中國(guó)最大規(guī)模二氧化碳無(wú)水蓄能壓裂裝置試車成功

9月15日，中國(guó)最大規(guī)模二氧化碳無(wú)水蓄能壓裂裝置在吉林油田成功完成試車。本次作業(yè)由吉林油田與山東煙臺(tái)杰瑞集團(tuán)聯(lián)合研發(fā)進(jìn)行。該裝置在40~65MPa施工壓力下，共加液290m3、支撐劑10.5m3，瞬時(shí)流量達(dá)到3.9m3/min，砂比4.8%。這是我國(guó)第一次應(yīng)用自主研發(fā)的大容量密閉混砂車和液態(tài)二氧化碳?jí)毫岩后w系進(jìn)行規(guī)模加砂壓裂技術(shù)試驗(yàn)，同時(shí)也是截至目前國(guó)內(nèi)加砂量最多的一次二氧化碳無(wú)水蓄能壓裂作業(yè)。
　　無(wú)水壓裂裝置國(guó)內(nèi)最大
　　主導(dǎo)本次壓裂施工的吉林油田相關(guān)負(fù)責(zé)人表示，此次作業(yè)井為吉林油田黑+79-31-45井，作業(yè)核心設(shè)備為1臺(tái)杰瑞立式二氧化碳混砂罐車、1臺(tái)風(fēng)送輸砂橇、8臺(tái)杰瑞2000型壓裂車以及1臺(tái)杰瑞儀表車。此外，現(xiàn)場(chǎng)還有20余輛二氧化碳罐車，以保證600m3液態(tài)二氧化碳的及時(shí)供應(yīng)。
　　據(jù)了解，黑+79-31-45井位于松遼盆地南部中央坳陷區(qū)黑163區(qū)塊，屬于枯竭式開采高凝油井。這一區(qū)塊油層原油黏度高、凝固點(diǎn)高，常溫下不易流動(dòng)。由于二氧化碳對(duì)原油具有較好的溶脹性和降黏作用，作業(yè)方?jīng)Q定對(duì)這口井采用液態(tài)二氧化碳?jí)毫岩后w系進(jìn)行壓裂，以達(dá)到枯竭式開采能量補(bǔ)充、提高單井產(chǎn)量的目的。
　　“為了保障正式作業(yè)的順利實(shí)施，我們與杰瑞集團(tuán)在正式作業(yè)前，先后進(jìn)行了兩次小型的二氧化碳無(wú)水蓄能壓裂實(shí)驗(yàn)，共用液150m3，確保了加砂、冷罐、系統(tǒng)加壓、循環(huán)冷卻、加增稠劑、管線連接、壓裂泵送、數(shù)據(jù)采集等流程的正常進(jìn)行�！鄙鲜黾夹g(shù)負(fù)責(zé)人透露，“數(shù)據(jù)證明，我們的施工設(shè)計(jì)是合理的，混砂車連續(xù)長(zhǎng)時(shí)間作業(yè)的穩(wěn)定性也可勝任大型無(wú)水蓄能壓裂作業(yè)�！�
　　據(jù)了解，目前該井關(guān)井壓力為5MPa，計(jì)劃待井口壓力擴(kuò)散完畢后投產(chǎn)。該項(xiàng)工藝的先導(dǎo)性試驗(yàn)成功，有力證明了液態(tài)二氧化碳大規(guī)模壓裂的可行性，充分展現(xiàn)了良好的應(yīng)用前景，為吉林油田致密油氣藏蓄能壓裂開發(fā)、敏感性油氣藏?zé)o傷害壓裂開發(fā)及稠油油藏降粘壓裂開發(fā)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
　　自主研發(fā)超越北美
　　此次作業(yè)主要的設(shè)備提供方杰瑞集團(tuán)相關(guān)負(fù)責(zé)人表示，經(jīng)過(guò)本次作業(yè)，作業(yè)方進(jìn)一步規(guī)范了二氧化碳無(wú)水蓄能壓裂全程密閉施工流程和液添加入、絞龍輸砂工藝流程；驗(yàn)證了低壓供液流程、增壓供液流程和高壓供液流程的匹配關(guān)系；明確了不同施工排量下的沿程摩阻和液態(tài)二氧化碳攜砂性能；掌握了液態(tài)二氧化碳在低壓管線快速失壓時(shí)的干冰凍堵和解堵規(guī)律，為主壓裂施工提供了合理依據(jù)。
　　同時(shí)，與北美傳統(tǒng)的二氧化碳無(wú)水蓄能壓裂相比，杰瑞設(shè)備在連續(xù)性、可視化、安全性等方面都有較大程度的優(yōu)化提升。
　　“北美二氧化碳混砂罐通常采用臥式罐體設(shè)計(jì)，而杰瑞的立式二氧化碳混砂罐有效容積更大，可達(dá)25m3，預(yù)冷過(guò)程中汽化量更小；支撐劑輸送器采用了雙螺旋的形式，可互為備用，以滿足大規(guī)模壓裂持續(xù)加砂的需求�！鄙鲜鼋苋鹭�(fù)責(zé)人解釋道，“此外，現(xiàn)場(chǎng)壓力、溫度、流量、有害氣體濃度等數(shù)據(jù)的可視化、自動(dòng)化控制，確保了這種特殊壓裂作業(yè)的最大施工安全。”
　　四項(xiàng)預(yù)案確保安全
　　現(xiàn)場(chǎng)安全負(fù)責(zé)人告訴記者，這口井井控危害級(jí)別為Ⅱ級(jí)，存在噪聲傷害、窒息與凍傷，易砂堵、超壓刺漏等風(fēng)險(xiǎn)因素，因此在施工方案中明確制定了二氧化碳泄漏、地面流程中有氣相存在、井內(nèi)出現(xiàn)二氧化碳?xì)忭�、注入壓力升高等四套�?yīng)急預(yù)案�，F(xiàn)場(chǎng)施工人員穿戴防凍傷工服、手套、防噪耳塞，并配備若干套防毒面具、正壓式呼吸機(jī)10套、消防車2臺(tái)、救護(hù)車2臺(tái)、備用急救藥品和器具，確保施工的順利進(jìn)行。同時(shí)，杰瑞專門配置一套包含壓力溫度監(jiān)控、氣體濃度監(jiān)測(cè)和遠(yuǎn)紅外視頻監(jiān)控的安全系統(tǒng)，確保作業(yè)壓力、溫度、濃度、大泵運(yùn)轉(zhuǎn)的完全可控。
　　“視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要由遠(yuǎn)紅外攝像頭、便攜式360°旋轉(zhuǎn)云臺(tái)、視頻網(wǎng)絡(luò)通訊、視頻監(jiān)控硬盤刻錄機(jī)等組成。其中配置1~2臺(tái)遠(yuǎn)紅外溫度監(jiān)測(cè)攝像頭，用于監(jiān)測(cè)柱塞泵液力端的密封狀態(tài)�！鄙鲜鼋苋鸺瘓F(tuán)負(fù)責(zé)人介紹道。
　　據(jù)了解，二氧化碳無(wú)水蓄能壓裂技術(shù)源于北美，是一種采用液態(tài)二氧化碳作為壓裂液來(lái)代替水的技術(shù)，主要針對(duì)煤層氣、水敏性儲(chǔ)層、含原油較稠儲(chǔ)層、低壓儲(chǔ)層的油氣開發(fā)而設(shè)計(jì)。與常規(guī)的水力壓裂相比，二氧化碳無(wú)水蓄能壓裂增產(chǎn)效果顯著，是水力壓裂效果的5到6倍，氮?dú)馀菽瓑毫训?倍，氮?dú)鈮毫训?倍，且?guī)缀鯚o(wú)需添加劑，成本相對(duì)較低。
　　創(chuàng)新碳埋藏新思路
　　此外，二氧化碳無(wú)水蓄能壓裂還為二氧化碳的永久埋藏提供了新思路。作業(yè)使用的二氧化碳資源則可通過(guò)煤化工、鋼鐵、水泥、火電等高排放行業(yè)的碳回收實(shí)現(xiàn)，不僅可保護(hù)大氣環(huán)境，更可以為壓裂作業(yè)提供源源不斷的二氧化碳資源。
　　而且，在自然環(huán)境下，20%～85%的甲烷氣都以吸附狀態(tài)存在，即使通過(guò)粉碎機(jī)也無(wú)法將其分離，但二氧化碳卻可憑借自身超強(qiáng)的吸附力，置換出吸附于母巖的甲烷氣，從而提高天然氣或煤層氣的產(chǎn)量，并實(shí)現(xiàn)部分二氧化碳的永久埋存。同時(shí)，借助自身的增能作用，在壓力釋放后，液態(tài)二氧化碳可快速汽化膨脹，在1~4小時(shí)內(nèi)迅速實(shí)現(xiàn)徹底的洗井排液，方便作業(yè)方及時(shí)評(píng)價(jià)儲(chǔ)層產(chǎn)能。
　　“水資源匱乏正在給國(guó)內(nèi)常規(guī)油氣增產(chǎn)和非常規(guī)油氣開發(fā)帶來(lái)愈發(fā)沉重的成本壓力，甚至在一些地區(qū)已引起了當(dāng)?shù)鼐用竦牟粷M，”一位資深行業(yè)專家分析道，”在這一大背景下，二氧化碳干法壓裂、LPG壓裂、液氮泡沫壓裂等無(wú)水壓裂技術(shù)將迎來(lái)非常實(shí)際的發(fā)展機(jī)會(huì)�！�