二氧化碳泡沫压裂的基本原理分析

付文耀1 王博2 刘亭3 东野升富3 颜廷涧4

1. 长庆油田分公司第十二采油厂 甘肃 合水 745000

2. 长庆油田分公司第十一采油厂采油工艺研究所 甘肃 庆阳 7450003. 长庆油田分公司第二采油厂工艺研究所 甘肃 庆城 745100

4. 长庆油田分公司第三采油厂 宁夏 银川 751506

摘要：国内泡沫技术研究较早，但在80年代末90年代初才将泡沫作为压裂液流体。四川石油管理局于1985年开始泡沫酸液的基础研究和泡沫酸酸化施工技术的研究，压裂中心于1990年开始N2和CO2泡沫压裂液的室内研究实验。目前为止，国内对泡沫压裂液的研究已比较成熟。

关键词：CO2 泡沫 压裂

Basic principle analysis of CO2 foam fracturing technology

Fu Wenyao，Wang Bo，Liu Ting，Do Yeshengfu，Yan Tingjian

1. No.12 Oil Production Plant，Changqing Oilfield Company，Heshui 745000，China

Abstract：Foam technology is studied earlier in China，but it is used as fracturing fluid in the late 80s and early 90s. The basic research of foam acid fluid and the construction technology of foam acidizing is began in Sichuan Petroleum Administration in 1985. The laboratory study of N2 and CO2 foam fracturing fluid is began in the fracturing center in 1990. So far，the research on foam fracturing fluid has been mature in China.

Keywords：CO2； foam； fracturing

在20世纪70年代末，德州开始使用浓度为50%二氧化碳，以提高液体流失的效率和减少水的使用。二氧化碳泡沫是在1982年开发的，第一次使用了70%的二氧化碳作为内相泡沫压裂液。到目前为止，现场效果表明，这种压裂液系统比普通凝析液和氮气泡沫压裂液效果更好。化，而毛孔内的毛孔的毛细作用也让液体的过滤发生了缓慢变化。滤失的系数数值其实受了一些别的影响：第一、泡沫流体自身粘度和自身地层渗透率的变化；第二、地下储层流体自身粘度数值和压缩系数数值；第三、泡沫自身形成的物理系数。在低渗透地下地层中，泡沫流体的自身过滤数值是平常的水基压裂液系数数值的好几倍。在高渗透率数值的地层中，泡沫自身对于流体的过滤系数数值其实基本上与平常的水基压裂液数值是一样的，进一步的加强泡沫流体自身粘度数值就能提供泡沫流体自身成形效果。1 泡沫的稳定性

从热力学的角度来看，泡沫的形成增加了系统的表面积，从而增加了系统的自由能，系统自发地从一个更高的自由能态转化为更低的自由能。与此同时，由于重力作用和边界的作用而产生的液体在泡沫中继续释放，再加上液体膜表面的蒸发继续稀薄，最终导致泡沫破裂。因此，泡沫液是一个不稳定的系统。5 助排的能力

泡沫液具有良好的能力来排，它只能用泡沫举动能迅速彻底流失，不吸或气举的需要，主要是因为：1）泡沫流体压力柱压力。2）骨折，被压缩在高压条件下的二氧化碳，储存能量的施工结束后，裂缝压力减小，CO2的快速扩张，CO2很低，常规水基压裂液30 ~相当于50%。（3）CO2泡沫液界面张力很低，仅相当于20%～30%的水，减少了压裂液在回流过程中的毛细排水力，提高了助排能力。2 泡沫粘度和流变特性

泡沫的粘度比气液两相流体的粘度要高，这取决于液相的性质和泡沫的质量。高质量泡沫，泡沫越密，摩擦阻力越大，粘度越高，泡沫粘度的75%~80%，泡沫粘度达到最大值。增加液体的粘度不仅增加了泡沫的稳定性，而且增加了泡沫的粘度。3 携带砂能力

除了传统的水力压裂液的粘弹性效应外，还可以防止颗粒的纵向运动，而泡沫也有一个微小的颗粒结构，可以被封装、支持和维护，并与支撑剂的粒子泡沫流体一起移动到一个特定的位置。只有当支撑支撑剂的泡沫严重变形或泡沫的稳定性非常差的时候，支撑剂才会下沉，而通道是在泡沫之间形成的。6 结束语

在压裂过程中，明显受温度、压力的CO2相变化，对低温液体主要在地面和井筒；在底部或底部的裂缝周围温度受液体从液体到气体的影响裂缝的压力和表现出的超临界压裂泡沫流体的特性。它受压力、温度、时间和化学添加剂的影响。4 滤波器的损耗特性

由于气液两相结构与气液相互作用的界面张力，泡沫液具有良好的过滤损耗。在同样前提下，泡沫液的过滤系数跟传统的数值比起来，要小一些。当泡沫液进入毛孔时，需要很多能力来接触阻力，不让气泡发生不好的变参考文献

[1] 平云峰.二氧化碳泡沫压裂工艺技术研究[D].大庆：东北石油大学，2012.

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