[發明專利]頁巖氣井液態CO2壓裂工藝

有效

• 申請號: 201210301134.8
• 申請日: 2012-08-23
• 公開（公告）號: CN102852508A
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發明（設計）人: 王香增;高瑞民;吳金橋;梁小兵;張軍濤;高志亮;申峰
• 申請（專利權）人: 陜西延長石油（集團）有限責任公司研究院
• 主分類號: E21B43/267
• 分類號: E21B43/267
• 代理公司: 西安吉盛專利代理有限責任公司 61108
• 代理人: 張培勛

技術領域

本發明涉及頁巖氣開采技術領域，是頁巖氣井液態CO₂壓裂工藝。?

背景技術

頁巖氣是指主體上以吸附或游離狀態存在于暗色泥巖、高碳泥巖、頁巖及粉砂質巖類夾層中的天然氣。與常規天然氣藏不同，頁巖既是天然氣生成的源巖，也是聚集和保存天然氣的儲層和蓋層。由于具有低孔、超低滲透的特點，幾乎所有的頁巖氣井都需進行壓裂改造才能開采出來。目前頁巖氣井主要采用大型滑溜水壓裂工藝，使用的滑溜水壓裂液主要由清水、粘土穩定劑、表面活性劑、殺菌劑、降阻劑等組成，單級壓裂用水量在2000方以上，對于水平井多級壓裂，用水量則達到上萬方。因此，對于頁巖氣井大型滑溜水壓裂工藝，一方面需要消耗大量的水資源，同時壓裂后返排的壓裂液需要凈化處理，對環境有潛在危害；另一方面頁巖氣儲層含有大量的粘土礦物，特別是陸相頁巖氣儲層，粘土礦物含量甚至超過60%，大量水進入儲層后會造成粘土礦物膨脹、分散運移，導致滲透率降低、孔隙吼道堵塞，影響到最終的增產改造效果。?

發明內容

本發明的目的是提供一種頁巖氣井液態CO₂壓裂工藝，實現了返排快、投產周期短，對頁巖氣儲層基本無傷害。?

本發明的技術方案是頁巖氣井液態CO₂壓裂工藝，它在施工時需要配備壓裂泵車、密閉混砂車、CO₂增壓泵車、儀表車、壓裂管匯車、CO₂槽車和CO₂儲罐，所述的壓裂管匯車配有低壓管匯和高壓管匯,儀表車配有監控儀表，其特征是：該方法按照如下的步驟進行：?

步驟1，將若干CO₂槽車和CO₂儲罐并聯,然后依次與CO₂增壓泵車、密閉混砂車、壓裂泵車導通，壓裂泵車與井口的噴放管線導通，儀表車與上述車輛導通監控工作狀態；所有的車輛都通過壓裂管匯車配備的低壓管匯和高壓管匯導通；

步驟2，試壓；對高壓管線、井口試泵及低壓供液管線試壓，試壓結果符合要求繼續進行下面步驟；

步驟3，預前置酸處理；采用700型水泥車或一臺壓裂泵車排擠酸液，浸泡射孔段，關井30分鐘；

步驟4，液態CO₂壓裂施工；關井結束后，重新起泵，注入液態CO₂破裂地層、延伸裂縫，然后打開密閉混砂設備注入支撐劑；支撐劑加完后，進行頂替，直到支撐劑剛好完全進入地層，停泵；

步驟5，壓后關井；壓裂施工結束后，關井2至24小時；

步驟6，壓后放噴返排，采用3毫米、5毫米以及8毫米的油嘴控制放噴速度，防止CO₂返排過快而吐砂；開井放噴初期依次采用3毫米油嘴放噴4小時、5毫米油嘴放噴2小時、8毫米放噴1小時，然后敞放，采用CO₂監測儀監測出口CO₂濃度變化并隨時點火檢測是否可燃，當CO₂濃度低于3.0%時，可視為返排完成；返排完成后整個CO₂壓裂工藝結束。

根據工藝需要，在步驟1和步驟2之間還可以加入預冷支撐劑步驟，預冷支撐劑是指將支撐劑裝入密閉混砂罐中，并注入液態CO₂預冷。?

根據工藝需要，在步驟2和步驟3之間還可以加入低替坐封步驟，低替坐封是指采用機械封隔油管注入，即采用低排量坐封。?

在施工過程中，采用如下壓裂管柱實現：?

（1）當井深小于1000米時，采用3.5英寸油管注入；

（2）當井深大于1000米時，采用4.5英寸或5.5英寸光套管注入；且當井深小于1500米時，使用J55綱級套管；當井深大于1500米且小于3000米時，采用N80鋼級套管；當井深大于3000米時，采用P110鋼級套管；

（3）采用5.5英寸套管與2.375英寸油管或5.5英寸套管與2.875英寸油管的油套環空方式注入。

壓裂施工參數如下：?

（1）施工排量：1.0～10.0m³/min，典型排量4.0～8.0m³/min；

（2）前置液比例：10～50%，典型比例20～30%；

（3）支撐劑類型：石英砂或陶粒，粒徑80/100目、40/70目或20/40目，主要使用40/70目支撐劑；

（4）加砂濃度：50～500kg/m³，典型濃度100～200kg/m³。