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中国石油二氧化碳干法加砂压裂重大试验攻关纪

时间:2017-11-17 15:00来源:网络整理 作者:采集侠 点击:
中国石油二氧化碳干法加砂压裂重大试验攻关纪实

中国石油二氧化碳干法加砂压裂重大试验攻关纪

 
  二氧化碳干法加砂压裂试验现场。薛明   

  11月7日,初冬的苏里格气田寒意阵阵,经二氧化碳干法加砂压裂改造的苏东一口气井喜获单层日产2.89万立方米的无阻流量,远高出同井场其余8口常规压裂、多层改造井的产量。

  至此,我国首个成功运用二氧化碳干法加砂压裂技术、由集团公司科技管理部主导、川庆钻探公司及所属长庆井下和钻采院联手攻关、长庆油田苏里格研究中心强力支撑的重大试验项目,历经3年艰难攻关,完美收官。

  无水压裂提产减排

  我国非常规油气资源储量丰富。目前,开发的主要手段是大规模水力压裂改造,用水量巨大。同时,压裂施工后,大量的返排液进入储液灌,需进行无害化处理,技术难度大、处理成本高、环保风险大。二氧化碳用于压裂改造,可实现真正的无水压裂,大大节约水资源,提高排液速度和返排率,减少液体对油气层的伤害而提高产量。

  因此,研究和发展无水压裂技术,将为油气资源开发提供新的技术手段,不仅对我国非常规油气资源的可持续开发具有重大意义,而且也实现了工业排放二氧化碳的有效利用,对碳减排有着重要意义。

  川庆钻探钻采院和长庆井下成立联合项目组,选定二氧化碳干法加砂压裂技术重点攻关,先后在4口井上进行先导性试验,积累了一定的先期经验。

  2014年年底,集团公司科技管理部将二氧化碳干法加砂压裂技术确定为2015至2017年度集团公司五项重大现场试验项目之一,并选定川庆钻探长庆井下技术作业公司及钻采院长庆分院联手开展攻关试验,并建成国内第一个专门用于二氧化碳压裂的实验室。

  二氧化碳干法加砂压裂技术相较于二氧化碳泡沫压裂技术,最大的不同在于泡沫压裂只是在水基压裂过程中加注部分二氧化碳进行增能,以提高改造效果。而二氧化碳干法加砂压裂则采用100%纯液态二氧化碳代替常规水基压裂液进入地层进行造缝和挟砂,是一种正在不断完善的无水压裂技术。

  自主研发攻克技术难题

  “从最初摸着石头过河到走进试验场,从当初加砂量2.8立方米的磕磕绊绊,到目前的25立方米,从简单工艺的复杂组合到复杂工艺的简约化集成,从逐步完善到多次刷新国内纪录,这项试验带给我们的挑战和喜悦都是巨大的。”作为二氧化碳干法加砂压裂现场施工总指挥的长庆井下公司压裂大队负责人詹勇说。

  这是一项难度极高的技术挑战与攻关,设备配套和工艺技术没有经验可循,完全靠自己摸索。“液态二氧化碳摩阻高、挟砂性能非常差,提黏剂一度成为制约攻关的最大瓶颈。”钻采工程院压裂所专家李勇试制成功新型二氧化碳专用增黏剂,一举攻克这一技术难题,为后续试验注入了强心剂。

  项目组相继研发了4代二氧化碳密闭混砂装置和新型氮气增压装置,同时配套新型二氧化碳储液装备、二氧化碳压裂施工数据采集一体化技术及新型提黏剂体系,解决了二氧化碳干法加砂压裂施工排量稳定性差、带压混砂难、液态二氧化碳挟砂性能差等世界难题,实现了二氧化碳干法加砂压裂由单井单层到单井多层、油管注入到油套同注+环空加砂压裂等多种施工方式。

  同时,施工采用高压流程远程控制、一体化数据采集、微地震裂缝监测效果诊断等技术手段,解决了二氧化碳施工风险区域多、施工作业关键参数高度分散等难题,不断优化生产组织,破解实施成本高、作业周期长等规模化应用瓶颈,建立了完整的二氧化碳作业工艺技术规范、设计方法、压裂施工作业标准及风险管控体系。

  与常规水基压裂相比,二氧化碳干法压裂对地层零伤害,节约了大量水资源,增产效果显著,对于非常规油气储层清洁、高效开发意义深远,具有广阔的应用前景。

  现场试验效果显著

  “在国外技术封锁背景下,我们经过3年14井次的现场先导试验和自主创新,为二氧化碳干法加砂压裂技术在国内规模化应用提供了理论依据和现场技术支撑,在致密砂岩气层改造中达到了国际一流、国内领先水平。”长庆井下总经理孙虎说。

  “苏东G1-7井是该技术取得重大突破后的第三口技术验证井。该井以单井单层加砂量25立方米、最高注入砂比20%,再次刷新该项目之前创造的两项国内纪录,进一步验证了二氧化碳干法加砂压裂改造规模和效果优于苏里格气田常规水基压裂改造的同等规模和效果。”负责该项目的长庆井下工程技术发展研究中心主任兰建平介绍。

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