氧化碳增能文献

1、二氧化碳增能一种酸化解堵的方法 （专利申请号： 200810102989.1 安东石油技术公司， 张世普 范永洪）作者提出，酸化前向目的层注入液态气体作为增能段塞， 所述的液态气体为 液氮或二氧化碳，注入量为每米油层 1.01.5m3，能够有效地解除地层堵塞，提 高油井产量。文献中的背景技术介绍， 是随着低渗透油田的开发， 由于地带堵塞不断加重， 导致产量下降，但由于储层普遍存在的非均质性， 高渗透层的采出程度相对较高， 或高渗透层普遍高含水， 而低渗透层由于渗透率低， 渗流阻力相对较大， 采出程 度较低，是增产措施的改造对象。常规酸化，酸液优先进入高渗透层，低渗透层 作为酸化解堵的目标层，

2、相对进酸较少， 达不到酸化目的 （为了有效改善低渗透 储层，液体起到了转向的作用） ；另外对于地层能量较低的储层，虽然起到了解 堵的目的， 但由于地层能量的不足， 残液返排较为困难， 采用本措施后达不到增 加产量的目的。采用本发明方法， 在增能段塞进入地层后， 液态气体开始气化， 体积急剧膨 胀，膨胀率可以达到注入前的 500倍，从而大大提高地层能量。 段塞为液态二氧 化碳，膨胀后部分溶于水溶液形成碳酸， 对地层堵塞有一定的解堵作用。 该段塞 也形成对地层能量进行补充， 提高了地层的供液和酸化后残液的返排能力， 由于 高渗透层的层间压力差异， 注入的增能段塞进入高渗透层的量较低渗透层多， 这

3、样当酸化施工时， 增能作用迫使酸液大量进入我们期望的低渗透层， 达到对低渗 透潜力层酸化改造的目的， 二结果增能后高渗透层相对进酸较少， 达到选择性酸 化的目的。酸化施工前， 向目的层注入液态二氧化碳作为增能段塞， 注入量为每米油层 1M3,实施措施后，成功率达98%，单井曾油1.5t/d。CO2增能解堵技术在延长油矿的应用（油田化学， 2005.9第22卷第3期） 李伟翰 延长油矿的岩性以灰色细粒长石砂岩为主，矿物主要成分平均值为：长石56.4%,石英18.2%,岩屑10.1%，黑云母2.7%。平均渗透率1.3md,孔隙度9.7%, 含水饱和度平均值为 46.8%， PH 一般为 5.8二氧

4、化碳增能技术原理， 二氧化碳增能解堵液由解堵液和二氧化碳增能液组 成。解堵液由表面活性剂、强氧化剂、多元复合酸（有机酸和无机酸） 、分散剂、 二氧化碳螯合剂及缓蚀剂等组成。 首先在目的层注入解堵液， 解堵液中的多元复合酸及强氧化剂溶解油层中的结蜡结垢、铁质沉淀、岩石碎屑等有机和无机物沉 淀，提高目的层渗透率及孔隙度，减少油流阻力，解除近井地带储层的堵塞。随 后注入由无机化学药剂和溶解水的二氧化碳气体混合而成的二氧化碳增能液。二氧化碳增能液与多元复合酸在油层发生反应， 产生大量的热河气体，生成的热量 使目的层升温（升温可以达到60C）,有机沉淀物粘度减小，反应生成的大量气 体（以二氧化碳为主）及

5、溶解于水的二氧化碳气体不断地溶解于原油中，使原油体积膨胀，地层弹性能量增加实现增能。原油溶解二氧化碳后形成油气混相， 粘 度大幅度降低，室内实验结果表明，原油溶解二氧化碳达到地层饱和压力时 （约 10MPa）,降粘率可达到90%以上。随着反应的进行，生成的气体渐进的将药剂 推向储层深部，直到受阻为止。注液结束后，打开阀门后储层深部的气体驱动油 层中所有液体向外返排，近井带堵塞物随液体排出。返排中大量二氧化碳气体不 断释放，进一步增加地层能量并在近井地带形成油流通道，使油井产量提高。表2二靴辦能解腳对油舲离垢样 的溶解率（60匚垢诫体积比1：10）“ r不同时间（mill）的溶解率/ %井吁 垢

6、样表实验二軸獗離解堵液那弥翻田 霍轴的降粘執实验躺压加OMPd） ms/c 初始值 姐后258-S0-93.14-11-20.S0-40-10-0790.291 691+2F1281-253-278-6$6.6934碳酸钙垢60 J82 J91-699UW222油圻65-689-191-298JNH2油垢牠669.3St). 99L06Q 120180240喘度測定中剪切速辎为15临1087.4超临界涼体/排口界点184g20（气相）三相点：；03150£ i（液相）（固相）；临界温度i 1410010 20 30 40 5060 70 S0肘间f/rnin项目与条件指标化学式n2C

7、O2分子量28.0144.01相对密度（空气=1）0.96691.532气体密度0C，O.IMPa31.1605kg/m1.9678 kg/m 3恒压下比热0.24880.2临界压力3.4MPa7.391MPa临界温度-147 C31.04 C临界密度311kg/m 3648. kg/m 3液体密度3808.23 kg/m1020kg/m 3沸点-195.76 C-78 C三相点温度-210 C-57 C粘度系数0C，O.IMPa117.96 X10"7Pa.s-7254X10 7Pa.s导热系数0 C，0.1MPa0.0228 W/(m.K)0.02186W/(m.K)液态折合气态

8、的体积696.5 m 3/m3546m 3/m 3实验中看出，在常压下测定的稠油降粘率可达到90%以上，地层压力下（10MPa）,二氧化碳溶解于稠油形成油气混相，粘度会更低。测试结垢、液体积比为1:10,测试温度60°C，该二氧化碳增能液对无机物 结垢的溶解能力较强。在溶剂为70ml的容器中装入50ml反应液，将仪器关闭，冲压10MPa,10min 后压力开始上升，表明体系开始反应，气体开始释放，随着时间的增加，反应继 续进行，压力进一步上升。58min后压力达到最高值18MPa，维持至65min后开 始下降，说明有一部分二氧化碳开始溶解于体系，70min时压力稳定在17MPa，测试

9、曲线说明二氧化碳增能液体能够显著提高地层压力。（温度及压力均处于临界点以上的液体叫超临界流体（supercritical fluid，简称SCF），超临界流体的物性兼具液体性质与气体性质，具有许多独特的 性质，如粘度小、密度、扩散系数、溶剂化能力等性质随温度和压力变化十分敏感：粘度和扩散系数接近气体，而密度和溶剂化能力接近液体；它 基本上仍是一种 气态，但又不同于一般气体，是一种稠密的气态；其密度 比一般气体要大两个数量级，与液体相近；它的粘度比液体小，但扩散速 度比液体快（约两个数量级），所以有较好的流动性和传递性能。由于超临界 流体有密度大且粘稠度小的特点，可将天然气化为超临界态后在管道中

10、运 送，这样既可以节省动力，又可以增加运输速率。超临界二氧化碳具有低 粘稠度、高扩散性、易溶解多种物质、且无毒无害，可用于清洗各种精密 仪器，亦可代替干洗所用的氯氟碳化合物，以及处理被污染的土壤。另外， 根据压力和温度的不同，这种物性会发生变化。超临界二氧化碳具有与液体相近的密度和高溶解性， 具有气体的低粘度和高 渗透力，扩散系数为液体的 100 倍，具有较大的溶解能力。 在超临界条件下具有 两个函数关系， 作为溶剂能降低原油粘度并更好的从地层中驱替原油； 气态二氧 化碳能够进入许多溶剂不能进入的空间； 二氧化碳溶于地层流体以后， 地层流体 粘度下降，并且能使水流度增加 23 倍，水粘度增加

11、2030%，使岩石表面润湿 性发生改变，更好的增加水的流动性 )溶解气驱效果 ：随着注入量的增加和压力上升， 反应生成的二氧化碳不断溶 于液体中，但注入结束以后，随着返排的进行，压力降低，液体中溶解的二氧化 碳释放出来，增加地层驱替能量，形成类似于溶解气驱的作用。(1) 粘度高二氧化碳泡沫压裂液由于结构的影响， 表现为粘度高， 若在液相中适当添加 一些稳泡剂， 视粘度即可显著的增加。 二氧化碳泡沫酸液粘度高有利于非均质长 井段施工，利于封堵高渗透层。(2) 低滤失由于泡沫独特结构决定它具有很低的滤失量， 若加有增稠剂则可具有造壁性 能，更有利于控制滤失，使得泡沫液的滤失系数G比其它类型的酸液低

12、得多，液体效率几乎全部可用于酸化改造的层段，有利于裂缝深深穿透。(3) 摩阻较小二氧化碳泡沫液摩阻损失小， 有利于提高返排， 以便提高返排速度： 二氧化 碳泡沫液摩阻低，在直径 2.5 英寸油管中，当返排速度为 3.0m3/min 左右时，摩 阻压降仅为1.0MPa/100m相当于清水摩阻的4060%由于摩阻低，使井低返 排压力低，为酸化施工快速返排提供了有利条件。(4) 产层伤害小二氧化碳泡沫酸一般仅含有 35 50%的液相，并且滤失系数低，可渗入地层 的液相就更少， 由于泡沫密度小， 静水压头低， 不会因压差大而把液相挤入产层， 同时，因二氧化碳溶解于水溶液内时，通过下列反应形成碳酸：-+

13、-4HHO + CQ= HCO + H ， K a=2.00 X 10二氧化碳饱和水的PH值范围在3.33.7，具有一定的腐蚀性。PH值低的液 体将铁保持在溶液内，由此消除铁的沉淀。(6) 排液迅速且彻底返排是任何压裂处理设计中最重要部分。特别在改造致密储层时相当关键。 遗留在岩石中的残液会降低气体的相对渗透率。液体的滞留与毛细管的作用有 关，毛细管的作用在孔隙度和渗透性低的储层中尤其重要。界面张力是存在于固体、液体或是气体的两个分离相间的表面能。 表面张力 特别是指液体与空气间的界面张力。描述液体通过毛细管流动时的一个最重要的 变量就是界面张力。超临界流体的表面张力为 0,因此它们能进入到任

14、何大于超 临界流体分子的空间；具有低界面张力的液体能够补偿地层孔隙空间的毛细管作 用力。CO优点之一就是在升温、升压时对水的界面张力产生影响。当水与CO饱和时，其界面张力明显减弱；与未加 CO时的72mN/m相比，在70MPa时，数 值接近1820mN/m由于二氧化碳有可压缩性，因而具有储存能量的能力。压力降低后，气体膨 胀，提供了足够的能量，举升液体能力强。泡沫静水压力低，可减少举升液体的 能量要求，更便于返排。又因排液速度高，可携带出固体颗粒及残渣，使裂缝壁 面的地层孔隙得到彻底净化，流道畅通，从而大大提高了裂缝的导流能力。(7) 见效快效益好主要表现在：见效快：二氧化碳泡沫压裂排液速度快

15、，一般中等压裂规模， 排液时间一般只需半天时间即可投产，因此，泡沫压裂井停产时间最短；动用 设备少：由于二氧化碳能助排，不必动用抽吸或压风设备进行排液， 且泡沫压裂 用液量少，减少储罐的安装和搬移及压裂液的运输费用；增产效果好：溶解于水的二氧化碳，形成碳酸弱酸能降低地下流体的粘度，另一方面增加了溶解气驱 的能量，由流体从地层向井筒流动的基本规律是：其中，Q为原油产量，K渗透率，H)油层厚度,(2.38)巴为原油粘度从上式可知，原油粘度(已)降低50%寸，则原油产量(Q就可以提高一倍。根据美国和加拿大等一些国家的现场施工证实，泡沫压裂只要选井合适、工 艺完善均可收到显著效果，一般增产 610倍(

16、8) 压裂特点 CO泡沫液具有低滤失性及高的视粘度，是理想的前置液和携砂液，造缝 能力强，携砂性好，且与地层流体有较好的配伍性。 CO是高密度液体，其泡沫稳定性好，有较低的泵注压力。 CO压裂具有上述降粘、增能、防膨、降阻、助排等多种增油机理，具有 较好的增油效果。 CO压裂特别适合于低压、低渗透、致密、水敏性强等复杂油藏及污染严 重、含水率较低、相对稠油的油气层，新井和老井初压层效果更好 允许使用常规压裂设备。 CO2 泡沫液具有低滤失性及高的视粘度，是理想 的前置液和携砂液，造缝能力强，携砂性好，且与地层流体有较好的配伍性。 适合特殊情况的压裂要求超临界C02是指C02所处的温度和压力均超

17、过 C02的临界温度和压力。超 临界流体既不同于气体， 也不同于液体， 具有许多独特的物理化学性质。 超临界 流体具有接近液体的密度， 这赋予它很强的溶剂化能力。 同时，其粘度与气体接 近，扩散系数比液体大，具有良好的传质性能。另外，超临界流体的表面张力为 0，因此它们能进入到任何大于超临界流体分子的空间。在临界温度以下，随着 气体的不断压缩会有液相出现，然而，压缩超临界流体仅仅导致其密度的增加， 不会形成液相。 超临界流体具有部分液体的性质， 粘度低、流动性好、扩散性强、 对溶质具有较强的溶解能力，密度较大并随压力增大而增大 60。黄龙 004-x4 井施工井特点：（1）地层温度高，酸岩反应

18、速度难以控制，酸有效作用距离有限；同时高 温对工作液的各项性能提出了更高的要求 .（2）本井储层跨度大（199.3m）,射孔厚度大（92m），要实现较远距离的解堵 不仅要求有较大的用酸强度， 而且对酸液的缓速、 降滤、注酸排量都有很高要求。（ 3）本井此次酸化施工井段具有储层厚度大,储层纵向上发育不均,非均质严重（储层厚度 90.5m, 孔隙度 2.5%7.8%）的特点,难以实现均匀布酸。（4）该井经折算其地层压力系数为 0.65, 地层压力约 22.9MPa, 两者均较 低,因此酸化施工后排液存在较大困难。网上资料，长庆石油报打入外部施工市场靠什么？井下处的营销方式是用生动的案例说服人， 用明 显的效果打动人。8月26日，长庆井下处与延长油矿又签订了利用 Co2泡沫增 能压裂技术改造 6 口浅油层井的施工合同，这种营销方式起到关键作用。井下处在市场开发中， 将有魅力、有说服力的营销方式融入到开拓市场方面， 见到了明显效果。 在打入延长油矿工程技术特点 “说服会 ”上，井下处利用多媒体 为客户带来了改造低渗透油田有关的压裂工程技术。 结合延长地层特点， 介绍