科创中国

1、立项背景四川盆地致密气、页岩气资源丰富。早在1971年，中国石油就在川西中坝气田发现致密砂岩气，但受当时技术的制约，开发规模小。2000年后，中国石油加大了四川盆地须家河组致密砂岩气的勘探力度，到2011年已探明致密气储量达7000亿立方米。然而，由于四川盆地须家河组致密砂岩气存在气源不充分性和含水饱和度高、水敏水锁性强等特点，储层改造液体对地层伤害大，且丛式井组作业产生的压裂返排液处置困难，致使产气量低、面临的环境污染风险高。2010年，中国石油启动了长宁—威远页岩气开发示范区的开发工作，但由于无页岩气开发经验，且中国页岩气埋藏深、储层特征复杂，因此不能照搬复制北美页岩气开发经验，页岩气开发无成熟的压裂液技术。此外，在四川盆地，致密气、页岩气井场多位于人口稠密的丘陵、山区，水资源紧缺，压裂产生的返排液多，无害化处理困难。2、主要技术原理利用分子改性与粉末精细筛选来降低压裂液稠化剂水不溶物含量，依靠“楔形”破胶工艺来实现压裂液彻底破胶，并通过降低表面张力防水锁、助排来实现返排液的快速返排，大幅降低压裂液对地层的伤害，开发出低伤害压裂液，解决制约致密气藏规模开发的储层伤害问题。利用化学可逆交联原理，结合低分子量压裂液稠化剂的基液粘度低、易返排特性，开发出了低分子可回收压裂液与现场重复利用工艺，实现冻胶类压裂返排液的回收与重复交联利用，解决制约致密气藏规模开发面临的环境污染风险问题。利用线性高分子聚合物降摩阻、微乳增能助排剂降低毛细管阻力以及有效管半径模拟现场管柱等原理，开发出低摩阻的滑溜水体积压裂液及管路摩阻仪，实现页岩气储层大规模体积压裂，解决页岩气开发无成熟压裂液技术的难题。利用水质软化、絮凝沉降悬浮物、多级过滤悬浮物、杀菌抑菌、反渗透脱盐等原理，结合返排液分类处理、处理工艺单元化、处理装置一体化和撬装化等设计理念，开发出压裂返排液回收处理与循环利用技术及配套的现场处理装置，解决页岩气开发面临的水资源缺乏、环境污染风险高等问题。3、内容（1）致密气、页岩气压裂液技术1）低伤害压裂液技术2）低分子可回收压裂液技术3）滑溜水体积压裂液技术（2）致密气、页岩气体积压裂液评价方法（3）致密气、页岩气压裂返排液循环利用技术1）低分子可回收压裂液循环利用技术2）体积压裂返排液循环利用技术（4）现场试验与推广应用技术4、经济与社会指标（1）形成适合致密气藏开发用低伤害压裂液技术，基质伤害率≤20%，残渣含量＜200mg/L；（2）形成适合致密气藏开发用低分子可回收压裂液技术，返排液可重复交联利用，在地层温度、170s-1下剪切1h后的粘度≥100mPa·s、残渣含量＜200mg/L；（3）形成适合致密气、页岩气藏体积压裂用滑溜水技术，可连续混配（降阻剂溶解时间≤30s），降阻率≥73%；（4）形成适合致密气、页岩气压裂返排液处理与循环利用技术和2套现场处理装置，返排液回用处理后的水质满足行业标准要求，返排液达标外排处理后的主要水质满足《污水综合排放标准(GB 8978-1996 )》一级指标；（5）压裂返排液回收处理后的利用率≥95%。
本项目形成了系列压裂液及压裂返排液处理与循环利用技术。项目研究成果在四川盆地的须家河气藏和长宁—威远国家级页岩气示范区进行了大规模应用，累计销售压裂液***万立方米，其中，2012年-2016年压裂液销售累计创利润***万元。本项目为四川长宁—威远国家级页岩气示范区页岩气产量从零上产到***亿立方米提供了重要的技术保障、有力支撑了中国页岩气藏的储层改造，对我国页岩气的开发具有示范作用。截至2016年底，本项目研究的压裂液及滑溜水在四川盆地的压裂施工中累计应用 640井次，累计增加天然气测试产量***万立方米/天，原油测试产量***吨/天，回收返排液63万立方米，节约成本***亿元，增产和节能减排效益显著。