超臨界CO2壓裂液增黏劑設計及性能測試

張俊江 ，李涵宇 ，牟建業(yè) ，張勁 ，陶少聃 ，曹宸瑜

（1.中國石化西北油田分公司工程技術研究院，新疆 烏魯木齊 830011；2.中國石油大學（北京）石油工程學院，北京102200）

CO2壓裂技術在20世紀60年代已應用于油田開發(fā)中［1］，加拿大、美國于80年代率先進行液態(tài)CO2壓裂現(xiàn)場試驗［2］，迄今為止累計施工 2 000 多井次［3］。由于對加砂設備以及CO2壓裂液黏度、攜砂性能要求較高，國內(nèi)液態(tài)CO2壓裂還處于探索階段［4-7］。在某些氣井中，液態(tài)CO2壓裂獲得的產(chǎn)量是常規(guī)壓裂的5倍［8-11］。超臨界CO2壓裂技術是將地面純液態(tài)CO2泵入井底進行壓裂，在通常的施工條件下，CO2在井底處于超臨界狀態(tài)［12］。

超臨界CO2壓裂技術具有無水相、無殘渣、低界面張力、抑制黏土膨脹、降低原油黏度、環(huán)保等優(yōu)點，對水敏、低滲儲層適應性較好［13-17］。但CO2壓裂液存在黏度低、攜砂性差、濾失快的缺點［18-19］，解決這一問題的關鍵是添加有效的CO2增黏劑以提高壓裂液黏度［20］。本文采用分子模擬技術［21］，研究CO2體系的分子構型，對超臨界CO2壓裂液體系進行優(yōu)化，通過室內(nèi)實驗評價超臨界CO2壓裂液體系的性能。

1 超臨界CO2壓裂液體系研制

1.1 增黏劑設計

有效提高超臨界CO2壓裂液黏度的方法是添加與CO2相容性較好的化學劑［20］。目前常見的CO2增黏劑，如聚二甲基硅氧烷、聚乙酸乙烯脂、苯乙烯氟化丙烯酸共聚物等，在常規(guī)條件下溶解度很低，毒性較大，增黏效果差［21-25］。本實驗在苯乙烯氟化丙烯酸共聚物中添加一個憎CO2嵌段，形成新的共聚物ZNJ。該共聚物有3個優(yōu)點：一是降低了增黏劑的毒性，使壓裂液更加環(huán)保；……