[发明专利]一种提高超临界二氧化碳干法压裂效果的优化设计方法

说明书

本发明提供一种提高超临界二氧化碳干法压裂效果的优化设计方法，其通过研发、优选更合适的增粘剂，提升超临界CO₂压裂液体系的流变性、携砂性、降阻性、降滤失性等性能；同时该增粘剂还可以大幅度提高压裂液体系粘度；该方法还通过优选适合的超临界CO₂压裂所用支撑剂材料，进一步提高压裂施工的铺砂程度，增强裂缝导流能力；该方法还通过优选密闭混砂装置，提升其容积性能，满足现场压裂施工砂量要求；该方法还通过优化施工参数和注入方式等，在保证改造效果的同时，逐步提高砂比和CO₂利用率，以对该压裂工艺进行进一步优化、调整，尽可能避免地质伤害，建立深度沟通，扩大波及体积，强化裂缝支撑，提升超临界二氧化碳干法压裂改造效果。

技术领域

本发明涉及一种提高超临界二氧化碳干法压裂效果的优化设计方法，属于石油开采技术领域。

背景技术

在石油行业兴起的超临界流体应用案例中，超临界CO₂压裂液的应用已逐步得到石油天然气行业技术人员的认可，并根据其使用方式、规模的不同，形成了以下几种优缺点各异的液态CO₂压裂工艺。

(1)超临界CO₂蓄能前置压裂工艺，该工艺前置小规模CO₂，折算CO₂质量比为10-20％，其优势在于能够增加地层能量，降低压裂液滤失、促进压裂液快速返排，降低伤害；其缺点在于前置CO₂规模小，波及范围小，且无法避免水基压裂液对储层及支撑裂缝的伤害。

(2)超临界CO₂全程伴注压裂工艺，该工艺采用全程注入CO₂，CO₂质量比为30-50％，其优势在于能够降低水基压裂液滤失，促进返排；其缺点在于超临界CO₂规模小，波及范围小，且无法避免水基压裂液对储层及支撑裂缝的伤害；该工艺主要应用于低压油气藏，弱水敏储层，以提高压裂液返排率为主。

(3)超临界CO₂泡沫压裂工艺，该工艺采用全程注入CO₂，CO₂质量比为50-70％，其优势在于能够降低压裂液滤失、增强造缝能力、促进压裂液快速返排；其缺点在于无法避免水基压裂液对储层及支撑裂缝的伤害；该工艺主要应用于低压油气藏，中-强水敏储层，以减小滤失、减小污染。

(4)超临界CO₂压裂前置+水基携砂压裂工艺，其优势在于能够增加地层能量，降低滤失；同时，由于CO₂规模较大，波及范围较大，且对形成复杂裂缝增大改造体积有利，水基压裂液(交联冻胶)携砂浓度高且量大，有利于形成高导流稳定裂缝；其缺点在于无法避免水基压裂液对储层及支撑裂缝的伤害；该工艺主要应用于致密储层，低压油气藏，强水敏、强水锁储层。

(5)超临界CO₂干法无支撑压裂工艺，该工艺采用全程注入CO₂，CO₂质量比为100％，其优势在于超临界CO₂规模大，波及范围大，改造体积大且压裂形成以剪切缝为主的复杂裂缝，导流能力较高；其缺点在于无裂缝骨架支撑，地层应力敏感及生产时间延长，裂缝闭合且导流能力下降，产量递减快。

(6)超临界CO₂干法加砂压裂工艺，其优势在于超临界CO₂规模大，波及范围大，改造体积大且压裂形成以剪切缝为主的复杂裂缝，且得到有效支撑，形成的裂缝导流能力具有长期稳定性；其缺点在于对设备要求高，加砂存在砂堵风险；该工艺主要应用于低压油气藏，强水敏、强水锁储层。