CO2泡沫压裂液浅析
CO2泡沫压裂液浅析
摘要：对于目前石油资源日渐紧张的国际社会而言，CO2泡沫压裂液由于其巨大的经济效益和社会效益必将成为国际关注的必需发展的重大技术。本文主要从泡沫压裂液技术状况、CO2泡沫压裂液基本原理及特点和影响CO2泡沫压裂液性能的主要因素等方面介绍CO2泡沫压裂液的研究与应用。
关键词：CO2泡沫压裂液 泡沫质量 液包气乳状液
1.泡沫压裂液技术状况
泡沫压裂液是一种液包气乳状液，是大量气体在少量液体中的均匀分散体。泡沫体按气体含量的多少分为两种体系。泡沫质量fgtp<52%的为增能体系，一般用做常规压裂后的尾随液（后置液）帮助反排；52% 按所用气体种类分为N2泡沫液和CO2泡沫液。N2泡沫可与一切基液（水、盐水、甲醇、乙醇、酸类、凝析油、矿产原油、二甲苯、精炼油等）配伍。CO2泡沫是在1982年后才发展起来的，与N2泡沫相比，与地层流体的相容性更好，并能降低界面张力，但只能与水、甲醇、乙醇配伍。 泡沫压裂液由基液、气体、起泡剂、稳定剂及其他添加剂组成。 概括起来，国外泡沫压裂液发展经历了下列四个阶段： 第一代泡沫压裂液：水+起泡剂（上世纪70年代），N2,携砂比1~2lb/gal（120~240kg/m3），压后易反排，可用于低压气井压裂； 第二代泡沫压裂液：水+起泡剂+聚合物（上世纪80年代），N2,CO2，压裂液粘度较高，稳定性较大，砂液比4~5lb/gal（480~600kg/m3），适用于高压油气藏压裂； 第三代泡沫压裂液：水+起泡剂+聚合物+交联剂（上世纪80年代末至90年代初），以N2泡沫压裂液为主，粘度和稳定性进一步提高，造缝和携砂能力增强，适用于高温深井大型水力压裂，砂液比达到5lb/gal（600kg/m3）； 第四代泡沫压裂液：恒定内相，控制内相体积，降低施工摩阻，可满足大型压裂施工，最高砂液比达12lb/gal（1440kg/m3）以上，加砂量达150吨以上。 2.CO2泡沫压裂液基本原理及特点 （1）CO2泡沫压裂基本原理 在物理中，CO2有三种不同的相态，即气、液、固。气态临界温度和压力分别为31°C和1071Psi，在18°C液态条件下其密度为1.02g/cm3,1m3转化为0°C，1atm的气态标准体积为517m3. CO2泡沫压裂是由液态CO2和增稠剂及多种化学添加剂组成的液—液混合物，携带支撑剂迅速进入地层，随着液体在井筒和地层中温度的升高，当温度达到31°C的临界点以后液态的CO2开始汽化，形成以CO2为内相、含高分子聚合物的水基压裂液为外相的气液两相分散体系。由于泡沫两相体系的出现，流体粘度显著增加，通过起泡剂和高分子聚合物的作用，大大增加了泡沫流体的稳定性，形成了低滤失、低密度和易反排的压裂液特性。因此，CO2泡沫压裂液流体具备了压裂液的必要条件，并拥有了常规水基压裂液不能相比的多种优势。 （2）CO2泡沫压裂的特点 CO2泡沫是CO2液体分散于水基冻胶液中的分散体系，CO2是分散相，水基冻胶液是连续相，当温度超过31°C时，气化的CO2泡沫迅速膨胀后，则CO2变成连续相，水基液变成分散相。 CO2泡沫的加入，可降低液体的界面张力，从而增加了压裂液的反排能力，减少毛管力的作用。 减少了水基压裂液的用量。 CO2的加入，可使压裂液的PH值降低，对防止粘土膨胀及三价铁、铝盐的沉淀都有一定的作用。 由于CO2泡沫增加了压裂液的粘度，可以起到控制压裂液滤失的作用。 CO2泡沫液的摩阻大，施工时液柱压力低，因而施工压力高，不利于施工。 3.影响CO2泡沫压裂液性能的主要因素 （1）泡沫质量 泡沫质量的高低影响CO2泡沫压裂液的流变性。增能体系的粘度降低，且泡沫质量的高低对粘度的影响较小。泡沫质量对CO2泡沫体系的粘度影响较大，粘度随泡沫质量的增加而快速增加。 （2）温度 起造缝和携砂作用的压裂液的性能不可避免地受地层温度的影响。由于气相的存在，泡沫压裂液对温度的变化更为敏感。温度升高时泡沫体积增大，稳定性减弱，易破裂。温度升高将影响压裂液的流变性能，使粘度降低，造缝及携砂性能降低。 （3）压力 与温度的影响相反，压力的升高使泡沫的体积减小，且泡沫体积对压力的敏感性更强。压力越高，形成高泡沫质量的泡沫压裂液越困难，只有增加液体CO2的泵注比例，才能获得较高的泡沫质量，这为高砂比施工带来一定的困难。 （4）稠化剂类型与浓度 稠化剂从两个方面提高CO2泡沫压裂液的流变性：稠化剂本身的增粘作用；稠化剂对泡沫的稳定作用。 不同稠化剂具有不同分子量和增粘能力，稳泡效能也有一定差异，但都能提高CO2泡沫压裂液的粘度，减弱温度和压力对CO2泡沫压裂液流变性的影响。随着稠化剂浓度的增加，CO2泡沫压裂液的粘度增大，考虑到现场配液以及压裂液材料费用等诸多因素，其加量不能超过一定限度。 （5）酸性交联剂 通常水基压裂液在碱性条件下交联性能较好，这主要与植物胶多糖稠化剂的顺式羟基分子结构有关。在酸性条件下实现理想交联有较大困难，主要表现在： ①酸性介质对常规交联压裂液是性能良好的破胶剂，使增粘或交联不易实现； ②在酸性介质中可供顺式羟基交联的离子基团很少； ③满足现场应用、无毒无污染、易水溶及可操作性强的酸性交联剂不易开发，目前还没有形成较完善的技术。 4.认识与建议 从CO2泡沫压裂的原理可以看出CO2压裂对保护油层是切实有效的，特别是对低压低渗油层可减少压裂液对地层液体不配伍而造成的伤害。 CO2泡沫压裂液的研究，解决了酸性环境下的交联问题，为工艺试验提供了技术保障。 建议加强储层的地质研究工作，精细选井选层；进一步加强室内研究工作，尤其是CO2泡沫液的气、液、固三相流变性的研究，特别是CO2由液相到气相转化过程中，对储层的影响作用以及热力学性质方面的变化规律；应在研究的基础上加大试验规模，扩大试验范围。 参考文献： [1].丁云宏等.CO2泡沫压裂液的研究与应用.石油勘探与开发.2002 [2].J L 吉德利等.水力压裂技术新发展[M].石油工业出版社.1995 [3].Harris P C, Heath S J. Rheology of crosslinked foams[J]. SPE 28512,1994 [4].周继东等.二氧化碳泡沫压裂液研究与应用.油田化学.2004 [5].熊友明.国内外泡沫压裂技术发展现状[J].钻采工艺.1992,15（1）
CO2泡沫压裂技术在煤层气井的应用
CO2泡沫压裂技术在煤层气井的应用
摘 要：根据二氧化碳泡沫压裂的特点，系统分析了二氧化碳压裂增产机理，结合沁水盆地煤层地质的实际情况，设计了该区二氧化碳泡沫压裂的煤储层改造增产技术。二氧化碳泡沫压裂井和常规清水压裂井的压后产气对比表明：二氧化碳泡沫压裂从一定程度上可以提高煤层气井的产气量，具有较好的应用前景。
煤层气是一种非常规天然气资源，煤层气储层于天然气储层相比具有很大的差异，为了提高煤层气储层的导流能力，研究人员对煤层气井进行了多方面的研究实验，大部分是将油井上用过的压裂技术直接搬到煤层气井上实验，目前，大多采用活性水作为压裂液进行煤层气储层改造，而且取得了一定效果，但产量不尽如人意。而CO2泡沫压裂液具有防膨、降阻、滤失量低、助排及携砂能力强、返排快、对地层伤害小等多种特性，所以适合低压、低渗、水敏性等复杂煤层的压裂，为了促进煤层气产业的发展，本文以沁水盆地柿庄矿为研究对象，对该矿井内煤层气储层吸附CO2和甲烷气体的差异性进行比较，对CO2泡沫压裂工艺技术进行了研究。
一、沁水盆地CO2泡沫压裂增产机理
沁水盆地位于山西省东南部，岩石力学性质处于中等强度。沉积层有前寒武系、寒武系，加里东运动本区隆起，盆地含煤地层主要是石炭统太原组和下二叠统山西组，煤种以变质烟煤和无烟煤为主，煤层埋深适中（300-1000米），含气量高（19-26m3/t）具备良好的煤层气资源条件。
1.1煤层气储层对二氧化碳气体和甲烷吸附差异性
影响煤层吸附气体能力的主要因素是：压力、温度、气体运动的剧烈程度。相同状况下，甲烷气体比CO2气体分子运动更剧烈，因此CO2气体更容易被吸附。为了了解沁水盆地煤储层对CO2和甲烷吸附性的差异性，根据沁水盆地煤样实验结果表明：在较低压力时，煤层优先吸附CO2，当压力较高时，煤层对CO2气体被有选择性地吸附。
1.2CO2泡沫压裂压裂增产机理
CO2泡沫压裂有液体CO2与清水混注增能的储层改造，有纯CO2液体作为介质进行的储层改造，本文主要分析前者。
黏弹性表面活性剂-CO2泡沫压裂液及其应用
１４ 国外油田工程第２４卷第２期（２００８．２）
黏弹性表面活性剂一ＣＯ２泡沫压裂液及其应用
摘要 黏弹性表面活性剂一Ｃ０ 泡沫
压裂液是一种无聚合物、无固相的无损害液
体体系，不形成滤饼，不会在支撑剂充填层 中遗留残渣，或对支撑剂充填层造成损害，
可获得几乎完全的返排。压裂作业过程中这 种液体也表现出很低的摩阻压力。由于优良
的黏弹性性能，这种液体黏度很低但却具有
良好的携带支撑剂的能力。其流变性特点之
一是黏度不随剪切时间的延长而降低，这种
特性可使作业者更好地预测其性能状态，利
于达到设计目标。 关键词 黏弹性表面活性剂 ＣＯ： 泡
沫压裂液应用实例 编译：刘志敏（长庆油田分公司油气工艺技术研究院） 审校：史晶莹（大庆油田工程有限公司）
１ 前言
ＣＯ 基液体通常用于压裂改造低压和水敏性
（高毛细管压力、含膨胀性黏土等）储层。怀俄明
卅Ｉ大角盆地Ｆｒｏｎｔｉｅｒ地层曾使用过各种压裂液，获 得过不同程度的成功。处理水敏性地层的一个原则
是使用油基压裂液，但这类液体对低压气藏具有不
利影响，这可能就是Ｆｒｏｎｔｉｅｒ地层以前用油基压裂
液改造后井产量不稳定的原因。还可以确定的一点 是，油基液体会改变储层的润湿性，从而引起地层
损害。由于这些原因，并考虑到水基压裂液的环境 友善性和经济性，怀俄明州Ｐａｒｋ县的气井使用了
新型黏弹性表面活性剂基、ＣＯ：兼容、高泡沫值 （＞６０ ）液体体系作为主压裂液。
两口井的应用实例表明，通过精确压力测量可
及时调整压裂决策，可利用偶极声波工具信息校准 地层应力、杨氏模量和泊松比。
怀俄明州使用的这种新型无聚合物泡沫液体体
系属高ＣＯ 泡沫值（７０ ）。ＣＯ 泡沫值指ＣＯ：气 体体积对泡沫液总体积之比，在该值达到７Ｏ 情
况下，体系中水的用量降到了最低，最小化了黏土
膨胀和相对渗透率变化的相关问题。使用ＣＯ：基
液体的另一个益处是它所提供的弱酸性环境也可防
止黏土膨胀的相关问题，已有文献阐述过Ｆｒｏｎｔｉｅｒ 地层使用较高ｐＨ值压裂液产生的负面效应。 在两口井的应用实例中，第一口井的Ｍｕｄｄｙ储 层经压力恢复试井发现储层压力和渗透率较预期的
二氧化碳压裂施工安全技术要点
二氧化碳压裂施工安全要点
CO₂ 泡沫压裂是低压低渗、水敏性地层有效的增产措施，具有对地层伤害低、液体返排率高、携砂性能好、抑制粘土膨胀、降低滤失及水的表面张力等优点，增长效果较好，目前在国内外各油气田得到广泛应用。但是由于液态的CO2容易形成干冰堵塞而出现炸裂等事故，因此，CO₂ 泡沫压裂施工安全显得尤为重要。
介绍主要从两个方面入手：CO2物理特性和现场施工安全注意事项，对CO₂ 压裂安全施工具有较好的指导作用，保证压裂施工的安全有效进行。
一、CO₂ 的物理性质
1、性质
CO₂在-56.6°C和0.531MP(绝对)的条件下，气态、液态和固态三种形态同时存在，即CO₂的三态点。在低于0.531MP(绝对)时，CO₂以固体（干冰）或者是气体的形态存在，高于30.6°C和7.5MP时，它将以气体的形态存在。
在大气压条件下，固态在其温度达到-78.5°C时，便开始升华。超过30.6°C时，CO₂
都是蒸汽，超过这个临界温度增加压力也不能使之转变到液态。
CO₂ 常温下是一种无色无味、不助燃、不可燃的气体，密度比空气大，略溶于水，与水反应生成碳酸。CO₂ 压缩后俗称为干冰。
2、人体危害
（1）CO₂密度较空气大，当CO₂少时对人体无危害，但其超过一定量时会影响人（其他生物也是）的呼吸，原因是血液中的碳酸浓度增大，酸性增强，并产生酸中毒。
因为CO₂比空气重，所以在低洼处的浓度较高。CO₂的正常含量是0.04%，当CO₂的浓度达1%会使人感到气闷、头昏、心悸，达到4%~5%时人会感到气喘、头痛、眩晕，而达到10%的时候，会使人体机能严重混乱，使人丧失知觉、神志不清、呼吸停止而死亡
（2）切记在每次接触干冰的时候，一定要小心并且用厚绵手套或其他遮蔽物才能触碰干冰，如果是在长时间直接碰触肌肤的情况下，就可能会造成细胞冷冻而类似轻微或极度严重冻伤的伤害。
二、CO₂ 压裂基本原理
CO₂泡沫压裂液是由液态CO₂、水冻胶和各种化学添加剂组成的液-液两项混合体系，在向井下注入过程，随温度的升高，达到30.6°C临界温度以后，液态CO₂开始气化，形成以CO₂为内相，含高分子聚合物的水基压裂液为外相的气液两相分散体系。由于泡沫两相体系的出现，使液体粘度增加；同时，通过起泡剂和高分子聚合物的作用，大大增加了泡沫流体的稳定性。因此，CO₂泡沫压裂液流体具备了压裂液的必备条件，并拥有了常规水基压裂液不能相比拟的多种优势。
泡沫压裂液发泡剂效果实验评价剖析
西安石油大学毕业设计（论文）
泡沫压裂液发泡剂效果实验评价
摘 要：泡沫技术在石油工业中获得了广泛的应用 , 解决了以前很多常规作业所不能解决的技术难题。 取得了较大的经济效益。 泡沫压裂技术就是其中之一。 本文选择了几种常用的发泡剂 , 应用 Waring-Blender 高速搅拌法，对它们的起泡能力进行比较。考察用量、温度、盐浓度对发泡剂起泡能力和稳定性的影响 , 优选出性能良好的单剂，利用选出的单剂进行复配，从而得到成本低、起泡性能好、稳定性好、抗温抗钙抗盐
的发泡剂配方。 并且，进一步实验了发泡剂配方在压裂液稠化剂中的稳泡效果。 大量实验证实：复配配方的起泡性能和泡沫稳定性能优于单剂。通过单剂间的协同作用，
从而使复配后的发泡剂的抗温抗盐性能得到了提高。 稳泡剂通过增强表面吸附分子间的相互作用和提高泡沫原液的液相粘度，可以明显延长泡沫的半衰期。
关键词 ：泡沫 ; 发泡剂 ; 泡沫压裂液 ; 半衰期 西安石油大学毕业设计（论文）
Foam Blowing Agent Fracturing Fluid Experimental Evaluation
Abstract：The foam technology has obtained the widespread application in the oil
industry, solved the technological difficult problem that much routine homework can be
solved in the past. Has obtained great economic efficiency . Foam fracturing technology is
one of them. This text has selected several kinds of commonly used foaming agents,
CO2泡沫清洁缔合压裂液研究及现场应用
ＣＯ２泡沫清洁缔合压裂液研究及现场应用
王丽伟，邱晓惠，管保山，段瑶瑶，杨占伟
（１．中国石油勘探开发研究院，北京 １０００８６；２．中国石油油气藏改造重点实验室，河北廊坊 ０６５００７）
摘 要：在低渗特低渗或致密的低压敏感性气藏的压裂改造中，施工后仅依靠地层能量将压裂液举
升至地面十分困难，并且很难有效提高产量。过去泡沫压裂液使用的稠化剂通常是胍胶或清洁表面活
性剂，考虑到残渣伤害及经济因素，本文研究了ＣＯ２泡沫清洁缔合压裂液体系。稠化剂无水不溶物、低
残渣；交联延迟时间可控，具有良好的流变性能及携砂性能；起泡剂起泡效率高，半衰期长，较低的表界
面张力，有利于压裂液返排。现场实施３口井，平均达到苏里格地区直井平均单井产量的２倍，该压裂
液体系伤害较小，达到了快速助排、增产稳产的目的，为该类储层压裂改造提高单井产能提供了有力的
技术支撑。
关键词：ＣＯ２泡沫；清洁缔合压裂液；储层伤害；压裂液性能；现场应用
中图分类号：ＴＥ３５７．２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００６—７９８１（２０１８）０６—０００１—０３
一直以来，低渗敏感性油气藏都是压裂改造的
难点，因为常规压裂液进入储层后会导致一系列的
问题，如水锁严重、排液困难及返排能量不足等，压
后产量难以取得预期效果。ＣＯ２泡沫压裂液具有
低滤失、易返排、粘度高、携砂能力强、对储层伤害小
等优点，是适用于此类储层的最佳选择。在压裂液
中加入ＣＯ２，形成一种液包气乳化液，气泡能够提供
高粘度和优良的支撑剂携带能力，泡沫质量保持在
６５～８５％之间，才能够达到稳定的泡沫［１－４］。ＣＯ２泡沫压裂液技术并不是一项全新的技术，从最初的
ＶＥＳ清洁泡沫压裂液到后来的植物胶类泡沫压裂
液，都为低渗敏感性油气藏改造做出了贡献［５，６］。
ＶＥＳ清洁压裂液残渣低，但在耐温及经济因素方面
不占优势，植物胶类压裂液存在残渣，对于低渗储层
的伤害不容忽视。本文为了进一步降低ＣＯ２泡沫
交联压裂液的伤害及成本，通过稠化剂、起泡剂和酸
SiO2纳米颗粒强化的CO2泡沫压裂液体系
2020
年第44
卷
第3
期中国石油大学学艮（自然科学版）
Journal of China University of PetroleumVol.44 No. 3
Jun. 2020
文章编号：1673-5005(2020)03~0114-10 d
〇i
：10.3969/j. issn. 1673-5005.2020.03.013
Si
02纳米颗粒强化的co
2泡沫压裂液体系
吕其超\张星
2,周同科w
，郑嵘
3,左博文\李宾飞
3,李兆敏
3
(1.
中国石油大学（北京）非常规油气科学技术研究院，北京102249 ; 2.
中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司
石油工程技术研究院，山东东营257017 ; 3.
中国石油大学（华东）石油工程学院，山东青岛266580)
摘要:随着C02
泡沫压裂技术的发展，传统聚合物增稠型泡沫强化剂暴露出难破胶、高残渣、伤害地层等问题。将Si02
纳米颗粒作为C02
泡沫压裂液的新型强化剂，系统研究强化泡沫的界面流变性、生成及稳定性、黏度、滤失及伤害性。
结果表明:Si02
纳米颗粒吸附在泡沫气液界面上増大了界面粗糖度，并提升了高温高压下界面黏弹模量,増强了泡沫液
膜抵抗及恢复形变能力;
虽然强化泡沫的生成能力减弱，但泡沫在高温高压下的稳定性获得显著提升，且其生成能力随
压力増大而增强;泡沫质量分数为50% ~93%
时,0.5%
的Si02
纳米颗粒将泡沫有效黏度提高了 2.2 ~4. 8
倍,同时泡
沫滤失控制能力增强，气、液相滤失系数对渗透率的敏感性减弱;
强化泡沫具备低伤害性。
关键词:
C02
泡沫;
纳米颗粒;
压裂液;
稳定性;动态滤失
中图分类号:
TE 357
文献标志码:
A
引用格式：吕其超，张星,
周同科，等.Si02
纳米颗粒强化的C02
泡沫压裂液体系[J].
中国石油大学学报（自然科学
版），2020,44(3) :114-123.
LU Qichao,
ZHANG Xing,
ZHOU Tongke, et al. C02 foam fracturing fluid system enhanced by Si02 nanoparticles[
页岩气co2泡沫压裂技术
页岩气co2泡沫压裂技术
现阶段，利用岩石毛细孔中的co2赋存量，利用其作为液体的体积膨胀及液体的许多性质，结合页岩气压裂技术，从而开发出了页岩气co2泡沫压裂技术。
首先，页岩气co2泡沫压裂技术是以低温液体co2为介质，通过液体发泡及压裂，使得油气藏毛细孔内许多封闭的油气节点与此液体co2充分接触，从而获得大量的页岩气。
其次，这样的技术能够有效的提高对深层页岩气的采收率，同时能够有效的减少污染，减少对环境的污染。
最后，岩石毛细孔中的co2不仅当作介质使用，其在页岩气开发过程中也可以被有效的利用，从而达到节能环保的目的。
总之，页岩气co2泡沫压裂技术是一种能够有效实现页岩气开采过程中高效减排的环保技术，并且具有节能环保、节约用水、降低开采成本等优点。
油井二氧化碳压裂增产技术应用与认识
油井二氧化碳压裂增产技术应用与认识
发布时间：2021-12-24T08:11:00.188Z 来源：《科学与技术》2021年27期 作者： 赵殿武
[导读] 本文介绍了二氧化碳压裂增产技术的基本原理及其特点，分析了某油田某油层前期试验井压裂效果，为低产低渗透油田的增产改造技术探索了新途径
赵殿武
大庆油田天然气分公司油气加工八大队
摘要： 本文介绍了二氧化碳压裂增产技术的基本原理及其特点，分析了某油田某油层前期试验井压裂效果，为低产低渗透油田的增产改造技术探索了新途径。
关键词：二氧化碳、压裂、增产、应用与认识
采油某厂所属油田属低渗透油田，增产的主要措施是压裂改造，随着油田开发时间的延长，选井、选层越来越困难，现有工艺增产效果变差，有些井甚至收不回成本，因此急需研究探索新的工艺措施，为低渗透油层的增产改造提供技术保证。近年来，新兴的CO2压裂技
术在低渗透油层增产过程中见到较好的苗头。为深入开展试验研究，探索低渗透油层增产改造新技术，2019年开展了二氧化碳压裂增产技
术现场试验，初步见到较好效果。
一、二氧化碳压裂技术工艺原理及特点
1、二氧化碳的基本性质
（1）在-56.6℃和0.531MPa(绝对)的条件下,气态、液态和固态三种形态同时存在，即为CO2的三态点。
（2）在大气压条件下，固态CO2在其温度达到-78.5℃时，便开始升华。超过30.6℃时CO2为气态，超过这个临界温度增加压力也不能使之转变到液态。
2、二氧化碳压裂增产技术机理二氧化碳压裂液是由液态二氧化碳、原胶液和各种化学添加剂组成的混合液，该混合液向井下注入过程中温度逐渐升高，二氧化碳开始汽
化，形成气液两相混合液（即二氧化碳为气相，原胶液为液相），其携砂性能取决于气泡稠密密封结构，在该结构中，各个气泡都影响其
它气泡的流动性，从而使泡沫具有粘度，因而具备压裂液的特性。分析二氧化碳特性及其增产机理，主要表现在以下几方面：
（1）CO2泡沫压裂液具有低滤失性，能够抑制水基压裂液对地层粘土产生的膨胀作用，同时水基压裂液用量大幅度减少，能够降低压裂液对地层的污染,减少对地层的损害。
二氧化碳泡沫压裂技术研究及应用现状
二氧化碳泡沫压裂技术研究及应用现状
本文总结了二氧化碳泡沫压裂技术相对于常规水力压裂技术的优点，介绍了二氧化碳泡沫压裂室内研究及现场应用现状。就目前国内的应用效果来说，二氧化碳泡沫压裂与普通水力压裂相比具有更好的压后投产效果，对于储层渗透率损害相对较低。最后给出了二氧化碳泡沫压裂技术的认识与研究方向，将适合二氧化碳泡沫压裂技术的压裂液和解决压裂后产能递减率过高两点作为今后主要研究方向。
标签：二氧化碳；泡沫压裂；应用现状
自从吉林油田在1997年引进国外石油公司的二氧化碳泡沫压裂设备后，国内相关高校及石油公司开始对二氧化碳泡沫压裂进行研究。而二氧化碳泡沫压裂工艺以其相对于常规水力压裂较少的用水，对国内水敏地层的适应性，以及在低压地层中优异的返排能力，赢得了广泛关注，成为非常规油气储层的新型压裂方法。二氧化碳泡沫压裂是将液态二氧化碳和压裂液同时注入井筒，使井筒中充满二氧化碳泡沫，以二氧化碳泡沫作为压裂介质进行造缝的压裂方法。
1 二氧化碳泡沫压裂优点
相对于常规水力压裂，二氧化碳泡沫压裂具有许多常规压裂所无法企及的优点。二氧化碳泡沫压裂水相含量低，能够有效降低储层中粘土膨胀运移，避免造成过高的储层渗透率降低，减少对储层的伤害。而且二氧化碳水溶液pH值小于7，呈现弱酸性，也能够在一定程度上一直粘土膨胀。
对于地层能量不足，地层压力系数小于1的低压油气层，采用二氧化碳泡沫压裂能够有效降低井筒液柱压力，使地层有足够能量将压裂液快速返排，加之二氧化碳泡沫压裂液在储层中滤失量较低，进一步降低了进入地层的压裂液对储层造成的二次损伤。
在注入的液態二氧化碳中加入增粘减阻剂，注入井筒中形成的高质量二氧化碳泡沫具有较高粘度，相对于常规水力压裂携砂能力大大增强，同时能够有效降低了压裂管柱摩阻，为大排量压裂施工提供可能。
2 二氧化碳泡沫压裂室内研究与现场应用现状
二氧化碳泡沫压裂室内研究主要集中在相应的压裂液的研制上。国内研究人员参考国外使用的增稠剂，采用羟丙基胍胶作为增稠剂，测得液态二氧化碳与基液混合起泡年度达到了248mPa·s。刘晓明评价了CRJ改性胍胶和AC-8酸性交联剂的压裂液性能，CRJ改性胍胶浓度为0.65%-0.7%时，泡沫质量大于50%后，高温剪切粘度为150mPa·s，测得岩心伤害率小于15%。朱洪涛研制了弱酸性二氧化碳交联冻胶泡沫压裂体系，在川西新厂气田储层温度下的粘度超过了600mPa·s。
增产措施：CO2泡沫压裂技术文档
CO2压裂工艺技术
CO2压裂工艺技术是80年代以来发展起来的新工艺技术，它是以液态CO2或CO2与其它压裂液混合，加入相应添加剂，来代替常规水基压裂液完成造缝、携砂、
顶替等工序的压裂工艺技术。根据使用的压裂液组成不同，CO2压裂工艺技术可分
为二氧化碳液体压裂、二氧化碳（甲醇）稠化水压裂、二氧化碳与氮气双相泡沫压裂和二氧化碳泡沫压裂四种形式，其中以二氧化碳泡沫压裂最为常用。
⑴ 原理
CO2压裂液主要成分是液态CO2、原胶液和若干种化学添加剂。在压裂施工
注入过程中，随深度的增加，温度逐渐升高，达到一定温度后，CO2开始汽化，
形成原胶为外相，CO2为内相的两相泡沫液。由于泡沫液具有气泡稠密的密封结
构，气泡间的相互作用而影响其流动性，从而使泡沫具有“粘度”，因而具有良
好的携砂性能，在压裂施工中起到与常规水基压裂液相同的作用。
⑵技术优点
①液体的二氧化碳在地层中既能溶于油又能溶于水，改善原油的物性，降低油水界面张力，有效提高油气采收率；
②二氧化碳压裂液和常规压裂液相比，只有极少量的水和固相颗粒进入地层，
同时二氧化碳泡沫可在裂缝壁面形成阻挡层，从而大大减少滤失，减少对地层的伤害；
③CO2泡沫压裂液的PH值在3.5左右，即可有效防止粘土膨胀，又能对地层
起解堵作用，有利于保护或增加地层孔隙渗透性，对水敏性地层效果更佳；
④返排时，随井底压力下降，二氧化碳起到气驱作用，对于低产能井，有助
于提高返排能力和加速返排速度。使用CO2压裂，返排出的液体一般为总液量的
75～90%，可以减少地层伤害，这是使用二氧化碳压裂气层的主要原因之一。 ⑶二氧化碳泡沫压裂设计方法
二氧化碳泡沫压裂设计采用“恒定内相”的设计方法，即把水基液部分看
作外相，液态二氧化碳和支撑剂看作内相，施工过程中总排量和水基压裂液的排量恒定，随着加入支撑剂浓度的提高，液态二氧化碳的排量相应减小，使支撑剂
和液态二氧化碳的体积量始终保持一个恒定值，这样有利于降低施工压力，提高施工一次成功率。图2-4-5为常规设计与恒定内相设计对比图。