煤层气田二氧化碳压裂适应性简介
CO2泡沫压裂技术在煤层气井的应用
CO2泡沫压裂技术在煤层气井的应用摘要：根据二氧化碳泡沫压裂的特点，系统分析了二氧化碳压裂增产机理，结合沁水盆地煤层地质的实际情况，设计了该区二氧化碳泡沫压裂的煤储层改造增产技术。
二氧化碳泡沫压裂井和常规清水压裂井的压后产气对比表明：二氧化碳泡沫压裂从一定程度上可以提高煤层气井的产气量，具有较好的应用前景。
煤层气是一种非常规天然气资源，煤层气储层于天然气储层相比具有很大的差异，为了提高煤层气储层的导流能力，研究人员对煤层气井进行了多方面的研究实验，大部分是将油井上用过的压裂技术直接搬到煤层气井上实验，目前，大多采用活性水作为压裂液进行煤层气储层改造，而且取得了一定效果，但产量不尽如人意。
而CO2泡沫压裂液具有防膨、降阻、滤失量低、助排及携砂能力强、返排快、对地层伤害小等多种特性，所以适合低压、低渗、水敏性等复杂煤层的压裂，为了促进煤层气产业的发展，本文以沁水盆地柿庄矿为研究对象，对该矿井内煤层气储层吸附CO2和甲烷气体的差异性进行比较，对CO2泡沫压裂工艺技术进行了研究。
一、沁水盆地CO2泡沫压裂增产机理沁水盆地位于山西省东南部，岩石力学性质处于中等强度。
沉积层有前寒武系、寒武系，加里东运动本区隆起，盆地含煤地层主要是石炭统太原组和下二叠统山西组，煤种以变质烟煤和无烟煤为主，煤层埋深适中（300-1000米），含气量高（19-26m3/t）具备良好的煤层气资源条件。
1.1煤层气储层对二氧化碳气体和甲烷吸附差异性影响煤层吸附气体能力的主要因素是：压力、温度、气体运动的剧烈程度。
相同状况下，甲烷气体比CO2气体分子运动更剧烈，因此CO2气体更容易被吸附。
为了了解沁水盆地煤储层对CO2和甲烷吸附性的差异性，根据沁水盆地煤样实验结果表明：在较低压力时，煤层优先吸附CO2，当压力较高时，煤层对CO2气体被有选择性地吸附。
1.2CO2泡沫压裂压裂增产机理CO2泡沫压裂有液体CO2与清水混注增能的储层改造，有纯CO2液体作为介质进行的储层改造，本文主要分析前者。
CO2_气相压裂增透技术在王庄煤矿的应用
２
１ 试验地点概况
本次试验地点选择在王庄煤矿 ５４０ 回风大巷一
进,保证孔平直、光滑;压裂钻孔的深度尽可能的
面位于太长 高 速 以 西,北 栗 村 以 南;井 下 位 置 东、
２
３ 压裂施工工艺
(
１)施工前检查确保每根 CO２ 预裂器完好并能
数.如果孔内压力较大 (大于 ０
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二氧化碳干法压裂技术综述
里格气田现场试验成功。2014 年，延长油田在鄂尔多 斯盆地延长组长 7 层进行了 1 口页岩气井的二氧化碳 干法压裂试验，取得了圆满成功。
3 二氧化碳干法压裂增产机理及其技
术特点
3.1 二氧化碳干法压裂增产机理
二氧化碳干法压裂增产机理是： （1）压后增能作用。二氧化碳可压缩性的特点， 赋予它储存能量的能力。二氧化碳干法压裂除形成 具有一定导流能力的裂缝外，当二氧化碳进入储层 中，与原油接触，其升温后快速气化并溶解于原油中， 增加了溶解气驱的能量，使得举升液体能力显著提 高； （2）溶解降黏作用。当液态二氧化碳进入储层与 原油接触，其升温后与原油互溶，导致原油黏度的降 低； （3）置换作用。当液态二氧化碳与储层接触时， 由于二氧化碳分子相比于甲烷分子有更强的吸附能 力，可将甲烷置换出来，使甲烷从吸附态变成游离态， 从而提高采收率； （4）溶蚀作用。在压裂过程中当液态二氧化碳与 地层水接触，饱和二氧化碳的水 pH 值升至 4.5 以上 时，能与储层中存在的粘土矿物反应，且排液速度高， 可携带出大量固体颗粒及残留物，从而可以极大提高 裂缝的导流能力。
由于试验装备和技术的原因，国内二氧化碳干法 压裂技术的研究和现场试验起步较晚。从 2005 年开 始，长庆油田在低渗致密气藏上开展了 4 井次纯液态 二 氧 化 碳 干 法（不 加 砂）压 裂 ，取 得 了 初 步 的 认 识 。 2011 年川庆钻探公司工程技术研究院在苏里格气田 成功实施了国内第一口二氧化碳干法压裂现场试验； 2013 年 8 月国内第一口二氧化碳干法加砂压裂在苏
· 30 ·
新疆石油科技
2018 年第 1 期（第 28 卷）
二氧化碳干法压裂技术综述
张怀文① 周江 高燕
新疆油田公司工程技术研究院，834000 新疆克拉玛依
煤层气压裂技术及应用书
煤层气压裂技术及应用书煤层气是指埋藏在煤层中的天然气，是一种重要的清洁能源资源。
为了提高煤层气的采收率，保证煤层气井的稳产和有效开发，煤层气压裂技术应运而生。
本文将介绍煤层气压裂技术的原理、方法以及在实际应用中的关键问题。
煤层气压裂技术是指通过注入压裂液体，使其在含煤岩石中断裂，从而创造裂隙，增加天然气的流通面积和渗透率，提高煤层气的开采效果。
煤层气压裂技术主要包括水力压裂和气体压裂两种方法。
水力压裂是指通过注水泵将高压水注入煤层，增加煤层内的压力，使煤层裂开，从而促进煤层气与井筒的连接，提高煤层气的产量。
水力压裂的关键是选择合适的压裂液体，通常采用高浓度的水溶液和添加剂混合物，增加液体的黏度和稠度，提高水力压裂的效果。
水力压裂技术是煤层气开发中最常用的方法之一，广泛应用于大规模煤层气田的开发。
气体压裂是指通过注入压裂气体，利用气体的高压力将煤层断裂，创造裂隙，提高煤层气的渗透能力。
气体压裂主要包括液体氮压裂和临界点压裂两种方法。
液体氮压裂是指将低温液氮注入煤层中，通过氮气蒸发和煤层内部断裂，产生大量的裂隙和缝隙。
临界点压裂是指将临界点气体注入煤层，使煤层内的气体超过临界压力，从而引发煤层断裂，增加煤层气的产量。
气体压裂技术常用于较小规模的煤层气田开发中。
在煤层气压裂技术的应用中，存在一些关键问题需要解决。
首先是选井技术问题，包括选择合适的井位和井筒结构，以及合理布置井网，以提高压裂效果和采收率。
其次是压裂液体选择问题，包括选择适合的水质和添加剂，以及控制压裂液体的黏度和浓度，以提高煤层裂缝的渗透性和扩展性。
再次是压裂设计和施工问题，包括合理选择压裂参数，制定压裂方案，以及确保压裂工序的顺利进行。
最后是压裂后的油气开采问题，包括监测开采效果，调整开采方案，以及保证煤层气井稳定产量和长期运行。
总结起来，煤层气压裂技术是一种重要的煤层气开发方法，可以有效提高煤层气的产量和采收率。
通过水力压裂和气体压裂等方法，在煤层中创造裂隙和缝隙，增加煤层气的流通面积和渗透率。
煤层气压裂简介
专题研讨
4.3 压裂裂缝形成的控制因素
1 煤岩本身的岩石力学性质 2 地应力，不同构造部位煤层与褶皱中和面的
位置关系 （局部构造地应力） 3 割理、孔隙系统，先存裂隙 4 煤层埋深 5 温度,在深井中,也会对破裂压力造成影响 6 压裂施工作业参数，如施工规模和施工排量
等，也可以在一定程度上改变裂缝形状。
憋压 造逢
裂缝延伸 充填支撑剂
裂缝闭合
4
专题研讨
2.2 压裂的一般流程
原始煤层压裂井的施工主要经过3个阶段:完井阶段、储 层改造阶段(即射孔、压裂阶段)、排水采气阶段。 （1）压裂方案设计：（裂缝几何参数优选及设计；压裂液类
型、配方选择及注液程序；支撑剂选择及加砂方案设 计；压裂效果预测和经济分析等。 ） （2）压前准备：配制压裂液，压裂车组、设备调试完毕。 （3）施工过程： ①前期：注入前置液，降低滤失，破裂地层，造缝， 降温，压开裂缝后前期加入细砂。 ②中期：注入携砂液，携带支撑剂（先中砂后粗砂）、 充填裂缝、造缝。 ③后期：注入顶替液，中间顶替液：携砂液、防砂卡； 末尾顶替液：提高携砂液效率和防止井筒沉砂。 5
传统经验方法从煤岩本身性质出发来判定压裂裂缝 的临界转化深度,在地质构造未发生明显扭转和剪切运动 情况下,具有一定的普适性。
22Biblioteka 专题研讨4.3.3 其它因素
天然裂缝的存在有效地降低了岩石的抗张强度， 也使井筒附近的地应力发生了改变,对压裂裂缝的启 裂和延伸产生影响。
控缝高压裂技术（油气） •控缝高压裂技术就是通过上浮式和下沉式导向剂在裂 缝的顶部和底部形成人工遮挡层，阻止裂缝中的压力 向上下传播，继而达到控制裂缝在高度方向上进一步 延伸的目的。
走向：井眼三维地震、地震声波井下电视、井下电视照相 高度、宽度：水力阻抗监测、伽玛射线测井、井温测井、 超声波成像测井 沁水盆地： 方位、长度:大地电位法或微地震法 高度：井温测试法或放射性同位素示踪剂（伽马测井法）
煤层气高能气体压裂技术简介
煤层气高能气体压裂技术简介目录1．前言 (1)2．煤层气高能气体压裂原理 (2)3．煤层气多级脉冲加载压裂技术 (10)4．工艺设计研究 (11)5. 现场试验 (12)6．技术服务费（基本费用） (13)1．前言我国是世界上煤炭生产和消费大国,煤层气资源储量非常丰富。
但煤气层为低渗透率、低压力、低含水饱和度，富含煤层气的煤田大都具有构造复杂、煤体破坏严重、软煤发育、高塑性和煤层渗透率极低等特点，开发难度较大。
目前提高煤层渗透率主要有洞穴法和水力压裂法，主要包括：垂直井套管射孔完井、清水加砂压裂、活性水加砂压裂、洞穴完井等工艺；应用空气钻井,氮气泡沫压裂,清洁压裂液、胶加砂压裂,注入二氧化碳，以及欠平衡钻井、欠平衡水平钻井和多分支水平井钻井完井技术等技术[1-5]，以提高煤层气井产量和采收率，积累了很多经验。
但从煤层气改造看，至目前还缺少适合我国煤层气有效开发的较成熟的技术。
针对煤气层的地质特点及开发现状，在分析了高能气体压裂技术研究的基础上，提出并开展了煤层气多级脉冲加载压裂开发技术的试验研究与应用。
高能气体压裂技术是利用固态、液态火药或推进剂在油层目的层快速燃烧产生的大量高温高压气体，对地层脉冲加载压裂，使地层产生并形成多裂缝体系，同时产生较强的脉冲震荡作用地层基质，综合改善和提高地层渗透导流能力，扩大有效采油（气）范围，以达到提高产量的目的。
其特点是:能在地层产生不受地应力约束的多裂缝体系，有利于沟通天然裂缝，扩大泄流面积，同时产生较强的脉冲震荡传播作用有利于改变地层岩性基质微错动变化，沟通基质通道，延伸地层深处，提高了地层渗透性，提高了油气井产量。
目前主要应用油层改造，而且对地层无污染，有利于储层保护。
与常规水力加砂压裂相比，高能气体压裂能够减小对煤储层造成水敏性污染，而且裂缝的延伸方向不受地应力控制、可形成多裂缝体系，成本也低，不伤害煤层。
因此，此项研究对探索适合我国煤层气有效开发的新技术具有重要的现实意义和应用前景。
CO_2泡沫压裂在煤层气井中的适应性
56 表4
钻 原油加量对泡沫性能的影响 ( 加油 后起泡) 0 505 58 2 500 58 6 480 59 10 490 61
井
液
与
完
井
液
2005 年 1 月
阴离子型表面活性剂起泡剂 PA S 12, 该起泡剂起泡
20 490 61
原油加量 / % 起泡体积 / mL 半衰期 / m in
能力优于常用的 SDS 和 ABS 起泡剂 , 70
。中国没有此种产品, 因此 , 开发研
[ 6]
制出了 AC 8 酸性交联剂 , 其交联冻胶性能良好 , 见图 1 和图 2。 由 CO 2 泡沫压裂液性能测试结果可知 , 该压裂 液具有较好的流变性能 , 能够满足压裂改造中造缝 及携砂的要求。对温度较低的煤储层 , 就 CO 2 泡沫 压 裂液的流变性能完全可以满足施工的要求 , 但要
1 2 1 压裂液研究 CO2 泡沫压裂液与常规水基压裂液最大的差异 是交联环境的不同。常规水基压裂液是在碱性环境 下交联 , 酸性环境下破胶; 而 CO 2 泡沫压裂液则要求 在酸性环境下交联。国外使用 CO 2 泡沫压裂液时, 稠化剂为羧甲基羟丙基瓜胶, 它在酸性条件下能形 成良好的冻胶
[ 5]
1
1 1
[ 3、 4]
煤储层中 CO 2 泡沫压裂的适应性
CO 2 的物性 CO 2 在不 同的 条 件下 以 气 态、 液 态和 固 态 存
在 。从二氧化碳相 态分布曲线可 以看出, 在 三 相点( - 56. 6 、 0. 531 M Pa) CO2 以气态、 液态和固 态同时存在 ; CO 2 的临界温度为 31. 04 , 在此温度 以上 CO 2 无论在何压力下 , 均以气态方式存在。因 此, CO 2 必须在高压低温 ( 一般为 2 MP a、 - 18 ) 下储存运输 , 其设备必须为特制的可加压的特殊装 置; 同时更重要的是在压裂过程中 , 为使液态 CO2 变
二氧化碳在煤层中应用
精选ppt
3
前言
煤层是一种特殊的富含有机质的岩层,它不仅固体 有机质含量高、多数煤层还吸附着丰富的CH4。 （甲烷气也称煤层气）当煤层原地条件被改变， 煤层压力降到解吸压力以下时，CH4将逐步脱离 煤体的吸附而在煤层的微孔隙、空隙和裂隙中遵 循一定的规律运移，从而成为能够被开发和利用 的天然气。
➢ （7）加强压裂后期管理，降低排采和作业对煤 层的伤害。
➢ （8）逐步研究和建立煤层气井产能评价方法。
精选ppt
22
4. CO2增产技术的可行性研究
4.1 CO2吞吐工艺技术的可行性
CO2在低于临界温度和高于临界压力条件下，能够以 液体的状态用专用的泵注入煤层。泵注的排量、压力、 流体温度在一定范围内可调。进入煤层的CO2可能是 纯液体，也可能有一部分溶于地层水中。随着泵注量 的不断增加，CO2将沿煤层的孔隙和裂隙进入到煤层 的深部。由于CO2溶于水形成的水溶液呈弱酸性，且 具有较低的表面张力和界面张力，所以它具有一定的 溶蚀能力，可以解除部分精矿选pp物t 质的堵塞，有效防止粘23
粘 度 (0.3%)>20mpa · 破胶水化液粘 <2mp · s, 表 面 张 <26mN/m, 界 面 张 力 mN/m, 在 低 温 下 关 4-8h 即可放喷排液.
s, 度 力 <2 井
液体粘度 较 高、造 缝 和携砂性 能 较强 、摩 阻低
成本较 高、对煤 层有一 定损害
交 联 胶
水 、杀 菌 粘 度 (0.5%)>65mpa · s, 剂 、表 面 破 胶 水 化 液 粘 度 活性剂、 <2mp · s, 表 面 张 力 增稠剂、 <26mN/m, 界 面 张 力 <2 交联剂、 mN/m, 在 低 温 下 关 井 破胶剂 6-10h 即可放喷排液.
CO2干法压裂综合调研报告
CO2干法压裂据了解，二氧化碳压裂技术源于北美，是一种采用液态二氧化碳作为压裂液来代替水的技术，主要针对煤层气、水敏性储层、含原油较稠储层、低压储层的油气开发而设计。
液态二氧化碳在汽化后，无水相，无残渣，仅有支撑剂留在地层，不会对储层造成伤害，可实现快速排液投产；此外，二氧化碳具备比甲烷更强的吸附力，可置换出吸附于母岩的甲烷，从而提高天然气或煤层气的产量，并实现部分二氧化碳的永久埋存。
与常规水基压裂相比，二氧化碳干法压裂对地层几乎无伤害，具有良好的增产增能作用，大量节约了水资源，达到了节能减排、绿色环保的施工要求，对于非常规油气储层清洁、高效开发意义深远，具有广阔的应用前景。
一、工艺技术原理1、增产机理强水敏/水锁伤害储层由于水基压裂液的滤失而导致较大的储层渗透率损害，影响压裂作业的增产效果。
低压、低渗透气藏普遍具有较强的水锁伤害。
CO2干法加砂压裂能够较大幅度的提高强水敏/水锁伤害储层的压后产量，主要体现在：①压裂液具有极低的界面张力，受热汽化后能够从储层中完全、迅速返出；②压裂液无残渣，对支撑裂缝导流床具有较好的清洁作用，保持了较高裂缝导流能力和较长的有效裂缝长度；③CO2在地层原油中具有较高的溶解度，能够降低地层原油黏度，改善原油流动性；④超临界CO2具有极低的界面张力，理论上，对非常规天然气储层中吸附气的解析具有促进作用。
2、技术优点CO2干法加砂压裂具有诸多优点，主要体现在较小的储层渗透率伤害，较高的支撑裂缝导流能力保留系数，较快的压后返排速度和对吸附性天然气的解析等方面。
对于提高水敏／水锁伤害严重储层和吸附性天然气储层（页岩气、煤层气等）产能具有明显技术优势，是一项非常有前景的增产改造技术。
CO2干法压裂总结起来有以下优点：1）无水相，不会对储层造成水敏水锁伤害；2）无残渣，不会对储层和支撑裂缝渗透率造成残渣伤害；3）具有很好的增能作用，在压力释放后，二氧碳气体膨胀，可实现迅速返排，有低压气井的压后快速排液投产；4）CO2流动性强，可以流入储集层中的微裂缝，更好地沟通储集层；5）CO2溶于原油可以降低原油的黏度，利于原油的开采；6）CO2能够置换吸附于煤岩与页岩中的甲烷，在提高单井产量的同时，还可以实现温室气体的封存。
煤层气田二氧化碳压裂适应性简介
压裂液类型 泡沫压裂液 聚合物乳化液 油基压裂液（凝胶） 线性胶（不交联） 交联水基冻胶
CO2增能/泡沫压裂工艺技术
导流能力保持率 80～90 65～85 45～70 45～55 10～50
中国石化 中原石油勘探局
CO2增能/泡沫压裂工艺技术
5、CO2段塞增能压裂
在常规压裂前，在前置活性水阶段向地层泵入高泡沫 质量的CO2段塞，有隔离液与后续的前置冻胶相隔，增加压 裂液的返排能力，达到快速排液之目的。
• （5）由于煤层温度较低，高浓度的液体CO2无法快速气化， 形成泡沫，为压后快速返排提供能量，且在未来的返排过程 中形成干冰，毁坏套管。
三、煤层采用CO2压裂的依据
• 依据一：煤层压裂改造可有效地将井孔与煤层天然裂隙连通起来，从而在排水采气时， 更合理地分配井孔周围的压降，增加产能和气体解吸速率，提高采收率，因此，压裂改 造作为一种重要的强化增产措施，在煤层气开采中得到普遍应用。中原石油勘探局井下 特种作业处在工艺技术方面已经取得了许多重要进展，积累了不少经验，尤其在煤层气 井压裂改造方面，已形成了一套比较完善、配套的工艺技术，现场应用取得了较好效果。
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 2 0 3 1 A K 底 盘 ， 主 要 包 括 台 上 卡 特 3 1 1 6 TA 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。台上发动机中额国定石功化率为中1原9石0马油力勘探，局增压
入井下,其体积系数是1:517;
N2在地层中不参加任何反应而CO2与地层水反应产生碳酸，有效地降低了系统的总
pH值，降低了压裂液对基质的伤害；
煤层气井压裂作业导则
煤层气井压裂作业导则煤层气（Coalbed Methane, CBM）是一种煤层中储存的天然气，其开发与利用对于能源资源的开发和环境保护具有重要意义。
而煤层气井压裂作业是一种常用的提高煤层气产能的方法。
本文将针对煤层气井压裂作业进行详细介绍，并提供一些操作导则。
一、煤层气井压裂作业概述煤层气井压裂作业是通过注入高压液体使煤层中的裂缝扩展，从而提高煤层气的渗透性和产能。
该方法可以有效地提高煤层气井的产能，改善煤层气的采收率。
二、煤层气井压裂作业的适用条件煤层气井压裂作业适用于以下情况：1. 煤层渗透性较差，煤层气产能低；2. 煤层厚度较大，有足够的压裂空间；3. 煤层中存在一定的天然裂缝或孔隙。
三、煤层气井压裂作业的流程1. 压裂前准备：包括地质勘探、井筒设计、井口设备安装等；2. 压裂液设计：根据煤层的特点和井孔条件，选择合适的压裂液配方；3. 压裂液注入：通过压裂泵将压裂液注入煤层，形成裂缝；4. 压裂液回收：回收压裂液并进行处理，以便再次使用或排放；5. 井口设备恢复：将井口设备恢复到正常状态。
四、煤层气井压裂作业的注意事项1. 压裂液选择：应根据煤层的特点选择合适的压裂液配方，避免对煤层和环境造成不良影响；2. 压裂液注入参数控制：应控制好注入压力、注入速度、注入量等参数，避免过度压裂导致煤层破坏；3. 压裂液回收与处理：应采取合适的方法回收压裂液，并进行处理，以避免对环境造成污染；4. 压裂液与煤层相容性：应注意压裂液与煤层的相容性，避免因不相容而影响压裂效果；5. 安全生产：在进行煤层气井压裂作业时，应严格遵守相关的安全操作规程，确保作业安全。
五、煤层气井压裂作业的效果评价1. 压裂效果评价：通过监测煤层气井的产能和压力变化，评价压裂效果；2. 经济效益评价：通过计算投资回收期、产值增加等指标，评价压裂作业的经济效益；3. 环境效益评价：通过监测压裂作业对环境的影响，评价其环境效益。
六、煤层气井压裂作业的发展趋势1. 技术改进：随着科技的不断进步，煤层气井压裂作业的技术将不断改进，提高作业效率和效果；2. 绿色环保：未来的煤层气井压裂作业将更加注重环境保护，采用更环保的压裂液和回收处理技术；3. 自动化控制：煤层气井压裂作业将趋向于自动化控制，提高作业的精度和安全性。
浅谈煤层气压裂技术应用及压裂设备性能
浅谈煤层气压裂技术应用及压裂设备性能摘要：煤层气是煤的伴生矿产资源，其主要成分是甲烷，属于清洁型能源。
在美器材开采阶段，要确保各项工作的规范性，保障煤炭资源的经济效应。
深入分析煤层气压裂技术应用要点，针对压裂所使用的设备性能以及异常问题及时处理，为煤层气的压裂提供良好的技术支持条件。
关键词：煤层气；压裂技术；压裂设备；应用性能引言：煤层气是非常珍惜的资源，做好煤层气的开发与利用，能够治理瓦斯，并改善煤矿安全生产的条件，并补充常规的天然气的缺口，并优化我国的能源资源的结构，能够顺应我国的新能源产业的政策条件。
现如今煤层气的开采，可以对储层进行压裂与改造，完善压裂施工以及配套工艺技术手段。
这样便能更好地完成油气层开采的目标，对此本文结合实践具体分析如下：一、煤层气水力压裂技术的应用原理水力压裂技术，是石油天然气之中成熟应用，能够提升油气生产能力。
现如今水力压裂技术引入煤矿生产阶段，但是煤矿生产有其特殊性，其施工工艺对设备的要求，与一些常规的油气田开发技术有诸多的不同。
深埋地下的煤层承受着上覆岩层的重量，煤层内裂隙承受压力之后，会出现闭合或者半闭合的状态[1]。
煤层的原始透气层不足，水利压力通过高压柱塞泵泵送到高压水流进入井筒之中，水流大于底层虑失速率的排量以及压裂压力，就会让岩石破裂进而出现裂缝，而且在结构之中相互流通，形成一种流通的网络。
在水中加入石英砂作为支撑剂，送进煤层之中被撑开的裂缝之中，这样压裂结束，压裂用水反排之后，实质仍然会留在支撑开的裂缝之中，这样就为煤层瓦斯的流动奠定基础，这样储层与井筒的联通能力进一步提升，这样能加速游离瓦斯的运移，提升瓦斯采抽的效率。
二、煤层气压裂技术应用要点煤层气压裂技术，要明确其机理以及所用的试剂，这是最为基础的环节。
因此要足够的重视这项工作，并结合实际情况选择适合的试剂，这样能够提升煤层气压裂的质量以及工作效率。
分析煤层气的压裂机，明确压裂液与支撑剂合理应用，能有效推进压裂作业。
超临界co2与煤相互作用及其压裂增透机理_概述及解释说明
超临界co2与煤相互作用及其压裂增透机理概述及解释说明1. 引言1.1 概述随着能源需求的不断增长，传统的煤炭资源逐渐变得紧缺，而且使用煤炭作为能源也对环境造成了严重污染。
因此，寻找一种有效和环保的方法来提高煤炭开采效率并减少环境影响是当前能源领域的关键任务之一。
超临界CO2技术便是一种被广泛探索和应用的方法，它利用CO2在超临界状态下的特性来与煤相互作用，并通过压裂增透机理实现对地下储层的有效开采。
1.2 文章结构本文将分为五个主要部分进行讨论和解释。
引言部分将对文章的整体内容进行概述，并介绍CO2与煤相互作用及压裂增透机理这一课题的背景和意义。
其次，在“超临界CO2与煤相互作用”部分，我们将深入探讨超临界CO2及煤的特性以及它们之间的相互作用机制。
随后，在“压裂增透机理”部分，我们将对压裂技术进行概述，并详细介绍CO2压裂增透的原理与实践应用，同时评估其优势和挑战。
在“实验研究及案例分析”部分，我们将介绍相关实验的方法、条件设置以及实验结果的分析和讨论。
最后，在“结论与展望”部分，我们将总结文章的主要发现，并提供后续研究方向和展望。
1.3 目的本文旨在全面概述超临界CO2与煤相互作用及其压裂增透机理这一课题，并解释其原理和应用。
通过对超临界CO2与煤相互作用特性、压裂技术以及相关实验研究的探讨，旨在揭示CO2压裂增透技术的工程应用前景，并为进一步深入开展相关研究提供指导。
通过本文的阐述，读者能够了解到这一领域中近年来取得的重要成果和存在的挑战，提高对超临界CO2技术在能源领域中的认识并促进其更广泛地应用于工程实践中。
2. 超临界CO2与煤相互作用：2.1 超临界CO2的特性：超临界CO2是指当温度和压力接近或超过其临界点时，呈现出介于气态和液态之间的状态。
其主要特性包括高扩散能力、低粘度、可变密度以及溶解性强等。
这些特性使得超临界CO2具有在材料中穿透和溶解的能力。
2.2 煤的组成和结构：煤是一种含碳量较高的化学物质，其主要成分是碳、氢、氧以及少量的硫、氮等元素。
中国煤层气压裂技术应用现状及发展方向
中国煤层气压裂技术应用现状及发展方向一、引言煤层气压裂技术是煤炭开采中的一项重要技术，其应用可以有效地提高煤层的渗透性，增加煤炭的产量，提高开采效率。
本文将就中国煤层气压裂技术的应用现状及发展方向进行探讨。
二、高效增产技术1.水力压裂技术水力压裂技术是一种常用的煤层气压裂技术，其基本原理是通过高压泵将压裂液注入煤层，利用压裂液的流动压力使煤层产生裂缝，再通过支撑剂的填充，提高煤层的渗透性。
在中国，此技术已广泛应用于煤炭开采，并取得了良好的增产效果。
2.气体压裂技术气体压裂技术是一种新型的煤层气压裂技术，其基本原理是通过注入气体（如二氧化碳、氮气等）在煤层中形成高压，从而产生裂缝。
此技术的优点是可以有效降低对地层的伤害，提高采收率。
目前，此技术在中国的应用尚处于试验阶段，但未来有望得到广泛应用。
三、排采技术1.自动排采技术自动排采技术是一种先进的煤层气压裂技术，其基本原理是通过自动化设备进行排采，实现连续、自动的开采。
此技术的优点是可以提高开采效率，降低人工成本。
目前，此技术在中国的应用尚处于探索阶段，但未来有望得到广泛应用。
2.智能排采技术智能排采技术是一种基于物联网技术的煤层气压裂技术，其基本原理是通过传感器对煤层进行实时监测，根据监测数据调整排采参数，实现高效、安全的排采。
此技术的优点是可以提高开采效率，减少人工干预，降低事故发生率。
目前，此技术在中国的应用尚处于起步阶段，但未来有望得到快速发展。
四、发展方向1.高效增产技术的进一步发展随着煤炭开采技术的不断提高，高效增产技术将成为未来煤层气压裂技术的重要发展方向。
对于水力压裂技术，需要进一步研究新型的压裂液和支撑剂，提高压裂效果和采收率；对于气体压裂技术，需要进一步研究气体的注入方式和压力控制，实现更好的裂缝诱导和采收率提高。
2.排采技术的智能化和自动化随着自动化和智能化技术的不断发展，排采技术的智能化和自动化将成为未来煤层气压裂技术的重要发展方向。
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。
二氧化碳流体性质及压裂应用
CO2流体性质及压裂应用CONTENS CONTENTS一、CO2流体性质二、CO2干法压裂三、CO2泡沫流体结构四、CO2泡沫流体特征1）概述是一种无色、无臭略带酸性的气体，分子量为在标准状况下，CO244.01，非极性分子；不能燃烧，易被液化；CO2具有氧化性：钠、镁、铝燃烧，粉尘爆炸。
二氧化碳在油田上应用于采油，是基于它的临界温度和临界压力低，易于压缩，可以超临界态或液态输送，较其它气体如氮气、甲烷易于膨胀、降粘、萃取石油，从而获得较高的石油采收率，因而得到油田上的广泛应用。
2）相态临界点（31℃，7.38MPa），三相点（-56℃，0.52MPa）；液态：常规液态、过冷液态；超临界状态CO2：密度接近液态CO2，可压性增强，扩散性增强7~24倍，粘度降低，溶质有较强的溶解能力，表现出气态物性。
CO2流体性质及压裂应用1 CO2基本流体性质3）密度常温常压下密度约为空气密度的1.53倍；1m3液态CO2=546m3气态CO2；液态、超临界CO2密度大约为常温常压清水的0.9~1.2倍；CO2压裂注入过程中5%体积增加。
1 CO2基本流体性质2 4）粘度CO2粘度在储层环境下约0.03～0.10cP；滤失高、携砂性能差。
CO 2流体性质及压裂应用1 CO 2基本流体性质4）粘度exp(0.45979 3.1613)exp(0.01214 3.32542)0.000910115cr crT PT P 温度升高提升CO 2分子动能，降低分子间作用力的约束，液体流动性增强；压力增强则会降低液体的流动性；温度的影响比压力的要更为明显。
5）溶解性标况下的水中溶解度体积比大约1:1；CO2在水中的溶解度随温度的升高而减小，随压力的增大而增大；CO2在水中的溶解度随矿化度的增大而降低。
5）溶解性高压CO 2饱和水溶液pH大约为3~4；调节酸碱度。
CO 2水溶液pH5）溶解性压力越大对CO2在饱和烷烃中的溶解度提高越明显；CO2在饱和烷烃中溶解度随烃链长的增加而减小；CO2能有效降低表皮系数，减小钻完井对地层井口附近渗透率的影响。
二氧化碳泡沫压裂液研究与应用
二氧化碳泡沫压裂技术在苏里格气田的应用摘要：苏里格气田地层条件复杂、储层物性差、非均质性较强，水锁伤害严重、地层压力低。
二氧化碳泡沫压裂技术具有入井水冻胶量减少、滤失量小、压裂液体系pH 值较低、降低入井液界面张力、缩短了液体在地层中的滞留时间等特点，能够有效降低压裂液对储层的伤害，因此对苏里格气田具有较强的针对性和适用性。
针对苏里格气田低压、低渗、水锁伤害严重的特点，开展了二氧化碳泡沫压裂技术应用研究及现场试验。
通过对比分析苏里格气田二氧化碳泡沫压裂井和液氮伴注水力压裂邻井的压裂试气及生产情况，分析研究了二氧化碳泡沫压裂技术在苏里格气田的应用情况。
从对比结果来看，二氧化碳泡沫压裂技术能够提高压裂液返排率、缩短排液周期，提高气井生产能力、具有较好的稳产效果，能够有效的改善苏里格气田天然气井改造效果。
关键词：苏里格气田；二氧化碳泡沫压裂；水力压裂；产量目录1苏里格气田储层压裂改造地质特征概况 (3)2二氧化碳泡沫压裂在苏里格气田的适应性 (3)3长庆二氧化碳泡沫压裂研究成果 (2)3.1二氧化碳泡沫压裂设计优化 (2)3.2二氧化碳泡沫压裂液体系研究 (3)4二氧化碳泡沫压裂在苏里格气田的应用情况 (3)5苏里格气田二氧化碳泡沫压裂工艺应用效果 (5)5.1压后液体返排情况分析 (6)5.2压后试气情况分析 (7)5.3压后生产情况分析 (8)5.3.1日产气量对比情况分析 (8)5.3.2单位压降下累计产气量对比情况分析 (10)5.3.3采气指数对比情况分析 (11)5.3.4压后生产情况分析小结 (13)6下一步设想及思路 (13)1苏里格气田储层压裂改造地质特征概况苏里格气田储层物性差，岩心分析结果表明：盒8储层孔隙度为3.0-21.8%,平均8.95%。
渗透率在0.0148-561×10-3μm2之间,平均0.73×10-3μm2,主要分布范围0.1-0.9×10-3μm2。
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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＃
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(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。
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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
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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。
-74%；
(3)、泡沫质量FQ：>96％--雾化压裂； (4)、纯液态CO2压裂：100％－密闭混砂车；
(5)、CO2段塞增能压裂。
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CO2增能/泡沫压裂工艺液态CO2 、水冻胶和各种化学添加剂组成 的液-液两项混合体系。 在向井下注入过程，随温度的升高，达到31℃临界温度后， 液态CO2开始气化，形成以CO2为内相，含高分子聚合物的水基压裂
在常规压裂前，在前置活性水阶段向地层泵入高泡沫质量
的CO2段塞，有隔离液与后续的前置冻胶相隔，增加压裂液的返
排能力，达到快速排液之目的。 CO2段塞增能压裂的施工流程与CO2泡沫压裂完全相同。
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CO2增能/泡沫压裂工艺技术
6、排液效果评价
压后压裂液的快速返排可以减小地层伤害，提高压裂效果。 常规压裂压后排液80%所用的时间一般在10天以上，压裂液在地层 孔隙及裂缝中滞留时间长，造成地层伤害。 由于CO2所具有膨胀的特性，决定了CO2增能压裂比常规压裂的
层号
10.1 ＃ 10.2 ＃
102枪102弹 102枪102弹
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二、设计思路：
(1)该井10＃煤性质为I类原生煤，但煤层厚度小，煤层不纯，中 间含有夹矸，根据以往压裂现场实践证明，建议本次煤层进行压 裂改造时，加砂规模不宜过大。 (2) 煤岩的塑性特征强，新缝不易起裂与延伸；压裂泵注程序采 用低起步小增幅加砂程序设计、高排量等措施，同时采用阶段加 砂技术以保证加砂顺利进行。 (3) 煤层吸水性强，压裂液配方加入高效助排剂、杀菌剂、粘土 稳定剂。 （4）本井采用CO2+酸性水基压裂液的增能施工试验，以提高液 体效率，减少排液时间，力争取得裂缝长度与有效导流能力的突 破。 （5）由于煤层温度较低，高浓度的液体CO2无法快速气化，形成 泡沫，为压后快速返排提供能量，且在未来的返排过程中形成干 冰，毁坏套管。
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为了研究CH4、CO2和N2在煤表面的吸附能力，研究者做了一些实 验。首先分别进行N2，CH4和CO2纯气体的等温吸附实验，获得煤 样对3种纯气体的Langmuir常数(表1)。
表1 三种纯气体的等温吸附实验结果(据唐书恒、汤达祯、杨起，2004) 实验气体 N2 14.63 2.14 CH4 34.58 1.71 CO2 42.25 0.59
煤层气田二氧化碳 增能/泡沫压裂工艺适应性
中国石化中原油田勘探局
中国石化 中原石油勘探局
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简介提纲
第一部分：中原油田CO2压裂技术应用情况 一、CO2压裂技术的设备简介
二、国、内外技术状况及发展趋势
三、CO2增能/泡沫压裂技术简介 第二部分：LG-5井10＃煤层CO2压裂设计情况 一、井的基本数据 二、设计思路
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三、煤层采用CO2压裂的依据
依据一：煤层压裂改造可有效地将井孔与煤层天然裂隙连通起来，
从而在排水采气时，更合理地分配井孔周围的压降，增加产能和 气体解吸速率，提高采收率，因此，压裂改造作为一种重要的强 化增产措施，在煤层气开采中得到普遍应用。中原石油勘探局井 下特种作业处在工艺技术方面已经取得了许多重要进展，积累了 不少经验，尤其在煤层气井压裂改造方面，已形成了一套比较完 善、配套的工艺技术，现场应用取得了较好效果。 依据二：基于CH4、CO2和N2 三者在煤层表面的吸附－解吸特性 存在差异性，Clarkson等人提出，在煤层气生产期间，可以通过 向煤层中注入非CH4气体来降低游离气体中CH4分压或竞争吸附 空间，从而促使CH4从煤层中解吸，增加CH4的气产率。
CO2增能/泡沫压裂工艺技术
国外泡沫压裂技术始于60年代末期的美国, 70年代得到 了较快的发展,70～80年代泡沫压裂技术逐渐成熟，1980年底，
在美国东德克萨斯州成功地进行了几次大型泡沫压裂施工，
泡沫液用量最大已达到2233m3，加砂530t, 1985年美国已进行
约3600井次的泡沫压裂作业，约占总压裂井次的10％。19861990年，采用泡沫压裂的比例由20%上升到50%。到目前，北 美地区(美国和加拿大) 98％以上的油井和气井均采用泡沫压 裂。 中国石化 中国石化 中原石油勘探局 中原石油勘探局 第7页
试计算污染系数为0；濮153井的CO2增能压裂，压后排液80%所用的时间为5
天，压后测试计算污染系数为0.05。 通过对比压后压裂液的返排时间及压后测试的动态资料，说明CO2增 能压裂也可以取得更好的排液效果。
中国石化 中原石油勘探局
CO2增能/泡沫压裂工艺技术
7、国内其它油田压裂效果
孤北古1井（胜利油田）：CO2段塞增能压裂，井段4120.6-4139.0m， 地层温度 157℃，施工方式卡封护套，加Carbo陶粒53m3 ，CO2 130t。5 天
液为外相的气液两相分散体系。
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CO2增能/泡沫压裂工艺技术
CO2压裂液性能
0.1mm
0.1mm
30%泡沫质量
50%泡沫质量 中国石化 中原石油勘探局
CO2增能/泡沫压裂工艺技术 CO2压裂液性能
(1).粘温特性：
⑴基液:剪切速率170S-1，粘度 65-120mPa.S； ⑵冻胶：交联温度30-60℃； 剪切速率100S-1，三个配方交 联冻胶粘温曲线如图所示。
CO2增能/泡沫压裂工艺技术
1、增能压裂
将气体加入液体后形成两相的压裂液作为压裂的携砂液体。
由于气体的加入，从而提高了标准水基（油基或酸基）压裂液
的性能。
增能/泡沫压裂包括N2泡沫压裂、 N2＋CO2二元泡沫压裂
和CO2泡沫压裂。相对而言，二氧化碳比氮气具有更多的优势。
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三、 CO2增能/泡沫压裂技术简介
Langmuir 等温吸附常数
VL/(cm3.g-1) PL/MPa
由实验结果可以看到，同一煤样对CO2，CH4和N2的吸附实验 结果相比，CO2的值要比CH4的值大，CH4的值又比N2的值大， 即三种气体在煤中的吸附能力大小顺序是：CO2> CH4> N2。 而PL值越大表明气体越容易从煤中解吸，即三种气体优先解吸 的顺序是：N2 > CH4> CO2。 中国石化 中原石油勘探局
体从裂缝中驱出;
液体；
地滤失；
充满泡沫的液体极大地减少了与地层接触的液量，对地层造成伤害小，特别是对粘土
CO2泵注时为液体其静液柱压力高，可有效降低地面泵压。
含量高的水敏地层可减少粘土膨胀；
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CO2增能/泡沫压裂工艺技术
2、CO2与N2增能助排的对比
N2在地面是以气体方式注入井下的,其体积比不会发生变化, CO2是以 液体方式注 N2在地层中不参加任何反应而CO2与地层水反应产生碳酸，有效地降低了系统的总 CO2可降低采出流体的表面张力最高降幅可达到5倍，加速压后的返排； 压裂液效率高，在相同液量下，裂缝穿透深度大 ; 加入CO2的压裂液极大地减少了与地层接触的液量，对地层造成伤害小，特别是对 煤层对CO2的吸附能力是CH4的4倍，而对N2的吸附能力基本为0。 CO2泵注时为液体其静液柱压力高，可有效降低地面泵压。
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CO2增能/泡沫压裂工艺技术
1、 CO2压裂优势
室内试验和现场实践证明，CO2压裂具有更好的增产效果，这主要是：
在压裂后，CO2可与地层水反应生成碳酸使体系的PH值降低，可减少对地层的伤害；
CO2体积膨胀系数是1:517, CO2液体转化为气体后膨胀的气体可以为地层增加能量将液 可降低采出流体的表面张力最高降幅可达到5倍，加速压后的返排，是低压储层理想的 加入CO2的压裂液产生的假塑性液体具有很好的传导性，在低渗油藏能很好地控制液体 压裂液效率高，在相同液量下，裂缝穿透深度大;