CO2干法加砂压裂技术及其现场试验情况分析

[摘 要]本文就CO2干法加砂压裂技术压裂机理并结合2013年8月份在长庆油气田xx-xx井的现场试验情况，分析该技术推广应用存在的问题，总结了在xx-xx井压裂试验过程中的不足和取得的经验，为以后该技术的发展提供现场经验指导。

[关键词]CO2干法加砂压裂 密闭混砂现场试验

中图分类号： 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）24-0049-01

一、CO2干法加砂压裂技术介绍

1.压裂原理

CO2干法加砂压裂是以液态CO2作为压裂液，代替常规瓜胶基液，以人造陶粒为支撑剂，压裂过程中二氧化碳在地面及井筒内的状态为液态，由液态CO2 通过密闭混砂装置携带支撑剂进入地层。受到井底较高温度的影响后，液态CO2气化，放喷过程中温度大于31.1℃，压力小于7.38MPa时以气体状态从地层中返排出来，同时控制放喷排量，使支撑剂留在地层中形成具有高导流能力的支撑裂缝。

2.CO2干法加砂压裂技术的特点：

采用专用的CO2密闭运输车，CO2可以运输和储存在施工现场，使用专用设备将液态CO2与支撑剂按照一定比例混合后由压裂车泵入地层，就可以完成压裂作业。施工完成后，在地层温度影响下（温度远大于31.1℃），形态由液体转换为气体，几乎可以达到全部返排出地面而不会对储层造成由常规压裂造成的水相伤害。

但是CO2的粘度较低，通过加入CO2提粘剂，提高了其在液体状态下的携砂性能，在实验室对CO2提粘后的粘度进行了测定，提粘后的CO2粘度可稳定在4～6mPa.s，相比提粘前的粘度值有了一定提高。

此项技术采用无液相压裂工艺，避免了常规压裂水敏、水锁伤害现象的发生；反排无残渣遗留，将储层伤害降到最低；施工后不需要进行抽汲作业，可迅速返排。

二、2013年在长庆油气田××-××井现场进行试验

1.密闭混砂装置简图

2.高低压管线连接要求

（1）检查所有高压元件（管线、旋塞、单流阀、三通）是否完好，检查所有高、低压密封胶圈，并在使用前用-20#柴油浸泡；

（2）提前检查、标校各安全阀，确保灵活可靠；

（3）所有连接件丝扣都必须清洁干净，内部无杂物和残留液体，并用-20#柴油进行清洁。

（4）压裂泵的液力端上水和排水室提前进行清洁并确保内部干燥，无任何水分和杂质存在。

（5）高低压管线必须使用安全索捆绑，并打地锚固定。

（6）低压供液管线两根以上连接时在最低处应安装放压短节。

（7）管线连接好后必须根据设计压力，由液氮泵车试压至合格。

三、施工过程分析

对CO2干法加砂现场实验情况分析，施工相对顺利，施工压力43.1-25.6MPa，入地总液量254.1m3，平均砂比3.48%，累计 加入支撑剂2.8m3。

针对XX-XX井进行的CO2干法加砂压裂试验取得的成功，分析其主要原因如下：

1）总结并借鉴了上次实验的经验，对密闭混砂装置的电动控制系统进行了改进，输砂过程相对比较平稳，没有出现高砂比突然进入供液管线造成管路堵塞的情况，在施工结束后，没有发现压裂车液力端上液室有大量砂子沉积的现象；

2）虽然上液管线连接过长（施工最理想上液管线连接长度在6-10m之间），但我们采用由液氮泵车向储罐和槽车内增压的方法，提高了液体CO2的流动能力，并对多个低压分配器进行并联，尽量的使各个储罐和槽车的液面高度保持基本一致，最大限度的保证了向增压泵车向压裂车供液的连续性。

3）施工前进行常规电缆射孔，提前打开地层，并在施工开始后向井筒内注入了一定量的胍胶基液协助压开地层，使后面注入的的液态CO2在进入到地层时压力不会过高，给后续携砂液顺利进入地层创造了良好条件。

4）实验前进行的施工分析较为全面，现场各个岗位、人员配合、沟通到位，针对出现的问题及时采取了正确的解决方法。

5）由于液态CO2摩擦阻力较高，液相上液管线连接长短差距较大，而且CO2槽车使用的是2"液相管线，液体流动更加困难，虽然有液氮泵车进行增压，在管线内液体流速依然存在差距，造成外雇增压泵车供液不足，不得已降低了施工排量，从而直接影响了支撑剂的顺利加入。

6）CO2提粘剂的注入和常规的压裂施工注入交联剂不同，排量由于施工排量的改变而难以控制，一定程度上影响了液体的携砂性能。

7）注入前置液阶段井筒内温度较高，液态CO2进入井筒易形成少量干冰，产生的干冰块随液体孔眼聚集而影响加砂。

8）两台CO2增压泵车在施工现场的配合存在一些问题，不但两台设备的机械性能不同，而且人员的操作方法和个人习惯的差异都会影响施工顺利进行。

四、结论及建议

1.CO2具有一定的造缝能力，但是粘度较低，携砂性能不好，要实现提粘剂的精确注入存在困难。

2.密闭混砂装置和增压泵车的性能有待进一步提高。

3.施工过程中真实砂比检测较为困难，难以对液态CO2携砂情况进行实时监测。

4.CO2施工自动化控制程度不高，排量控制比较困难，人员频繁进入高压区进行操作，风险较大。

5.统一CO2增压泵车的吸入和排出管线，增加管路的通过性，降低液体摩擦阻力，使用调节分离器和循环管线上的阀门大小来控制CO2流量，保证液态CO2的供给排量而减少沉砂概率。