中原低渗透油气藏CO2泡沫压裂工艺技术试验及应用

中原低渗透油气藏 前 言 上世纪八十年代开始， 别是在气藏改造中发挥了重要作用。 吉林、大庆、辽河、长庆等油田相继开展了 压裂是中原油田低渗透油气藏勘探开发的主导措施，低压、水敏油气藏及深层凝析气藏常规压裂改造增产效果不理想。 为探索压裂增产的新途径，应用新的工艺解决存在的问题，开展了 到初步成效 。 一 泡沫由气液两相组成，具有静液柱压力低、滤失量小、携砂性能好、助排能力强、对地层伤害小等特点。泡沫压裂特别适合于低渗透、低压及水敏地层的油气藏改造。 泡沫压裂以 2为主： 泵注时为气体，井口形成泡沫； 泵注时为液体，在井底或地层中气化，形成泡沫。 一 用于深层、高压地层的压裂而无需过高的井口压力和水马力。 少了对地层的伤害，也降低了压裂液的表面张力，有助于压后返排。 一 气态、液态、固态 主要物理特性为 : 1. 临界压力 . 临界温度 31 3. 气态液态体积比： 546m3/ 实测井底温度 压裂过程中， 到达临界 温度 (31 )后会气化，形成泡沫 。 一 试验区块 3气田 (低渗、低压 ) 低渗、常压少量凝析 ) 低渗高压凝析气藏 ) 低渗、低压、水敏 ) 除胡侧 52110外，其余井深均超过了 2900m，最深的达到 3750m。 二 酸性环境交联压裂液： 液体组成 ： 稠化剂、交联剂、 泡剂、温度稳定剂、破胶剂等 压裂液交联环境 ： 发泡技术： 起泡剂浓度 清水外相 25 ，表面张力 m，起泡效率大于 450。在静态 50下半衰期为 28分钟，在静态 85 下半衰期为 15分钟。当泡沫外相为冻胶时，泡沫液更加稳定。 二 基本性能 剪切速率 170度 交联温度 30；剪切速率100个配方交联冻胶粘温曲线如图所示。 试验温度为 70，加入配方对应的破胶剂， 6 三 虑以下因素： 1温度、压力对泡沫的影响。 2 3下封隔器井不能观测到井底压力的变化，对施 工压力要进行较为准确的预测。 三 使用 泡沫质量大于 52，称为泡沫压裂，泡沫质量小于 52时，称为增能压裂。 井底排量裂缝模拟； 地面排量操作控制 算出的裂缝铺砂浓度较低，支撑缝宽较窄。 三 设计与施工通常以三种方式进行： 砂后泡沫质量下降，支撑剂增加量等于 撑剂增加，降低液体及 持泡沫质量不变。 相不变，支撑剂增加， 砂后泡沫质量上升。 在最初 3口井的压裂中，采用了恒定内相的方式，施工中发现要准确地降低 后的 7口井采用了第三种方式进行设计和施工。 三 井号 压裂井段 （ m） 厚度 / 层数 (m/n) 设计地下 排量 (m3/地下平 均砂比 (%) 支撑 剂量 (支撑 缝长 （ m） 支撑 缝高 （ m） 平均支 撑缝宽 （ 铺砂 浓度 (kg/无因次 导流 能力 文 231 233 230 1 41 侧 5 269 69 58 8 裂设计计算结果表 四 难点： 工摩阻增加， 成液柱压力降低，井口施工泵压比同地区同层系常规压裂增大。 作复杂。 对策： 入方式 ，监测井底压力。 五 别是在高砂比阶段更是如此。 通常冻胶压裂液摩阻仅为清水的 50左右，而统计到的泡沫压裂液， 加砂后摩阻与清水接近。 当泡沫液中加入支撑剂后，随着支撑剂浓度增加，摩阻也相应增加，摩阻增加数值大于静液柱压力增加引起的施工泵压下降数值，施工泵压上升。 五 压裂施工曲线 (油管注入 ) 压裂施工曲线 ( 五 压裂施工曲线 (小油管环空注入 ) 五 支撑剂浓度对摩阻的影响 由 式中： 相对携砂液粘度； n 冻胶的流态指数； g=牛顿剪切速率； f=颗粒体积百分比 五 加砂后 r ，随砂比增加而 增加，摩阻系数倍数 ，因而 式很好地解释了油管注入时高砂比阶段摩阻快速上升的原因。 携砂液粘度增加，则摩阻也增加 : 层流 :携砂液的摩阻系数倍数 。 紊流 :用下式来估算携砂液对管柱摩阻的影响。 式中： M摩阻系数倍数； 对携砂液粘度； r r相对密度 砂液摩阻系数； 胶液摩阻系数。 六 2003年 9月 7日至 2004年 6月 2 日，共完成 10口井的 中油井 2口，气井 8口，井深超过 35004口，其中 2口井压裂井段大于 3700m，创造了国内 原油田低渗透油气藏 六 井号 注入 方式 地面排量 (m3/液量 平均砂比 （ %) 泡沫 质量 (%) 支撑剂量 (施工 压力 (压后日增产 备注 胶液 液(t) 地面 地下 气(油 (t) 文 23a 9 103 62 3000 砂堵，加砂率 文 23-8 b 5 112 78 前停砂 ,后大修 文 23-5 a 5 92 65 前停砂 ,后大修 部 1c 06 117 2000 白 41 c 5 96 7000 侧 5c 05 井 文 269-9 c 998 井 桥 69 d 5000 58 d 19 8000 8-4 c 03 103 9632 备注： a: 73 b: 73 c: d: 压裂施工参数及增产效果 七 通过 10口井的现场实施，中原油田基本掌握了 备独立设计和施工的能力。 试验应用表明，在中原油田进行 后要加大压裂规模和提高砂比。 中原油田