二氧化碳干法压裂技术—应用现状与发展趋势

陈尧（中国石油集团长城钻探工程有限公司压裂公司，辽宁　盘锦　124000）

二氧化碳干法压裂技术—应用现状与发展趋势

陈尧（中国石油集团长城钻探工程有限公司压裂公司，辽宁盘锦124000）

二氧化碳压裂可分为干法压裂与泡沫压裂两种，干法压裂的压裂介质主要是纯液态二氧化碳，先对支撑剂进行加压降温至液态二氧化碳储罐压力与温度，专用混砂设备中同液态二氧化碳相融合，接下来借助高压泵泵进井筒做压裂处理。干法压裂具有常规压裂技术不可替代优势，但是也不可否认其也有一定缺陷存在，本文接下来就将着重分析此技术应用现状和发展趋势，希望可以给相关工作人员带来一些启示，也能对相关事业发展做出一定贡献。

干法压裂；应用现状；发展趋势

现如今，油气压裂改造以常规型水基压裂溶液为主，但在强水敏水、低渗与低压锁油气藏方面，因为地层压力较低，便等于有了压后液体回流难等问题，同时因为地层粘土水敏严重、含量高、压裂液会在某种程度上破坏地层，尤其油田开发末尾阶段，伴随地层能量渐渐减少，部分油气井压以后两小时以内井口压力降至零，这就为压裂液的反排带来较大难度，而且压裂效果逐渐变差。二氧化碳压裂又分为干法压裂与泡沫压裂两种。而其中的干法压裂指的是用液态二氧化碳替代常规的水力压裂而形成一类无水压裂系统，本文接下来就将针对此技术应用现状和发展趋势进行深入研究。

1　二氧化碳干法压裂技术研究和应用现状

十九世纪的中后期，液态二氧化碳在天然气和石油等方面大面积应用。直至1985年，有学者开始针对二氧化碳干法压裂开展数值模拟等方面研究。在1987年，加拿大做干法压裂共计四百多次，被普及应用到三十多种地层当中，当中超出95%是气井，其它是油井，这也意味着干法压裂已经到了一个相对成熟的应用阶段［1］。相关资料表明，到2004年，由加拿大与美国所率领北美地区完成超出千余次干法加砂实际场地应用，尤其页岩气储层增产效果十分突出。液态二氧化碳充当压裂液是存在不能忽视缺陷的，原因是二氧化碳液态粘度大约是0.09mPa· s，气态与超临界粘度在0.03mPa·s左右，要比水低很多。较低粘度造成其压裂液存在较大滤失量，携砂与造缝能力薄弱，对压裂施工规模扩大构成了较大阻碍，要提升粘度对体系性能加以改善［2］。所以，想办法提升液态二氧化碳粘度，使其携砂能力增大，施工规模扩大，就成为此压裂液成功应用关键所在。提升二氧化碳粘度方法即加入和二氧化碳相溶化学试剂。液态二氧化碳属于非极分子，为一类十分稳固溶剂，且其粘度、表面张力与介电常数偏低，普通增稠剂没办法和液态二氧化碳起到混溶提粘效果。国外相关研究指出经加入部分特殊相对分子的质量较低的化合物便能达到二氧化碳密度增大效果，但是实际密度对干法压裂技术性能影响有待未来进一步考察。

2　二氧化碳干法压裂技术发展趋势

温度大于31.27℃，压力在7.39MPa以上时，二氧化碳便会处于超临界状态。该状态同气态和液态流体形态不同，此状态二氧化碳分子间具有较小的作用力，而且表面几乎无张力，有较大流动性，同气体雷同，但密度较大，同液体类似，对于非极性的溶质溶解能力较强。该状态压裂工艺是发展前景广阔干法压裂中的一种。同传统干法压裂相似，超临界状态压裂也同样结合100%二氧化碳当作介质，所以传统干法压裂优势被全部保留下来了。两者不同之处主要是超临界状态压裂开始结合二氧化碳工作液具有较高温度，所以井筒当中温度可以达到临界值，进而形成超临界状态，而对那些较浅井，井筒中二氧化碳没办法马上进入到临界状态，可将加热设备设置于井口。所以，超临界状态压裂工艺更加具有本身独有优势。我们以施工压力为例，因为具有较强流动性，超临界状态二氧化碳具有较强破岩能力。有学者研究指出，大理石岩中超临界状态二氧化碳破岩门限的压力为占水60%左右，页岩岩样当中要比50%还小，基于90MPa压强超临界状态二氧化碳较192MPa的水拥有更强破岩能力［3］。另外，超临界状态二氧化碳摩阻较液态二氧化碳摩阻更小。所以，同传统干法压裂比起来，应用超临界状态二氧化碳充当压裂介质施工压力大幅减少，施工成本也明显下降。而且超临界状态压裂工艺较传统干法压裂具有更大增产效果，但是却具有更低黏度，而这就需要今后专家学者针对该工艺特性，更有利用其优势避免其劣势，实现科学增产效果。

3　结语

通过二氧化碳压裂液应用能够大幅减少压裂施工水和地层接触频率，进一步减少水锁与水敏给地层带来侵害，可以说其在压裂改造方面呈现出技术优越性，是具有广阔应用空间与良好发展趋势的。充分调研及了解二氧化碳干法压裂应用现状和发展趋势前提下，精研一套二氧化碳干法压裂技术体系，并结合不同地区地质特点，开展二氧化碳干法压裂适应性实验，才能进一步做好二氧化碳干法压裂性能评估和对工艺参数的模拟，同时对配套设备进行不断补充完善，在经济和环境方面取得最大效益。

［1］田磊，何建军，杨振周等.二氧化碳蓄能压裂技术在吉林油田的应用［J］.钻井液与完井液，2015，06:78-80+84+109.

［2］管保山，刘玉婷，刘萍等.煤层气压裂液研究现状与发展［J］.煤炭科学技术，2016，05:11-17+22.

［3］郭洋，杨胜来.煤层气压裂和排采技术应用现状与进展［J］.天然气与石油，2011，04:62-64+96.