中国最大规模二氧化碳无水蓄能压裂装置试车成功

9月15日，中国最大规模二氧化碳无水蓄能压裂装置在吉林油田成功完成试车。本次作业由吉林油田与山东烟台杰瑞集团联合研发进行。该装置在40~65MPa施工压力下，共加液290m3、支撑剂10.5m3，瞬时流量达到3.9m3/min，砂比4.8%。这是我国第一次应用自主研发的大容量密闭混砂车和液态二氧化碳压裂液体系进行规模加砂压裂技术试验，同时也是截至目前国内加砂量最多的一次二氧化碳无水蓄能压裂作业。
无水压裂装置国内最大
　　主导本次压裂施工的吉林油田相关负责人表示，此次作业井为吉林油田黑+79-31-45井，作业核心设备为1台杰瑞立式二氧化碳混砂罐车、1台风送输砂橇、8台杰瑞2000型压裂车以及1台杰瑞仪表车。此外，现场还有20余辆二氧化碳罐车，以保证600m3液态二氧化碳的及时供应。
　　据了解，黑+79-31-45井位于松辽盆地南部中央坳陷区黑163区块，属于枯竭式开采高凝油井。这一区块油层原油黏度高、凝固点高，常温下不易流动。由于二氧化碳对原油具有较好的溶胀性和降黏作用，作业方决定对这口井采用液态二氧化碳压裂液体系进行压裂，以达到枯竭式开采能量补充、提高单井产量的目的。
　　“为了保障正式作业的顺利实施，我们与杰瑞集团在正式作业前，先后进行了两次小型的二氧化碳无水蓄能压裂实验，共用液150m3，确保了加砂、冷罐、系统加压、循环冷却、加增稠剂、管线连接、压裂泵送、数据采集等流程的正常进行。”上述技术负责人透露，“数据证明，我们的施工设计是合理的，混砂车连续长时间作业的稳定性也可胜任大型无水蓄能压裂作业。”
　　据了解，目前该井关井压力为5MPa，计划待井口压力扩散完毕后投产。该项工艺的先导性试验成功，有力证明了液态二氧化碳大规模压裂的可行性，充分展现了良好的应用前景，为吉林油田致密油气藏蓄能压裂开发、敏感性油气藏无伤害压裂开发及稠油油藏降粘压裂开发奠定了坚实基础。
自主研发超越北美
　　此次作业主要的设备提供方杰瑞集团相关负责人表示，经过本次作业，作业方进一步规范了二氧化碳无水蓄能压裂全程密闭施工流程和液添加入、绞龙输砂工艺流程；验证了低压供液流程、增压供液流程和高压供液流程的匹配关系；明确了不同施工排量下的沿程摩阻和液态二氧化碳携砂性能；掌握了液态二氧化碳在低压管线快速失压时的干冰冻堵和解堵规律，为主压裂施工提供了合理依据。
　　同时，与北美传统的二氧化碳无水蓄能压裂相比，杰瑞设备在连续性、可视化、安全性等方面都有较大程度的优化提升。
　　“北美二氧化碳混砂罐通常采用卧式罐体设计，而杰瑞的立式二氧化碳混砂罐有效容积更大，可达25m3，预冷过程中汽化量更小；支撑剂输送器采用了双螺旋的形式，可互为备用，以满足大规模压裂持续加砂的需求。”上述杰瑞负责人解释道，“此外，现场压力、温度、流量、有害气体浓度等数据的可视化、自动化控制，确保了这种特殊压裂作业的最大施工安全。”
四项预案确保安全
　　现场安全负责人告诉记者，这口井井控危害级别为Ⅱ级，存在噪声伤害、窒息与冻伤，易砂堵、超压刺漏等风险因素，因此在施工方案中明确制定了二氧化碳泄漏、地面流程中有气相存在、井内出现二氧化碳气顶、注入压力升高等四套应急预案。现场施工人员穿戴防冻伤工服、手套、防噪耳塞，并配备若干套防毒面具、正压式呼吸机10套、消防车2台、救护车2台、备用急救药品和器具，确保施工的顺利进行。同时，杰瑞专门配置一套包含压力温度监控、气体浓度监测和远红外视频监控的安全系统，确保作业压力、温度、浓度、大泵运转的完全可控。
　　“视频监控系统主要由远红外摄像头、便携式360°旋转云台、视频网络通讯、视频监控硬盘刻录机等组成。其中配置1~2台远红外温度监测摄像头，用于监测柱塞泵液力端的密封状态。”上述杰瑞集团负责人介绍道。
　　据了解，二氧化碳无水蓄能压裂技术源于北美，是一种采用液态二氧化碳作为压裂液来代替水的技术，主要针对煤层气、水敏性储层、含原油较稠储层、低压储层的油气开发而设计。与常规的水力压裂相比，二氧化碳无水蓄能压裂增产效果显著，是水力压裂效果的5到6倍，氮气泡沫压裂的4倍，氮气压裂的2倍，且几乎无需添加剂，成本相对较低。
创新碳埋藏新思路
　　此外，二氧化碳无水蓄能压裂还为二氧化碳的永久埋藏提供了新思路。作业使用的二氧化碳资源则可通过煤化工、钢铁、水泥、火电等高排放行业的碳回收实现，不仅可保护大气环境，更可以为压裂作业提供源源不断的二氧化碳资源。
　　而且，在自然环境下，20%～85%的甲烷气都以吸附状态存在，即使通过粉碎机也无法将其分离，但二氧化碳却可凭借自身超强的吸附力，置换出吸附于母岩的甲烷气，从而提高天然气或煤层气的产量，并实现部分二氧化碳的永久埋存。同时，借助自身的增能作用，在压力释放后，液态二氧化碳可快速汽化膨胀，在1~4小时内迅速实现彻底的洗井排液，方便作业方及时评价储层产能。
　　“水资源匮乏正在给国内常规油气增产和非常规油气开发带来愈发沉重的成本压力，甚至在一些地区已引起了当地居民的不满，”一位资深行业专家分析道，”在这一大背景下，二氧化碳干法压裂、LPG压裂、液氮泡沫压裂等无水压裂技术将迎来非常实际的发展机会。”