大慶油田應用CO2壓裂技術的前景分析

陶澤俊(大慶鉆探工程公司壓裂分公司壓裂八隊，吉林 松原 138000)

0 引言

根據大慶油田的實際開采狀況，從油田的開采工作流程與開采技術工藝進行分析，發現在油田開采過程中存在諸多問題，造成壓裂液難以排出地面，對儲層產生較大影響，不利于石油開采工作的開展。因此，在大慶油田開采期間，工作人員要靈活運用相關的開采技術，減少壓裂液對底層的傷害，完善自噴、返排的流程，對地層起到有效的保護作用，為優化大慶油田開采結構做出貢獻。

1 關于CO2壓裂技術的概述

1.1 CO2壓裂技術壓裂機理

CO2壓裂技術是指利用液態性質的CO2與凝膠壓裂液進行混合，期間加入表面活性劑和穩定劑，形成以CO2為核心、水為重要組成部分的乳狀液體，以此代替傳統的石油開采壓裂液，待CO2壓裂液進入泵井筒后，CO2與凝膠產生化學反應形成泡沫，通過炮眼進入油層內部，進而完成油井壓裂工作，保證油田開采工作順利進行。CO2壓裂技術具備壓裂液的基本條件，能夠在改善水力壓裂情況的前提下，實現對開采現場的有效控制，形成具備高導流能力的支撐縫隙，主要成分包括氣相、液相、發泡劑以及添加劑，將70%～95%氣態的CO2與15%～20%的甲醇相結合，利用高質量CO2與原油進行一定比例的配制，降低石油開采工作的難度，發泡劑具備具備耐高溫、穩定性好、適用性強的特點，結合添加劑起到降阻、殺菌、穩定油田的作用，便于相關技術人員進行石油開采[1]。

1.2 CO2壓裂技術的特點及優勢

CO2壓裂技術因其在油田開采工作中的實際應用效果好，在油田開采領域得到廣泛傳播和普及，基本實現油田開采科學化，該技術在應用期間的主要特點表現在以下幾個方面：

第一，CO2壓裂技術在使用期間能夠降低液體進入油層的幾率，依靠CO2增加產能、加速返排的特點，提高排液速度和質量，緩解石油開采工作中壓裂液對油氣層產生的壓力，提高原油產量；

第二，CO2壓裂技術在進行壓裂工作期間，混合液具有粘度高、攜砂性能好的特點，有利于提高油田開采工作的效率，促進石油產量的提升；

第三，CO2為弱酸性氣體，在使用過程中能多地層黏土膨脹情況進行科學控制，避免出現膨脹過度的現象；

第四，CO2氣體因具備較強的溶解性特點，對泡沫壓裂液接口產生明顯的范圍擴張，有助于提升油田壓裂液的穩定性。

1.3 壓裂選井選層的基本原則

結合對CO2氣體基本性質的分析，將CO2壓裂技術運用到大慶油田開采工作中，能夠有效緩解水敏性地層壓力，提升其滲水性能，起到延長油田儲層的作用，水敏性地層因壓力系數較低、能量不足特點，容易出現嚴重的石油資源虧空，導致壓裂液難以返排的情況，因此必須根據CO2壓裂技術的實施標準，制定相應的油田開采改造措施，落實石油開采工作。在開展相關工作期間，需要在壓裂環節進行選井和選層工作，具體工作落實期間必須遵循以下基本原則：

第一，針對水敏性較為嚴重的油氣層，要遵循CO2壓裂技術的穩定性，增加油田體系自由能量，由高向低地轉變自由能的狀態，利用泡沫中液體重力作用和邊界引力作用，控制油田表面氣體的蒸發，進而提升油氣層的穩定性；

第二，針對常規壓裂效果較差的儲層，因其黏土礦物質成分和含量較高，開采過程中存在遇水膨脹的現象，導致骨架破壞，造成遷移威脅，因此，必須遵循粘度與流變相結合的原則，利用CO2壓裂技術，將泡沫壓裂粘度與流變性能形成統一，增加泡沫液相的粘度，提升其穩定性和安全性；

第三，針對氣藏存水造成油氣層產油量降低的問題，必須嚴格遵循氣藏施工相關性原則，對油氣層的儲油量進行綜合評定，加強對石油開采工作的管理，堅持氣藏與油氣層相關聯，利用CO2壓裂技術將氣藏內部水分排出，進一步控制氣藏存水情況，提高施工人員對油氣層石油開采的工作效率和質量，穩定大慶油田石油開采工作[2]。

1.4 油田開發地質特征

大慶油田具備石油資源豐富、儲油量大、可開發利用效率高的特點，在地質開采方面相較其他油田具有明顯的優勢，在原油開采過程中，伴隨著大慶油田地質環境和地理條件的改變，石油開采難度逐漸加大，技術施工人員開采工作效果不佳，影響油田石油開采的進度，導致技術人員不得不研發新型的油井壓裂技術，以便適應當前油田地質發展狀況。

2 大慶油田CO2壓裂技術發展現狀

大慶油田是我國基礎油田之一，我國大部分的石油均由大慶產出，油田開采技術成為推動石油開采的關鍵因素。從上世紀末開始，大慶油田開始致力于探索和研究油田開采壓裂技術工作，在多年研究和探索過程中，逐漸形成以“恒定內相”為核心的CO2壓裂技術，在應用過程中不斷提升CO2壓裂技術的實施效果，完善配套的壓裂技術配套體系及相關壓裂工具體系，進一步擴大CO2壓裂技術的實際應用范圍，改善大慶油田的開采環境，保護原油不受其他環境和地質因素影響，出現原油開采難度大、安全性能差的現象。

近年來，大慶油田在開采石油過程中，由于開采設備老化、故障等問題，CO2壓裂技術在應用期間無法發揮其對石油開采工作的推動作用，導致石油開采速度緩慢，油井、氣井的開采情況不容樂觀。因此，在石油開采工作開展期間，相關施工人員要對CO2壓裂技術進行深入了解，根據該技術的基本應用原則進行工作，提高原油的開采數量和效率，全面提升油田的開采質量[3]。

2.1 大慶油田的核心開采技術

大慶油田在進行技術研發和使用期間，根據油井壓裂環境和施工排量，針對CO2壓裂液的摩阻能力展開分析，利用“恒定內相”方法對石油開采工作進行規范，在具體施工過程中，將水基液作為外相，將CO2作為內相，控制氣體和液體的實際數值，在降低CO2泡沫濃度的同時觀察氣體流量，控制摩阻和泵壓升高，綜合泡沫壓裂液流變性和過濾性，形成完整的施工對比參數，指導油田工作人員進行石油開采工作。

2.2 CO2壓裂技術優化設計與開采壓力分析

2.2.1 CO2壓裂技術壓裂設計

大慶油田在開采工作中，CO2壓裂技術研發初期，技術人員針對壓裂問題進行科學設計，重點關注泡沫質量、施工排量以及支撐劑濃度這三個主要參數，同時對CO2壓裂技術應用流程進行優化設計，采用優化模擬的技術形式，提升CO2壓裂技術設計的科學性。

首先，泡沫質量溫度和壓力確定的條件下，泡沫液體中的氣體體積與泡沫體積之間形成泡沫質量比，在應用CO2壓裂技術期間，保證泡沫質量在60%～80%之間即為理想泡沫，技術設計人員要對油田壓裂環節進行研究，根據石油開采現場壓裂施工情況，排除CO2罐車容量和CO2氣體注泵設備運行能力對開采工作的影響，使得CO2壓裂技術具備良好的適用性，同時，技術人員要對施工排量進行控制，綜合考慮影響施工排量的因素，確保在溫度和壓力不變的情況下，油井底部排量大于地面CO2氣體排量與壓裂液排量之和。

其次，技術人員要科學控制支撐劑濃度，利用CO2將油井底部裂縫中支撐劑濃度進行稀釋，確定裂縫鋪砂濃度，保證支撐縫隙較窄，其具體優化工作從以下三方面開展：恒定內相，通過加砂降低泡沫質量，平衡支撐劑增加量與CO2氣體減少量；恒定泡沫質量，在支撐劑濃度增加的條件下，降低液體和CO2氣體的排量，確保泡沫質量不變；恒定井底總排量，使得氣相不變，支撐劑濃度增加，CO2氣體排量不變，泡沫質量提升。

最后，技術人員要對CO2壓裂技術設計進行模擬實驗，一方面根據地面氣體、液體排量以及支撐劑濃度計算出油井底部的泡沫排量，另一方面通過泡沫質量和支撐劑濃度計算出凍膠液排量和CO2氣體排量以及地面支撐劑濃度。

2.2.2 開采壓力分析

油田開采期間，應用CO2壓裂技術，相關技術人員要對該技術進行石油開采的具體工作流程進行科學規劃，分析油田的開采壓力，監測壓裂液凍膠的摩阻情況，探究支撐劑濃度與油井壓裂凍膠液的關系，完善現場監測的全過程，在固定的開采壓力下，靈活調整CO2壓裂技術的實際應用方式，提高油田開采工作的安全性[4]。

2.3 CO2壓裂技術在大慶油田中的重要作用

2.3.1 現場應用效果

以大慶油田的部分油井開采工作為例，將CO2壓裂技術應用于油田開采進程中，根據石油的開采狀況和質量結果分析得出，平均每口油井的泡沫壓裂質量為55%～85%，壓裂液返排率達到78%左右，單井開采加砂量在20m3，泡沫壓裂品質為60%～73%，入井量為158m3，CO2壓裂技術在應用期間產生較為良好的應用結果，有效提升了油井的增產能力。

2.3.2 經濟效益

大慶油田在進行石油開采期間，利用CO2壓裂技術，將CO2氣體進行壓裂試驗，一方面，應用CO2壓裂技術能夠起到見效快的作用，提升排液速度，加速投產和停產進程，提高石油開采效率，縮短工作時間，同時，利用CO2壓裂技術能夠減少開采設備的使用，有效精簡石油開采工作流程，降低石油開采工作的設備運輸和使用成本，達到節約開采資金的作用；另一方面，應用CO2壓裂技術能夠起到增產效果，利用CO2溶于水的特性，有效降低地層流體的粘度，增強氣驅的溶解能力，穩定流體從地層向油井流動的速度，促進產油效率的穩定提升。據此分析，CO2壓裂技術在應用過程中，雖然在經費投入方面相較傳統的壓裂方式投入較大，但按照應用該技術后石油開采的數量和質量分析，大大提升了大慶油田的開采效率，相同時間內產出的油量遠遠高于傳統方式的開采量，進而獲得巨大的收益，提升油田的經濟效益，為我國石油企業提供新的利益增長點。

3 結語

綜上所述，CO2壓裂技術推動大慶油田開采工作向科學化、規范化方向發展，在未來油田開采方面仍舊存在巨大的應用和發展潛力。我國的CO2壓裂技術與世界先進水平相比還有很多差距，應針對存在的問題，繼續進行技術改進，不斷完善大慶油田的開采工作，推進我國油田開采技術的發展。