项目名称：非常规油气二氧化碳压裂技术与工业化应用

所属企业：中国石油集团川庆钻探工程有限公司长庆井下技术作业公司

成果水平：国际先进水平

项目编号：ECF-2024-SET-1004

项目主要参与人： 夏玉磊 王文武 张宏忠 兰建平 李泽锋 叶赛 廖明 姚伟 王雅茹

评审专家点评：国际先进水平。该项目针对页岩油气开发中的环保和增产需求，创新开发了二氧化碳干法加砂压裂技术，并成功实现了工业化应用。通过自主研发的CO2增黏剂和密封混砂装置，解决了携砂能力弱的问题，建立了完整的CO2压裂技术体系，有效降低了水资源消耗，减少了返排液处理压力，具备显著的减排和节水效果。该技术已在长庆和华北等油田应用，显著提升了压裂效率，具备广泛推广潜力。未来建议进一步完善CO2压裂技术流程，加强CO2返排率和储层内CO2残留率的监测，优化减碳效果，确保环境保护与增产的双重目标能够更加稳定地实现。

主要创新点：

掌握了致密砂岩 CO2降低破裂压力和产生复杂裂缝扩展机理，阐明了长庆页岩油气地层水和 CO2混合体 系 pH 值的变化规律，形成了页岩油气 CO2 压裂优化设计和压后排采技术，厘清了地面-井筒-地层过程 中 CO2 的状态变化。完成了 CO2 压裂施工设备配套与工艺流程的全面优化，拥有 CO2 设备总功率 50000HHP，现场液态 CO2 储备能力 2000 吨，施工排量 10m3 /min 以上的工业化作业能力，建立建全了 安全操作规程和联合作业模式，整体技术实力处于国际领先水平。

产品主要用途、技术原理： 

二氧化碳压裂是以液态二氧化碳部分或全部代替水基压裂液实现少水、无水压裂的储层改造新技术，具 有快速返排和储层伤害低等优势，适用于强水敏强水锁的非常规油气藏，是储层改造领域践行绿色低碳 发展战略的重要手段。二氧化碳压裂平均增产幅度为 52.7%，稳产时间 2 年以上，有效缓解了返排液处 理的压力，同时大幅降低水资源的消耗。2021-2023 年川庆钻探长庆井下技术作业公司累计完成了 141 口二氧化碳压裂施工，实现碳减排 25.7 万吨，相当于植树 2270 颗乔木，节电近 2.5 万度，减少废水处理 约 22.3 万方，实现液态二氧化碳埋存 17.2 万方，获得综合经济效益 45229 万元。

技术应用： 

2021-2023 年共完成了 141 口二氧化碳增能压裂施工，实现碳减排 25.7 万吨。针对长庆区域页岩油 层基质渗透率和孔隙度极低、渗流通道小、压力系数低、开发能量不足的储层特征，采用 CO2 前置增 能压裂技术，利用前置 CO2造复杂缝网、焖井时 CO2 增能+原油降粘能力、生产时 CO2渗析置换作用， 实现提升产能。针对长庆页岩气藏储层物性差、非均质性强、能量传递慢、排液效率低等问题，开展 CO2 前置和 CO2 伴注增能压裂，主要利用 CO2 增加地层能量和返排携液能力，实现压后高效返排，达 到降低储层伤害、提高单井产能的目的，压后一次喷通率 86.7%，较常规压裂邻井提高 41.7%，平均排 液周期缩短 7 天，水平井平均无阻流量 53.7×104 m3 /d ，较邻井增产 45.9%。CO2 泡沫压裂在长庆、华 北大牛地等气田共推广应用试验 33 口井，与 69 口水力压裂对比井 4.9585×104m3 /d 的平均无阻流量相 比，平均无阻流量增加了 8.8728×104m3 /d，平均提高 178.9％。二氧化碳干法加砂压裂共计完成 15 口 井 18 层次，创下最大作业井深 3454m，最大单井加砂量 45.2m3，最高砂比 25%，最大施工排量 6.0m3 /min 等多项工程技术指标。