CO2泡沫压裂增产技术.ppt

盘锦裕隆环境工程有限公司2016年04月 二氧化碳泡沫压裂增产技术 汇报题纲 一 概述二 CO2的相态特征及发泡条件三 CO2泡沫压裂液技术四 CO2泡沫压裂工艺技术 一 概述 1 CO2泡沫压裂技术发展及现状CO2压裂技术分为CO2增能压裂 CO2泡沫压裂 纯CO2压裂三种 泡沫质量也成泡沫干度 他表示气相在泡沫中的体积百分数 CO2增能压裂的泡沫质量一般为30 52 优点是施工简单 CO2主要用于提高返排能力 应用较大规模的压裂 CO2泡沫压裂的泡沫质量一般为60 85 优点是水基压裂液用量少 对地层和裂缝的伤害小 气泡呈连续相 粘度高 携砂性能好 返排率高 但由于水基压裂液用量少 施工中提高砂比有一定难度 并且施工压力偏高 纯CO2压裂采用液态二氧化碳为压裂液 即100 CO2压裂 优点是对地层无伤害 返排迅速 彻底 但由于液态CO2压裂受施工规模和井深的限制 并且需要专门的密闭混砂车 因此不适合中 大规模的压裂改造 2 国外二氧化碳泡沫压裂应用情况 1986年在联邦德国的费思道尔夫的石炭系士蒂凡组气藏的压裂改造中成功地使用了60 泡沫压裂液 使天然气产量增加了近12倍 该气藏埋深3400 3650m 包括8个含气层 单层厚度8 43m 有效厚度7 15m 孔隙度为7 8 平均含水饱和度30 施工中使用的60 二氧化碳泡沫压裂液 液相中使用了30 甲醇和70 KCL水 对储层的伤害比以前使用的油基压裂液和常规的水基压裂液都低 并且获得了3000m h的天然气产能 一 概述 3 国内二氧化碳泡沫压裂应用情况 在国内 四川石油管理局于1985年开始泡沫酸液的基础研究和泡沫酸酸化施工技术的研究 用于具体实施的实在1988年5月4日 辽河油田与加拿大合作进行了全国氮气泡沫压裂井的设计 施工 并获得成功 吉林油田由于有丰富的二氧化碳资源 与1997年引进了美国SS公司的二氧化碳泡沫压裂设备 并针对其油田主要进行了油层吞吐和二氧化碳助排增能压裂工艺技术的实施 至1998年 吉林油田共压裂油井69口 气井5口 合隆气田 吉林合隆气藏井深1300 1420m 采用线性胶泡沫压裂 长庆油田1999年在靖安油田进行了3口径二氧化碳泡沫压裂实验 2000 2003年在长庆气田24口井进行了27次二氧化碳泡沫压裂 一 概述 1 二氧化碳相态特征 二 CO2的相态特征及发泡条件 二氧化碳和水一样存在三态 在 56 6 0 531MPa 绝对 的条件下 二氧化碳的气态 液态 固态同时存在 即为二氧化碳的三态点 低于0 531 二氧化碳一固态 干冰 或是气态的形式存在 高于30 6 和7 5MPa 绝对 的条件下 二氧化碳以气态形式存在 在温度 30 F 压力2000psi 17 2 1MPa 条件下 二氧化碳可以运输科储存 采用钻用的二氧化碳密闭运输车运送 将液态二氧化碳泵入专用设备而与支撑剂混合 就可以完成压裂作业 压裂一旦完成 在油藏条件下 远大于31 变为气态 带动残余压裂液返排除地表 2 二氧化碳在井筒及地层中的发泡条件分析 二氧化碳运输和储存的条件是 17 和2 1MPa 压裂过程中超出临界压力 只是在井筒泵入一定量的低温压裂液后温度较低 无法满足二氧化碳以气态的形态存在 也就是二氧化碳与压裂液混合不具备发泡条件而不能发泡 例如 假如压裂液和二氧化碳混合的比例为1 1 如果压裂液的温度为10 那么 压裂液和二氧化碳混合后 混合液的温度大大降低 显然 二氧化碳压裂液在混合处不能发泡 但是由于地层温度远高于地面温度 醉着压裂液沿井筒进入地层 温度逐渐上升 二氧化碳的温度可能高于30 6 这样二氧化碳以气态形态存在 也就是二氧化碳压裂液具备了能发泡的条件 二 CO2的相态特征及发泡条件 1 二氧化碳泡沫压裂的优点 为压裂后工作液的返排提供了气体驱替作用 气态的二氧化碳能控制液体滤失 提高压裂液效率 减少了水基压裂液的液量 二氧化碳与水反应产生碳酸 有效降低了系统的PH值 降低了压裂液对基质的伤害 降低了压裂液的表面张力 有助于压裂液的迅速返排等特点 三 CO2泡沫压裂液技术 2 二氧化碳泡沫压裂液的基本要求 泡沫的稳定性泡沫粘度与流变特性滤失特性助排能力低伤害特性 三 CO2泡沫压裂液技术 2 二氧化碳泡沫压裂液的基本要求 2 1泡沫的稳定性泡沫流体是一种不稳定体系 泡沫稳定性是泡沫压裂液的基本特性 提高稳定性的主要途径有 1 选用合适的起泡剂 降低液相表面张力 有利于泡沫的形成 并增加液膜的强度和弹性 2 利用多种表面活性剂的协同效应 添加稳泡助剂 3 提高液相粘度及采用脚链技术 形成冻胶表层 增加液膜的粘弹特性 降低液膜的排液速率 4 提高泡沫质量 以便起泡相互接触而发生干扰 改变泡沫的几何形态 由球形变为六边形 边界夹角达到120 此时压差最小 排液速率减弱 有利泡沫稳定 5 通过高压 高速混合气液两相 形成大小均匀 结构细微的泡沫 减少排液速率 延长半衰期 6 随着温度的增加 表面张力升高 液相粘度降低 需要提高液相的耐温性和起泡剂浓度 三 CO2泡沫压裂液技术 2 二氧化碳泡沫压裂液的基本要求 2 2泡沫的粘度与流变性泡沫的粘度均显著高于亮相中任何一相流体的粘度 主要受泡沫质量和液相性能的影响 泡沫质量越高 气泡越密集 气泡干扰 摩擦阻力越大 粘度就越高 当泡沫质量达到75 80 时 泡沫粘度达到最大 增加液相粘度 不仅增加泡沫的稳定性 而且进一步提高了泡沫流体的粘度 三 CO2泡沫压裂液技术 2 二氧化碳泡沫压裂液的基本要求 2 3泡沫的滤失特性泡沫流体具有良好的滤失性能 在相同条件下 滤失系数小于常规水基冻胶压裂液 这是由于泡沫气液两相结构和气液之间的界面张力作用的结果 当泡沫流体进入微细孔隙时 需要大量的能量克服界面张力和气泡的变形 同时细微结构的泡沫在微细孔隙中 由于毛细管力的叠加效应 进一步阻止了液体的滤失 三 CO2泡沫压裂液技术 2 二氧化碳泡沫压裂液的基本要求 2 4助排能力和低伤害特性泡沫流体具有很好的助排能力 结合抽吸和气举排液工艺 再借助泡沫的举升功能 即可快速彻底排液 二氧化碳泡沫流体具有低伤害的特性 主要变现在 1 泡沫压裂液体系中 减少了液相成分 仅占30 50 大大减少了液相进入地层引起的水锁和水敏伤害 2 二氧化碳泡沫流体的酸性介质 PH 4 5 能够抑制粘土膨胀 减少颗粒分散运移 3 快速排液机制 减少了由于大量液体滞留引起的储层伤害 三 CO2泡沫压裂液技术 3 二氧化碳泡沫压裂液添加剂优选 三 CO2泡沫压裂液技术 起泡剂优选 从起泡效率和泡沫稳定性能对比看 FL 36起泡剂性能最好 B 18和YPF 1性能相当 3 二氧化碳泡沫压裂液添加剂优选 三 CO2泡沫压裂液技术 稳泡剂优选 羟丙基瓜尔胶水溶液浓度越大 形成泡沫半衰期越长 也就是泡沫越稳定 同样也使得泡沫体积变小 起泡能力变弱 3 二氧化碳泡沫压裂液添加剂优选 三 CO2泡沫压裂液技术 粘土稳定性的选择 氯化钾 浓度1 2 破胶剂的选择 过硫酸盐与胶囊破胶剂酸性交联剂的选择 AC 8酸性交联剂助排剂的选择 DL 10高效助排剂及CQ A1助排剂杀菌剂的选择 SQ 8为该压裂液体系的杀菌剂 4 AC 8酸性二氧化碳泡沫压裂液耐温耐剪切性能 三 CO2泡沫压裂液技术 工艺技术特点 总体上二氧化碳泡沫压裂特点表现为 一少 一低 一快 与常规水基压裂相比 入井流量少 对储层伤害