[发明专利]一种基于多级液态CO2

说明书

本发明涉及一种基于多级液态CO₂相变的复合压裂改造系统及方法，所述的复合压裂改造系统，包括液态CO₂注入单元、常规压裂液注入单元、地下爆破压裂单元和地面控制单元；所述的液态CO₂注入单元和常规压裂液注入单元通过压裂管柱与地下爆破压裂单元相连接；地面控制单元通过电缆与地下爆破压裂单元相连接；并根据该复合压裂改造系统提供一种复合压裂改造的方法。本发明提供的复合压裂改造系统通过多级CO₂相变与一趟管柱实现了CO₂前置增能，充分利用CO₂相变爆破的安全性，有效降低低渗或深部致密油气储层岩石破裂压力；使得地下原油驱动压力可提升2～5MPa，压后4h压裂液返排率可达80％以上、压裂有效期可延长6～18个月。

技术领域

本发明属于石油工程技术领域，特别涉及一种基于多级液态CO₂相变的复合压裂改造系统及方法。

背景技术

压裂是油田增产改造的关键技术，而对于破裂压力异常高和堵塞严重的低渗或深部致密油气储层，常规的压裂改造方法难以使岩石起裂。每年都存在部分储层因异常难压而施工失败，导致浪费大量的人力和财力。因此有必要针对破裂压力异常高和堵塞严重的低渗或致密油气储层，提供有效的技术支持。

近年来，液态CO₂干法压裂因具有低伤害、易返排等优势，已经得到了国内广泛的关注和研究，但是单纯的液态CO₂粘度低，滤失严重，携砂能力差，难以形成裂缝的有效支撑。目前提出液态CO₂前置增能和水力压裂相结合的方法，不仅弥补了液态CO₂干法压裂的不足，还克服了传统水力压裂的压裂液返排率低、返排时间长以及补充地层能量困难等问题。但是，液态CO₂前置增能协同水力压裂改造方法对于破裂压力异常高和堵塞严重的低渗或深部致密油气储层，在常规压裂设备条件下，储层岩石仍然难以开裂，造成压裂施工受阻。

因此，为了降低储层岩石破裂压力和消除堵塞物对破裂压力的影响，目前一般采用酸压或酸预处理技术、复合压裂技术(如CO₂爆破-水力压裂改造增产方法、炸药爆破-液态CO₂压裂方法)等。酸压或酸预处理技术能使储层微观孔隙结构发生改变，改变岩石的力学参数，增加储层的渗透性，从而达到降低破裂压力的目的。但是在面临泥浆堵塞严重的地层时，一方面，酸液渗滤困难，对堵塞物溶解速度慢；另一方面，酸液组分选取不合适，容易造成对储层的二次伤害，尤其是形成的酸渣难以返排。近年来，液态CO₂相变爆破技术克服了传统炸药爆破中破坏程度大、危险系数高等缺点，除此之外CO₂气体还能营造出类惰性气体环境，具有抑爆、抑燃的特点，在提高煤层透气性、提高瓦斯抽放效率、巷道顶底板治理、煤仓清堵等工程实践中，均取得良好效果。

中国专利文献CN110541696A公开的一种油气井二氧化碳爆破-水力压裂改造增产方法，包括预制爆破方案，爆破及压裂设备预制，爆破作业，水力压力及结果监测。但是对于破裂压力异常高和堵塞严重的低渗或深部致密油气储层，这种单级CO₂爆破技术受到储液容器体积限制，一方面明显存在爆破能量不足，另一方面，不能形成脉冲冲击波，难以形成多条径向裂缝以降低岩石破裂压力，影响水力压裂改造效率及效果，同时单级液态CO₂爆破技术中能量一次性释放，其释放能量大小在工程上也难以控制；且该专利没有提到水力压裂的具体实施措施，很难对油田的实际施工起到指导作用。