本發(fā)明涉及一種油氣井超臨界二氧化碳非密閉加砂壓裂系統(tǒng)及方法，屬于油氣井壓裂技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

我國(guó)油氣資源儲(chǔ)量豐富，但由于其多為低滲甚至特低滲儲(chǔ)層，自然產(chǎn)能較低甚至基本沒(méi)有自然產(chǎn)能，油氣井一般必須經(jīng)過(guò)增產(chǎn)改造后才可進(jìn)行經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)。目前，在頁(yè)巖氣和致密油氣等油氣資源開(kāi)發(fā)中使用最多的增產(chǎn)改造措施是水力壓裂，其多以水基壓裂液作為壓裂介質(zhì)進(jìn)行壓裂。然而，水基壓裂液往往由于地下殘?jiān)鼫簟⑺i、水敏礦物膨脹等原因會(huì)對(duì)儲(chǔ)層造成傷害、影響儲(chǔ)層有效的滲流能力，且其破巖能力和作用范圍有限，從而導(dǎo)致油氣井壓裂改造效果和產(chǎn)能收益受到影響。除此之外，大量的返排液會(huì)帶來(lái)巨大的環(huán)保壓力和處理成本。

超臨界二氧化碳加砂壓裂工藝興起于20世紀(jì)80年代。相比于傳統(tǒng)的以水基壓裂液為主的壓裂工藝，超臨界二氧化碳?jí)毫丫邆淙缦聝?yōu)點(diǎn)：1)壓裂液體系無(wú)水相，完全消除水敏、水鎖傷害，尤其適用于強(qiáng)水敏、強(qiáng)水鎖儲(chǔ)層；2)超臨界二氧化碳具有極低的界面張力，受熱氣化后能夠從儲(chǔ)層中完全、迅速返出；3)壓裂液無(wú)殘?jiān)?，?duì)支撐裂縫、支撐導(dǎo)流床有較好的清潔作用，有利于保持較高的裂縫導(dǎo)流能力和較長(zhǎng)的有效裂縫長(zhǎng)度；4)二氧化碳在地層原油中具有較高的溶解度，能夠降低地層原油黏度，改善原油流動(dòng)性；5)超臨界二氧化碳具有極低的界面張力，理論上對(duì)天然氣儲(chǔ)層中吸附氣的解析具有促進(jìn)作用。這些優(yōu)勢(shì)使得超臨界二氧化碳干法壓裂成為一項(xiàng)非常有前景的油氣井增產(chǎn)改造技術(shù)。

然而，在油氣井超臨界二氧化碳加砂壓裂施工中，需要對(duì)二氧化碳相態(tài)變化過(guò)程進(jìn)行嚴(yán)格控制才能充分發(fā)揮其在改造效果上的優(yōu)勢(shì)。圖1為在二氧化碳加砂過(guò)程中，二氧化碳相態(tài)變化的過(guò)程圖。由于二氧化碳受溫度、壓力影響，相態(tài)變化極其劇烈、相態(tài)控制難度大，故通常采用密閉設(shè)備進(jìn)行實(shí)施，但也面臨著密閉設(shè)備資源緊缺、施工成本高、密閉設(shè)備施工風(fēng)險(xiǎn)高等問(wèn)題。

基于上述需求和所面臨的問(wèn)題，亟需設(shè)計(jì)出一種能夠不需要密閉設(shè)備即可以進(jìn)行的、在保證施工效果的同時(shí)又可以進(jìn)行規(guī)模推廣的超臨界二氧化碳?jí)毫训墓に嚪椒ǎ詽M(mǎn)足對(duì)油氣資源大規(guī)模經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)的需要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述的缺點(diǎn)和不足，本發(fā)明的目的在于提供一種油氣井超臨界二氧化碳非密閉式加砂壓裂方法。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種油氣井超臨界二氧化碳非密閉式加砂壓裂方法，其包括相互獨(dú)立的液態(tài)二氧化碳泵注地面流程、增稠劑加砂的地面流程，及入井混合后的加砂壓裂作業(yè)；其中，

所述液態(tài)二氧化碳泵注地面流程包括以下具體操作：

將液態(tài)二氧化碳通過(guò)二氧化碳增壓泵增壓后經(jīng)低壓管線(xiàn)輸入二氧化碳?jí)毫驯密?chē)中，再經(jīng)高壓管線(xiàn)后將其泵入井中；同時(shí)在泵注液態(tài)二氧化碳的過(guò)程中，通過(guò)在二氧化碳增壓泵上安裝比例泵按設(shè)計(jì)比例抽吸泵注增稠減阻劑，并保證該增稠減阻劑在進(jìn)入二氧化碳?jí)毫驯密?chē)前與液態(tài)二氧化碳溶解均勻；

所述增稠劑加砂的地面流程包括以下具體操作：

將加砂增稠劑與壓裂砂在混砂車(chē)中混合后，經(jīng)低壓管線(xiàn)輸入壓裂泵車(chē)中，再經(jīng)高壓管線(xiàn)將所得混合物泵入井中；

由液態(tài)二氧化碳泵注地面流程及增稠劑加砂的地面流程分別泵入井中的流體經(jīng)混合后進(jìn)行加砂壓裂作業(yè)。

優(yōu)選地，所述二氧化碳?jí)毫驯密?chē)為配備丁基橡膠密封件或金屬密封件的二氧化碳?jí)毫驯密?chē)。

優(yōu)選地，所述液態(tài)二氧化碳泵注地面流程采用的高壓管線(xiàn)的接口使用密封脂進(jìn)行密封。

優(yōu)選地，在所述液態(tài)二氧化碳泵注地面流程中需實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)排量、泵壓、溫度，以確保在泵送過(guò)程中液態(tài)二氧化碳相態(tài)連續(xù)、穩(wěn)定，避免液態(tài)二氧化碳發(fā)生氣化。

優(yōu)選地，在所述增稠劑加砂的地面流程中需通過(guò)混砂車(chē)不定時(shí)對(duì)加砂增稠劑進(jìn)行取樣檢測(cè)，以避免壓裂施工過(guò)程存在表面抽空、供液不足及懸砂能力不足的風(fēng)險(xiǎn)。進(jìn)一步優(yōu)選地，所述取樣檢測(cè)包括對(duì)所述加砂增稠劑進(jìn)行粘度、流動(dòng)性及懸砂能力的檢測(cè)。

根據(jù)本發(fā)明所述油氣井超臨界二氧化碳非密閉式加砂壓裂方法，在通過(guò)二氧化碳泵注地面流程泵注液態(tài)二氧化碳時(shí)，需全程拌注適用于超臨界二氧化碳?jí)毫训母咝г龀頊p阻劑；其中所用二氧化碳高效增稠減阻劑需要滿(mǎn)足在液態(tài)二氧化碳和超臨界二氧化碳中速溶、快速增稠減阻、抗剪切、抗高溫等要求，并且其增稠減阻性能滿(mǎn)足施工條件要求。

根據(jù)本發(fā)明所述油氣井超臨界二氧化碳非密閉式加砂壓裂方法，增稠劑加砂地面流程采用常規(guī)混砂車(chē)，利用加砂增稠劑進(jìn)行地面混砂和懸砂；所用加砂增稠劑需具有足夠的粘度和動(dòng)態(tài)懸砂性能，并且與二氧化碳混合后需要保證其懸砂性能依然可以保證加砂要求。

本發(fā)明方法的技術(shù)方案如下。

第一方面，考慮到液態(tài)二氧化碳的相態(tài)受溫度、壓力影響而發(fā)生氣化，進(jìn)而本發(fā)明采用液態(tài)二氧化碳儲(chǔ)罐/罐車(chē)→二氧化碳增壓泵→配備丁基橡膠或金屬密封件的二氧化碳?jí)毫驯密?chē)→用密封脂密封接口的高壓管線(xiàn)按順序連接井口地面流程，從而保證液態(tài)二氧化碳在入井前保持其液相穩(wěn)定。

第二方面，考慮到液態(tài)二氧化碳的摩阻較大(如圖2所示)，本發(fā)明采用適用于超臨界二氧化碳?jí)毫训脑龀頊p阻劑對(duì)二氧化碳進(jìn)行增粘減阻。在泵注液態(tài)二氧化碳同時(shí)，通過(guò)在二氧化碳增壓泵上安裝比例泵按設(shè)計(jì)比例抽吸泵注增稠減阻劑，并確保二者在進(jìn)入二氧化碳?jí)毫驯密?chē)前實(shí)現(xiàn)均勻溶解。利用增稠減阻劑在二氧化碳中速溶和快速增粘、減阻的效果來(lái)降低液態(tài)二氧化碳在泵注過(guò)程中的沿程摩阻，從而實(shí)現(xiàn)較高的二氧化碳泵注排量和縫內(nèi)凈壓力，增強(qiáng)地下壓裂流體的造縫能力。

第三方面，考慮到密閉二氧化碳?jí)毫咽┕に玫拿荛]設(shè)備資源短缺、施工風(fēng)險(xiǎn)大和施工成本高，本發(fā)明利用適用于超臨界二氧化碳?jí)毫训募由霸龀韯┎⑼ㄟ^(guò)常規(guī)混砂車(chē)進(jìn)行加砂施工。加砂增稠劑沿儲(chǔ)罐→常規(guī)混砂車(chē)→常規(guī)壓裂泵車(chē)→高壓管線(xiàn)順序連接至井口的地面流程進(jìn)行泵送。利用加砂增稠劑的粘度和優(yōu)良的懸砂能力進(jìn)行地面混砂和泵送，并利用其對(duì)二氧化碳的增稠性能進(jìn)一步保證攜砂液與二氧化碳混合后有足夠的懸砂能力，以降低沉砂、砂堵風(fēng)險(xiǎn)。

第四方面，考慮到超臨界二氧化碳?jí)毫咽┕すこ田L(fēng)險(xiǎn)大，本發(fā)明采用相互獨(dú)立的二氧化碳注入地面流程與增稠劑加砂的地面流程，這兩套獨(dú)立的地面流程分別泵注的流體入井后進(jìn)行混合。其中，一旦其中一套地面流程在施工過(guò)程中出現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)，可在不影響另一套地面流程的情況下進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)處理。

本發(fā)明還提供了一種用于實(shí)現(xiàn)上述油氣井超臨界二氧化碳非密閉加砂壓裂方法的系統(tǒng)，包括相互獨(dú)立的液態(tài)二氧化碳泵注地面設(shè)備及增稠劑加砂的地面設(shè)備；

所述液態(tài)二氧化碳泵注地面設(shè)備包括多個(gè)液態(tài)二氧化碳儲(chǔ)罐、增稠減阻劑儲(chǔ)罐、二氧化碳增壓泵及多個(gè)二氧化碳?jí)毫驯密?chē)；

所述多個(gè)液態(tài)二氧化碳儲(chǔ)罐分別通過(guò)管線(xiàn)與所述二氧化碳增壓泵的入口相連，該二氧化碳增壓泵的出口通過(guò)低壓管線(xiàn)分別與多個(gè)二氧化碳?jí)毫驯密?chē)的入口相連，該多個(gè)二氧化碳?jí)毫驯密?chē)的出口分別通過(guò)高壓管線(xiàn)與井口相連；

所述二氧化碳增壓泵上設(shè)置有比例泵，該比例泵為用于抽吸泵注增稠減阻劑儲(chǔ)罐中的增稠減阻劑的比例泵；

所述增稠劑加砂的地面設(shè)備包括多個(gè)加砂增稠劑儲(chǔ)罐、砂罐、混砂車(chē)及多個(gè)壓裂泵車(chē)；

所述砂罐通過(guò)管線(xiàn)與所述混砂車(chē)的入口相連；

所述多個(gè)加砂增稠劑儲(chǔ)罐通過(guò)管線(xiàn)與所述混砂車(chē)的入口相連，該混砂車(chē)的出口通過(guò)低壓管線(xiàn)分別與所述多個(gè)壓裂泵車(chē)的入口相連，該多個(gè)壓裂泵車(chē)的出口分別通過(guò)高壓管線(xiàn)與井口相連。

優(yōu)選地，所述二氧化碳?jí)毫驯密?chē)為配備丁基橡膠密封件或金屬密封件的二氧化碳?jí)毫驯密?chē)。

優(yōu)選地，所述液態(tài)二氧化碳泵注地面流程采用的高壓管線(xiàn)的接口使用密封脂進(jìn)行密封。

優(yōu)選地，所述液態(tài)二氧化碳泵注地面設(shè)備中的所有二氧化碳吸入管線(xiàn)上任意兩個(gè)閥門(mén)間安裝有一個(gè)安全閥和一個(gè)泄壓閥。

本發(fā)明提供的所述油氣井超臨界二氧化碳非密閉式加砂壓裂系統(tǒng)及方法，具有以下優(yōu)勢(shì)：利用相互獨(dú)立的二氧化碳地面泵注流程與地面混砂攜砂流程(增稠劑加砂的地面流程)，配合適用于超臨界二氧化碳加砂壓裂的高效增稠減阻劑和加砂增稠劑，實(shí)現(xiàn)了利用常規(guī)壓裂設(shè)備進(jìn)行超臨界二氧化碳加砂壓裂施工的目的，在滿(mǎn)足超臨界二氧化碳加砂壓裂各項(xiàng)技術(shù)需求的同時(shí)，克服了現(xiàn)有超臨界二氧化碳加砂壓裂施工必需依賴(lài)密閉設(shè)備、施工控制難度大、施工技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)大、施工成本高的劣勢(shì)，提供了一種能夠通過(guò)常規(guī)壓裂設(shè)備即可實(shí)現(xiàn)的、施工風(fēng)險(xiǎn)可控、施工難度小且施工成本較低的超臨界二氧化碳加砂壓裂施工，與此同時(shí)，提高了超臨界二氧化碳加砂壓裂技術(shù)的可推廣性。

此外，在施工二氧化碳液量相當(dāng)?shù)那闆r下，與采用傳統(tǒng)全密閉式、應(yīng)用傳統(tǒng)增稠劑的超臨界二氧化碳干法壓裂施工相比，采用本發(fā)明提供的油氣井超臨界二氧化碳非密閉式加砂壓裂工藝方法進(jìn)行壓裂施工，可以支持更高的排量、加砂量及砂比；同時(shí)，本發(fā)明的油氣井超臨界二氧化碳非密閉式加砂壓裂工藝方法可以顯著提高產(chǎn)能。

附圖說(shuō)明

圖1為現(xiàn)有超臨界二氧化碳加砂壓裂過(guò)程中二氧化碳相態(tài)的變化示意圖。

圖2為現(xiàn)有液態(tài)二氧化碳管柱流動(dòng)摩阻測(cè)試曲線(xiàn)圖。

圖3為本發(fā)明提供的油氣井超臨界二氧化碳非密閉式加砂壓裂工藝方法整體流程圖。

圖4為本發(fā)明提供的油氣井超臨界二氧化碳非密閉式加砂壓裂系統(tǒng)示意圖；其中，圖4中各項(xiàng)為：1為液態(tài)二氧化碳儲(chǔ)罐；2為二氧化碳增稠減阻劑儲(chǔ)罐；3為加砂增稠劑儲(chǔ)罐；4為液態(tài)二氧化碳連增加泵低壓軟管線(xiàn)；5為二氧化碳增稠減阻劑連比例泵低壓管線(xiàn)；6為加砂增稠劑連混砂車(chē)上水低壓管線(xiàn)；7為二氧化碳增稠減阻劑比例泵；8為液態(tài)二氧化碳增壓泵；9為常規(guī)加砂壓裂用混砂車(chē)；10為砂罐；11為液態(tài)二氧化碳泵注低壓管線(xiàn)；12為密封壓裂泵車(chē)；13為液態(tài)二氧化碳泵注高壓管線(xiàn)；14為加砂增稠劑攜砂液泵注高壓管線(xiàn)；15為常規(guī)壓裂泵車(chē)；16為加砂增稠劑攜砂液泵注低壓管線(xiàn)；17為液態(tài)二氧化碳泵注流程地面放噴管線(xiàn)；18為加砂增稠劑攜砂液泵注流程地面放噴管線(xiàn)；19為放噴閥；20為壓裂井口；21為儀表車(chē)；22為鼓風(fēng)機(jī)；23為救護(hù)車(chē)；24為消防車(chē)；25為風(fēng)向標(biāo)。

圖5為本發(fā)明應(yīng)用實(shí)例1中C低滲砂巖氣田5口不同層位的致密砂巖氣井壓前壓后產(chǎn)能對(duì)比圖。

圖6為本發(fā)明應(yīng)用實(shí)例3中O氣田15口不同層位的致密砂巖氣井壓前壓后產(chǎn)能對(duì)比圖。

圖7為本發(fā)明應(yīng)用實(shí)例4中分別對(duì)A氣田CL致密砂巖井應(yīng)用本發(fā)明工藝方法與密閉超臨界二氧化碳加砂壓裂法進(jìn)行壓裂施工的相應(yīng)壓裂參數(shù)對(duì)比圖。

圖8為本發(fā)明應(yīng)用實(shí)例4中分別對(duì)A氣田CL致密砂巖井應(yīng)用本發(fā)明工藝方法與密閉超臨界二氧化碳加砂壓裂法進(jìn)行壓裂施工，壓裂后產(chǎn)能對(duì)比圖。

圖9為本發(fā)明應(yīng)用實(shí)例5中對(duì)EF油田25區(qū)AC致密油儲(chǔ)層應(yīng)用本發(fā)明工藝方法與對(duì)EF油田38區(qū)相同層位儲(chǔ)層應(yīng)用傳統(tǒng)密閉超臨界二氧化碳法進(jìn)行壓裂施工的相應(yīng)壓裂參數(shù)對(duì)比圖。

圖10本發(fā)明應(yīng)用實(shí)例5中對(duì)EF油田25區(qū)AC致密油儲(chǔ)層應(yīng)用本發(fā)明工藝方法與對(duì)EF油田38區(qū)相同層位儲(chǔ)層應(yīng)用傳統(tǒng)密閉超臨界二氧化碳法進(jìn)行壓裂施工，壓裂后產(chǎn)能對(duì)比圖。

圖11為本發(fā)明應(yīng)用實(shí)例6中對(duì)SC氣田WY-2區(qū)LM頁(yè)巖氣儲(chǔ)層應(yīng)用本發(fā)明工藝方法與對(duì)FL氣田相同層位頁(yè)巖氣儲(chǔ)層應(yīng)用傳統(tǒng)密閉超臨界二氧化碳加砂壓裂法進(jìn)行壓裂施工的相應(yīng)壓裂參數(shù)對(duì)比圖。

圖12為本發(fā)明應(yīng)用實(shí)例6中對(duì)SC氣田WY-2區(qū)LM頁(yè)巖氣儲(chǔ)層應(yīng)用本發(fā)明工藝方法與對(duì)FL氣田相同層位頁(yè)巖氣儲(chǔ)層應(yīng)用傳統(tǒng)密閉超臨界二氧化碳加砂壓裂法進(jìn)行壓裂施工，壓裂后產(chǎn)能對(duì)比圖。

具體實(shí)施方式

為了對(duì)本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，現(xiàn)結(jié)合以下具體實(shí)施例及說(shuō)明書(shū)附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行以下詳細(xì)說(shuō)明，但不能理解為對(duì)本發(fā)明的可實(shí)施范圍的限定。

實(shí)施例1

一種油氣井超臨界二氧化碳非密閉加砂壓裂系統(tǒng)，包括相互獨(dú)立的液態(tài)二氧化碳泵注地面設(shè)備及增稠劑加砂的地面設(shè)備；

所述液態(tài)二氧化碳泵注地面設(shè)備包括多個(gè)液態(tài)二氧化碳儲(chǔ)罐、增稠減阻劑儲(chǔ)罐、二氧化碳增壓泵及多個(gè)二氧化碳?jí)毫驯密?chē)；

所述多個(gè)液態(tài)二氧化碳儲(chǔ)罐分別通過(guò)管線(xiàn)與所述二氧化碳增壓泵的入口相連，該二氧化碳增壓泵的出口通過(guò)低壓管線(xiàn)分別與多個(gè)二氧化碳?jí)毫驯密?chē)的入口相連，該多個(gè)二氧化碳?jí)毫驯密?chē)的出口分別通過(guò)高壓管線(xiàn)與井口相連；

所述二氧化碳增壓泵上設(shè)置有比例泵，該比例泵為用于抽吸泵注增稠減阻劑儲(chǔ)罐中的增稠減阻劑的比例泵；

所述增稠劑加砂的地面設(shè)備包括多個(gè)加砂增稠劑儲(chǔ)罐、砂罐、混砂車(chē)及多個(gè)壓裂泵車(chē)；

所述砂罐通過(guò)管線(xiàn)與所述混砂車(chē)的入口相連；

所述多個(gè)加砂增稠劑儲(chǔ)罐通過(guò)管線(xiàn)與所述混砂車(chē)的入口相連，該混砂車(chē)的出口通過(guò)低壓管線(xiàn)分別與所述多個(gè)壓裂泵車(chē)的入口相連，該多個(gè)壓裂泵車(chē)的出口分別通過(guò)高壓管線(xiàn)與井口相連。

所述二氧化碳?jí)毫驯密?chē)為配備丁基橡膠密封件或金屬密封件的二氧化碳?jí)毫驯密?chē)。

所述液態(tài)二氧化碳泵注地面流程采用的高壓管線(xiàn)的接口使用密封脂進(jìn)行密封。

所述液態(tài)二氧化碳泵注地面設(shè)備中的所有二氧化碳吸入管線(xiàn)上任意兩個(gè)閥門(mén)間安裝有一個(gè)安全閥和一個(gè)泄壓閥。

實(shí)施例2

本發(fā)明提供了一種油氣井超臨界二氧化碳非密閉加砂壓裂方法，該方是由壓裂設(shè)備材料準(zhǔn)備、地面設(shè)備連接、地面高壓管線(xiàn)試壓、泵注施工、停泵關(guān)井、控制返排放噴試氣六個(gè)步驟組成(如圖3所示)。其中：

(1)壓裂設(shè)備材料準(zhǔn)備：將施工所用的設(shè)備及化工材料按照設(shè)計(jì)進(jìn)行準(zhǔn)備，運(yùn)送至井場(chǎng)并按設(shè)計(jì)擺放；檢查壓裂設(shè)備，若設(shè)備存在故障隱患，則需及時(shí)修理或更換，檢驗(yàn)壓裂用化工材料性能，若性能不符合設(shè)計(jì)要求，需及時(shí)調(diào)整或更換，待設(shè)備材料檢驗(yàn)通過(guò)后，進(jìn)入流程下一步；

(2)地面管線(xiàn)和設(shè)備連接：按照?qǐng)D4所示將壓裂設(shè)備與地面高低壓管線(xiàn)進(jìn)行連接，并檢查連接方式是否正確，接口處是否嚴(yán)實(shí)，在液態(tài)二氧化碳通過(guò)的地面管線(xiàn)流程中的接口處利用密封脂進(jìn)行密封，防止在施工過(guò)程中造成液態(tài)二氧化碳刺漏，待地面管線(xiàn)和設(shè)備連接確認(rèn)正確后，進(jìn)入流程下一步；

(3)地面高壓管線(xiàn)試壓：對(duì)地面高壓管線(xiàn)進(jìn)行試壓，若試壓符合標(biāo)準(zhǔn)，則進(jìn)入流程下一步，否則需要對(duì)地面高壓管線(xiàn)進(jìn)行整改或更換，再次進(jìn)行試壓直至符合試壓標(biāo)準(zhǔn)；

(4)泵注施工：按照泵注程序進(jìn)行泵注，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)動(dòng)態(tài)施工參數(shù)并不定時(shí)的檢測(cè)二氧化碳增稠減阻劑和加砂增稠劑性能，確保壓裂泵注施工安全、順利地進(jìn)行，施工過(guò)程中若出現(xiàn)地面管線(xiàn)刺漏、砂堵等情況，則需立即停止施工進(jìn)行處理；

(5)停泵關(guān)井：在泵注執(zhí)行結(jié)束后，需停泵關(guān)井5-7天，予以地下超臨界二氧化碳在地下充分?jǐn)U散的時(shí)間；

(6)控制返排放噴試氣：拆卸壓裂地面管線(xiàn)，移除壓裂設(shè)備，拆卸壓裂井口，換以采氣樹(shù)，并通過(guò)由小到大、嚴(yán)格控制的放噴返排制度控制壓后返排，防止返排過(guò)程中由于二氧化碳?xì)饣瘎×以斐蓳p傷井筒或支撐劑回流，并在適當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)進(jìn)行點(diǎn)火試氣。

上述步驟(1)具體包括：

101.現(xiàn)場(chǎng)配備滿(mǎn)足設(shè)計(jì)液態(tài)二氧化碳、二氧化碳增稠減阻劑和加砂增稠劑用量的儲(chǔ)罐，并確保儲(chǔ)罐的溫壓條件滿(mǎn)足保存需要；

102.二氧化碳泵注地面流程中的壓裂泵車(chē)需改換丁基橡膠或金屬密封件，水馬力配備需滿(mǎn)足設(shè)計(jì)排量要求；

103.二氧化碳泵注地面流程中的高壓管線(xiàn)滿(mǎn)足承壓和抗低溫要求，并用密封脂對(duì)連接處進(jìn)行密封；

104.二氧化碳泵注地面流程中配備二氧化碳增壓泵和比例泵，排量滿(mǎn)足設(shè)計(jì)需求；

105.二氧化碳泵注地面流程中的低壓管線(xiàn)滿(mǎn)足抗低溫要求，承壓必須與增壓泵匹配；

106.二氧化碳泵注流程中的所有二氧化碳吸入管線(xiàn)上任意兩個(gè)閥門(mén)間必須安裝一個(gè)安全閥和一個(gè)泄壓閥。

上述步驟(3)具體包括：

301.二氧化碳泵注地面流程使用液態(tài)二氧化碳、液氮或?qū)Ｓ梅纼鲆哼M(jìn)行試壓若試壓過(guò)程中監(jiān)測(cè)到壓力泄露，則進(jìn)行管線(xiàn)整修或更換；

302.增稠劑加砂泵注地面流程使用清水或滑溜水進(jìn)行試壓，若試壓過(guò)程中監(jiān)測(cè)到壓力泄露，則進(jìn)行管線(xiàn)整修或更換。

上述步驟(4)具體包括：

401.按照泵注程序進(jìn)行液態(tài)二氧化碳泵注，在泵注過(guò)程中實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)排量、泵壓、溫度，確保在泵送過(guò)程中液態(tài)二氧化碳相態(tài)連續(xù)、穩(wěn)定，若發(fā)現(xiàn)液態(tài)二氧化碳發(fā)生氣化，需及時(shí)調(diào)整；

402.在泵注施工過(guò)程中，通過(guò)混砂車(chē)不定時(shí)對(duì)加砂增稠劑進(jìn)行取樣檢測(cè)，該檢測(cè)包括對(duì)加砂增稠劑進(jìn)行粘度、流動(dòng)性、懸砂能力等的檢測(cè)，避免表面抽空、供液不足、懸砂能力不足等風(fēng)險(xiǎn)；

403.實(shí)時(shí)檢測(cè)排量及泵壓，施工過(guò)程中嚴(yán)格控制施工排量和壓力，避免出現(xiàn)超壓。

本實(shí)施例提供的所述油氣井超臨界二氧化碳非密閉加砂壓裂方法的效果評(píng)價(jià)如下。.

該發(fā)明工藝方法現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用實(shí)例1

在C低滲砂巖氣田5口不同層位的致密砂巖氣井上應(yīng)用本發(fā)明提供的方法及實(shí)施例1提供的系統(tǒng)進(jìn)行壓裂施工，單井二氧化碳用量為87.1-336.9m³，單井支撐劑規(guī)模為5.67-54.4噸，主體施工排量為1.27-6.36m³/min，施工過(guò)程中最高井口壓力為86.20MPa，最高砂濃度為300-480Kg/m³。對(duì)比壓前及壓后產(chǎn)能效果，如圖5所示：經(jīng)本發(fā)明工藝方法進(jìn)行壓裂改造后單井天然氣產(chǎn)能提高4-24倍，另有個(gè)別井從無(wú)產(chǎn)量經(jīng)壓裂改造后產(chǎn)量激增至100-400Mcf/d，增產(chǎn)效果明顯。

該發(fā)明工藝方法現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用實(shí)例2

在F低滲氣田F1層4口和F2層2口致密砂巖井上應(yīng)用本發(fā)明提供的方法及實(shí)施例1提供的系統(tǒng)進(jìn)行壓裂施工，并對(duì)比采用本發(fā)明工藝方法進(jìn)行壓裂的井與同層位其他所有井的天然氣產(chǎn)能。F1層其他井的單井平均產(chǎn)能為3.9×10⁴m³/d，采用本發(fā)明工藝方法進(jìn)行壓裂的井，壓后平均產(chǎn)能為7.05×10⁴m³/d，增產(chǎn)幅度為80.7％；F2層其他井的單井平均產(chǎn)能為1.4×10⁴m³/d，采用本發(fā)明工藝方法進(jìn)行壓裂的井，壓后平均產(chǎn)能為9.25×10⁴m³/d，增產(chǎn)幅度為5.6倍。

該發(fā)明工藝方法現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用實(shí)例3

在O氣田15口不同層位的致密砂巖氣井上應(yīng)用本發(fā)明提供的方法及實(shí)施例1提供的系統(tǒng)進(jìn)行壓裂施工，其井深為705-4073m，單井二氧化碳用量為94.6-435.3m³，單井支撐劑規(guī)模為5.78-73.9噸，主體施工排量為5.30-6.40m³/min，，最高砂濃度為300-520Kg/m³。對(duì)比壓前及壓后產(chǎn)能效果，如圖6所示：經(jīng)本發(fā)明工藝方法進(jìn)行壓裂改造后單井天然氣產(chǎn)能平均提高8倍，另有個(gè)別井從無(wú)產(chǎn)量經(jīng)壓裂改造后產(chǎn)量激增至0.8×10⁴-1.6×10⁴m³/d，增產(chǎn)效果明顯。

該發(fā)明工藝方法現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用實(shí)例4

在A氣田CL致密砂巖儲(chǔ)層應(yīng)用本發(fā)明提供的方法及實(shí)施例1提供的系統(tǒng)進(jìn)行壓裂施工。該儲(chǔ)層平均深度為2836m，平均儲(chǔ)層壓力為37MPa，平均裂縫壓力梯度為0.0018MPa/m。選取2口相同層位的井采用傳統(tǒng)全密閉式、應(yīng)用傳統(tǒng)增稠劑的超臨界二氧化碳干法壓裂的井與4口應(yīng)用本發(fā)明工藝方法進(jìn)行壓裂的井，分別對(duì)其施工參數(shù)(圖7)和壓后產(chǎn)能效果(圖8)進(jìn)行對(duì)比。

從施工參數(shù)角度來(lái)看：在施工二氧化碳液量相當(dāng)?shù)那闆r下(平均261.5-271.5m³)，采用傳統(tǒng)全密閉式、應(yīng)用傳統(tǒng)增稠劑的超臨界二氧化碳干法壓裂的井主體施工排量只可以達(dá)到4.0m³/min，而采用本發(fā)明工藝方法壓裂的井主體施工排量可達(dá)到7.5-9.0m³/min；采用傳統(tǒng)全密閉式、應(yīng)用傳統(tǒng)增稠劑的超臨界二氧化碳干法壓裂的井加砂量只可以達(dá)到3.2-6.2m³，而采用本發(fā)明工藝方法壓裂的井加砂量可達(dá)到14.9-30.6m³；采用傳統(tǒng)全密閉式、應(yīng)用傳統(tǒng)增稠劑的超臨界二氧化碳干法壓裂的井最高砂比只可以達(dá)到10.0％左右，而采用本發(fā)明工藝方法壓裂的井最高砂比可達(dá)到16.0-24.0％?？梢?jiàn)，利用本發(fā)明工藝方法進(jìn)行超臨界二氧化碳干法壓裂的井，由于高效減阻增粘劑的添加和獨(dú)立的流程，在致密砂巖氣井的壓裂過(guò)施工中可以支持更高的排量、加砂量和砂比。

從產(chǎn)能效果角度來(lái)看：采用傳統(tǒng)全密閉式、應(yīng)用傳統(tǒng)增稠劑的超臨界二氧化碳干法壓裂的2口井壓后天然氣產(chǎn)能為3.995×10⁴-4.740×10⁴m³/d，平均為4.368×10⁴m³/d；而采用本發(fā)明工藝方法壓裂的4口井壓后天然氣產(chǎn)能可達(dá)到9.602×10⁴-15.202×10⁴m³/d，平均為11.635×10⁴m³/d；本發(fā)明工藝方法相對(duì)于傳統(tǒng)方法提高產(chǎn)能1.66倍。

該發(fā)明工藝方法現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用實(shí)例5

在EF油田25區(qū)AC致密油儲(chǔ)層行應(yīng)用本發(fā)明提供的方法及實(shí)施例1提供的系統(tǒng)進(jìn)行壓裂施工。該儲(chǔ)層平均深度為3133m，平均儲(chǔ)層壓力為40.2MPa，平均裂縫壓力梯度為0.002MPa/m。選取EF油田38區(qū)3口相同層位的井采用傳統(tǒng)全密閉式、應(yīng)用傳統(tǒng)增稠劑的超臨界二氧化碳干法進(jìn)行壓裂與3口應(yīng)用本發(fā)明工藝方法進(jìn)行壓裂的井，分別對(duì)施工參數(shù)(圖9)和壓后產(chǎn)能效果(圖10)進(jìn)行對(duì)比。

從施工參數(shù)角度來(lái)看：在施工二氧化碳液量相當(dāng)?shù)那闆r下(平均為262.4-274.6m³)，采用傳統(tǒng)全密閉式、應(yīng)用傳統(tǒng)增稠劑的超臨界二氧化碳干法壓裂的井主體施工排量只可以達(dá)到3.0-3.5m³/min，而采用本發(fā)明工藝方法壓裂的井主體施工排量可達(dá)到6.0-6.5m³/min；采用傳統(tǒng)全密閉式、應(yīng)用傳統(tǒng)增稠劑的超臨界二氧化碳干法壓裂的井加砂量只可以達(dá)到5.36-9.24m³，而采用本發(fā)明工藝方法壓裂的井加砂量可達(dá)到19.5-29.3m³；采用傳統(tǒng)全密閉式、應(yīng)用傳統(tǒng)增稠劑的超臨界二氧化碳干法壓裂的井最高砂比只可以達(dá)到5.0-7.5％左右，而采用本發(fā)明工藝方法壓裂的井最高砂比可達(dá)到15.0-21.0％?？梢?jiàn)，利用本發(fā)明工藝方法進(jìn)行超臨界二氧化碳干法壓裂的井，由于高效減阻增粘劑的添加和獨(dú)立的流程，在致密油井的壓裂施工中可以支持更高的排量、加砂量和砂比。

從產(chǎn)能效果角度來(lái)看：采用傳統(tǒng)全密閉式、應(yīng)用傳統(tǒng)增稠劑的超臨界二氧化碳干法壓裂的3口井，壓后原油產(chǎn)能為5.889-16.321噸/天，平均為10.616噸/天；而采用本發(fā)明工藝方法壓裂的3口井，壓后產(chǎn)能可達(dá)到22.983-37.291噸/天，平均為31.812噸/天；本發(fā)明工藝方法相對(duì)于傳統(tǒng)方法提高產(chǎn)能接近2倍。

該發(fā)明工藝方法現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用實(shí)例6

在SC氣田WY-2區(qū)LM頁(yè)巖氣儲(chǔ)層應(yīng)用本發(fā)明提供的方法及實(shí)施例1提供的系統(tǒng)進(jìn)行壓裂施工。該儲(chǔ)層平均深度為3300m，平均儲(chǔ)層壓力為56.7MPa，平均地層溫度超過(guò)100攝氏度。選取FL氣田4口相同層位采用傳統(tǒng)全密閉式、應(yīng)用傳統(tǒng)增稠劑的超臨界二氧化碳干法壓裂的水平井(儲(chǔ)層平均深度為2780m，儲(chǔ)層平均壓力為39.8MPa，平均地層溫度為99攝氏度，且孔隙度、天然裂縫發(fā)育程度、含氣豐度均好于SC氣田WY-2區(qū)同層位儲(chǔ)層)與4口應(yīng)用本發(fā)明工藝方法進(jìn)行壓裂的水平井，分別對(duì)施工參數(shù)(圖11)和壓后產(chǎn)能效果(圖12)進(jìn)行對(duì)比。

從施工參數(shù)角度來(lái)看：在單井(段數(shù)19-22段)二氧化碳施工液量相當(dāng)?shù)那闆r下(單井液量為3586.1-4033.9m³，單段平均液量為183.9-192.1m³)，采用傳統(tǒng)全密閉式、應(yīng)用傳統(tǒng)增稠劑的超臨界二氧化碳干法壓裂的4口頁(yè)巖氣水平井主體施工排量只可以達(dá)到2.8-4.0m³/min，平均為3.0m³/min，單井加砂量只可以達(dá)到78.3-126.0m³，平均為98.5m³，單段加砂量為3.6-6.0m³，平均為4.7m³，最高施工砂比為7.0-10.5％；而采用本發(fā)明工藝方法壓裂的4口頁(yè)巖氣水平井主體施工排量可以達(dá)到6.2-6.5m³/min，平均為6.3m³/min，單井加砂量可以達(dá)到370.0-522.5m³，平均為433.2m³，單段加砂量為18.5-27.5m³，平均為22.3m³，最高施工砂比為18.0-24.0％?？梢?jiàn)，利用本發(fā)明工藝方法進(jìn)行超臨界二氧化碳干法壓裂的頁(yè)巖氣井，由于高效減阻增粘劑的添加和獨(dú)立的流程，可支撐的施工排量更高、全井/單段加砂量更大，可支撐的砂比更高。

從產(chǎn)能效果角度來(lái)看：采用傳統(tǒng)全密閉式、應(yīng)用傳統(tǒng)增稠劑的超臨界二氧化碳干法壓裂的4口頁(yè)巖氣井，壓后天然氣產(chǎn)能為4.652×10⁴-8.738×10⁴m³/d，平均為6.381×10⁴m³/d；而采用本發(fā)明工藝方法壓裂的4口頁(yè)巖氣井，壓后產(chǎn)能可達(dá)到10.324×10⁴-18.723×10⁴m³/d，平均為14.396×10⁴m³/d；本發(fā)明工藝方法相對(duì)于傳統(tǒng)方法提高產(chǎn)能1.26倍。