超临界二氧化碳压裂液体系研究

摘要

随着我国低渗和超低渗油气田的开发规模逐年加大，超临界二氧化碳压裂技术由于其得天独厚的优势，得到了广泛的关注。然而，超临界二氧化碳压裂液由于粘度低，导致携砂性能差，滤失严重等问题，因此研究具有高粘度的超临界二氧化碳压裂液体系是一项亟待解决的课题。本文针对传统超临界二氧化碳压裂液粘度低的特点，通过加入化学添加剂增大体系粘度，从而得到具有良好性能的超临界二氧化碳压裂液体系。 助溶剂与增粘剂对超临界二氧化碳压裂液体系粘度至关重要。在温度为42 ℃条件下，对增粘剂体系进行选择。超临界二氧化碳压裂液助溶剂与增粘剂进行筛选、优化，可以得到溶解性能好，增粘效果优的超临界二氧化碳压裂液体系。通过对助溶剂的溶解性能评价，增粘剂与助溶剂的配伍性评价，可以筛选出几组备选的增粘剂体系。对增粘剂体系在超临界二氧化碳溶液中的溶解性能评价后，初步筛选出性能良好的增粘剂体系：TH-1/ CS-2与TH-3/ CS-4。对体系的最低溶解压力评价以及粘度测试结果分析可知：不同配比的TH-1/ CS-2体系，最低溶解压力介于8.0 MPa与13.5 MPa之间，压力为20 MPa时，粘度介于0.19 mPa·s与0.47 mPa·s之间；不同配比的TH-3/ CS-4体系，最低溶解压力介于12.2 MPa与22.5 MPa之间，压力为20 MPa时，粘度介于0.50mPa·s与1.43 mPa·s之间。对比相同条件下超临界二氧化碳粘度 0.04mPa·s，可知筛选出的体系有很好的增粘性能。通过实验结果分析，可以筛选优化出TH-3/CS-4作为增粘剂体系的超临界二氧化碳压裂液体系。 下一步，对增粘体系作用机理进行研究，借助先进的分子动力学模拟技术，明确超临界二氧化碳压裂液体系中助溶剂的作用机理以及增粘剂的作用机理。超临界二氧化碳体系密度与溶解度参数模拟结果表明，超临界二氧化碳体系密度随压力升高而增大，溶解度参数随着压力升高而增大，溶解度参数随着密度的增加而增大且呈线性增大。超临界二氧化碳压裂液体系分子动力学模拟结果表明，温度为315 K，压力为20 MPa时，CS-4含量与TH-3含量对超临界二氧化碳压裂液体系密度基本没有影响。CS-4含量上升体系溶解度参数增大，CS-4可以明显增强体系溶解能力。TH-3在超临界二氧化碳压裂液体系中主要起到增粘的作用，TH-3含量越高体系粘度越大。 最后，对优选出的超临界二氧化碳压裂液体系进行性能评价，主要包括以下方面：携砂性能、滤失性、岩心伤害、残渣含量。研究表明，超临界二氧化碳压裂液体系作为低渗超低渗储层压裂液具有良好的性能。与传统超临界二氧化碳压裂液相比，支撑剂沉降速率明显降低，携砂性能得到改善；滤失系数为0.88 m/min1/2，明显低于超临界二氧化碳的滤失系数3.38 m/min1/2，滤失性得到明显改善；低渗透率岩心的岩心渗透率损害性能评价结果表明，岩心伤害率低于20%，具有超低的岩心渗透率损害率；体系中没有固体颗粒残留，无残渣。超临界二氧化碳压裂液的系列性能评价结果分析表明，本文所研究的超临界二氧化碳压裂液是一种针对低渗超低渗储层，性能良好的压裂液。

目录

第一个书签之前