ó Á ¼ ¿ £ ¨% £ ©
WJN DS-101 B-18
半衰期最长的是DS-101，且形成的泡沫细密，综 合考虑后决定选DS-101做起泡剂,使用浓度0.5-1%。
研究确定了施工的地面流程、井口控制方法
丝堵 大弯管接头
井口为700型炮弹阀门
顶丝4个 油管悬挂器(上下两端为Φ76mm 外加大内扣) Φ76mm P106 外加厚油管 套管
井口流程
二氧化碳压裂设计方法开发与应用
设计方法
压裂液流变性、滤失性
地层压力场、温度场
支撑剂运移分布
对泡沫压裂液在井筒和裂缝中的流动进行 模拟计算，设计泡沫压裂井口控制参数和施工 参数。
FracproPT压裂软件的二氧化碳泡沫压 裂设计的程序流程见图。
二氧化碳压裂设计方法开发与应用
地ห้องสมุดไป่ตู้参数 裂缝参数
泡沫压裂液在井筒中 流动的数值计算模型
热力学参数 泡沫压裂裂缝延伸数 学计算模型
施工参数
压裂液参数
压力分布
支撑剂参数 泡沫压裂液在裂缝中 流动的数值计算模型 岩石力学参 数
温度分布
产能预测
二氧化碳泡沫压裂液由二氧化碳和凝
胶压裂液组成，在添加剂的作用下形成具
二 氧 化 碳 泡 沫 压 裂 液
有一定粘度和稳定性的泡沫，达到携砂、 造缝的目的。
(4)、破乳剂评价：
将破乳剂SP-169按0.1%加入酸性压裂液中，进 行原油与破胶的水化液按3种不同比例做破乳试验。
破乳率性能测定结果
时间 破乳率(%) 样品
二 氧 化 碳 泡 沫 压 裂 液
3min
5min
15min
30min
3：1 3：2 1：1
36.8 68.5 63.2
52.8 78 72
施工过程中，在与二氧化碳混合前改性胍胶
液要起到携砂的作用 ，必须具有一定的粘度， 根据施工要求，确定使用配比为0.5-0.6%。
⑵起泡剂筛选
在泡沫压裂液中，起泡剂的起泡及稳定性能直 接影响泡沫压裂液的质量。选取三种起泡剂进行筛 选，将选取的三种起泡剂放在PH值调整为3-4，并加 入各种添加剂的 0.5%稠化剂溶液中高速搅拌后，放 在量筒中观察泡沫半衰期。
大庆油田二氧化碳压裂
工艺技术
井下工程地质研究所 探井压裂
二氧化碳压裂设计方法
二氧化碳泡沫压裂液的研究
二氧化碳压裂管柱研究
井口控制方法及地面流程确定
在泡沫压裂设计中，为了保证泡沫液稳定性、 降低施工压力、减小施工风险，开展了“恒定内相” 设计方法研究。
二氧化碳压裂设计方法开发与应用
A
B
C
D
E
采用FracproPT压裂设计软件