塑料、玻璃无腐蚀性。并且具有极快的溶解性和较
好的流变性能，0.245%稠化剂znj01长时间剪切后
混
混
第二部分 超临界CO2与增稠剂的作用机理研究
4、超临界CO2增粘剂的研究难点
CO2是由极性共价键构成的非极性分子，其 永久偶极矩为零，介电常数和极化率非常低。 对于极性或高分子化合物而言，CO2是一种弱溶 剂。CO2增粘的主要难点包括： 1）备选化合物在CO2中的低溶解度。这是CO2增 粘的最明显障碍。通常只有加入大量助溶剂或 者使用高氟化亲CO2分子，备选化合物才能溶解 于CO2 。
密度随温度和压力的变化
通过对比CO2气体、 液体、超临界状态 下的物理性质，发
自扩散系数和压力的关系
现在临界点附近流 温度/℃：1-0、2-37、3-47、4-75、5-77
粘度和压力的关系
第二部分 超临界CO2与增稠剂的作用机理研究
1、超临界CO2流体性质
两相
组分体系 Ⅰ型相图：CO2－烷烃 （n≦5） Ⅱ型相图：CO2－烷烃
质和溶剂之间会形成聚集体。 且在高度压缩区，局域的共溶 在外，还存在溶质-溶质的聚 剂-溶质分子间作用力往往大 集。
于溶剂-溶质的。
第二部分 超临界CO2与增稠剂的作用机理研究
2、超临界CO2流体增粘机理
增粘 机理：
具备液 体性质
理想的增粘剂在
超临 界解C溶 O共2溶剂
具备气 体性质
CO2中通过分子链 间的缠结以及相
裂
藏
存 1.超临界CO2粘度很低，携砂能力差。
在 2.超临界CO2压裂液滤失性比水基压裂液强。
问 3.超临界CO2易穿透，所以需要特殊的配套设备。 题 4.CO2需降温液化后才能加压升温至超临界状态，故地面需降温装置。
汇报大纲：
第一部分 超临界CO2压裂的优势及存在问题 第二部分 超临界CO2与增稠剂作用机理研究 第三部分 超临界CO2流变摩阻测试 第四部分 超临界CO2压裂现场工艺方案
第二部分 超临界CO2与增稠剂的作用机理研究
3、超临界CO2增粘剂的研究路线
氟化丙烯酸酯-苯乙烯共聚物增稠 剂z液nj态01C的O2介粘绍度低，滤失大，携砂性能差，为了
满足地层条件下携砂要求，优选了氟化丙烯酸酯-
苯乙烯共聚物的稠化剂znj01，该稠化剂具有无毒
性，化学稳定性强，不易挥发，不易燃，对金属、
剂 质的溶解度、
改善反应的
选择性等。
共溶剂-溶质分子间相互作用： 溶质-溶质分子间相互作用：
溶质-溶剂分子间相互作用： 由于分子间存在较强的相互
在高度可压缩的较稀超临界
由于溶质和溶剂分子间存 作用，故在溶质-溶剂、共溶 流体溶液中，除了有溶剂-溶
在较强的相互作用，故在溶 剂-溶质之间会形成聚集体。 质聚集和共溶剂-溶质聚集存
增粘剂
邻分子间的缔合
提升流
第二部分 超临界CO2与增稠剂的作用机理研究
3、超临界CO2增粘剂的研究路线
A.国外：遥爪型聚 合物增粘剂
第二部分 超临界CO2与增稠剂的作用机理研究
3、超临界CO2增粘剂的研究路线
B.国内：氟化丙烯酸酯-苯乙烯二 元共聚物的合成思路
第二部分 超临界CO2与增稠剂的作用机理研究
3、超临界CO2增粘剂的研究路线
C.国内：梯形聚甲基倍半硅 氧烷的合成思路
第一步 ,将甲基三氯硅烷与胺按1∶1 . 5的摩尔比 混第合二,步胺, 先由与于活胺性解较产大物的的水Si解-C反l 键应起为反离应子,反反应应,式Si 如-C1l所键示和:Si -N 键的离子特性相同, 均为30 %,但是 Si -N 键存在空间位阻。因此, 通过控制水的加入 量, Si -Cl 键将先水解缩聚形成梯形骨架, 然后 Si -N 键在酸的催化下也水解缩聚形成具有 Si -O Si 四元结构的梯形聚合物,反应过程如2所示:
2. 超临界CO2黏度低，更容易沟通细小的裂隙，并易在岩层中压出多 而复杂的微裂缝，提高单井产量和采收率。
超
优 3.超临界CO2流体密度大，溶解能力强，可以溶解近井地带重油组分，
非
势 为输送通道减少油气阻力。
临
常
4.可使粘土矿物脱水，导致粘土矿物颗粒变小，增大孔隙和渗透率。
界
规
CO2
油
压
气
5.超临界CO2表面张力几乎为零，能进入细小的孔隙，并高效置换CH4。 6.超临界CO2气源充足，压裂成本低；不含颗粒和水，不污染储层。
第二部分 超临界CO2与增稠剂的作用机理研究
1、超临界CO2流体性质
两相
温
度 /℃： 1－ 38 2－ 温 度 /17314－℃0－1－5 ：
温度 /℃： 1－ 46.1 2－ 7温1.1 3度－ 1/0℃4.4： 4－
第二部分 超临界CO2与增稠剂的作用机理研究
2、超临界CO2流体增粘机理
超临界流体中 的分子聚集溶：剂-溶剂
第二部分 超临界CO2与增稠剂的作用机理研究
1、超临界CO2流体性质
单相
由数据可知，CO2要达 到超临界状态并不难实
Hale Waihona Puke 现。但是其粘度偏低，溶剂
临界参数
会导致物压性裂特征液的携砂能
气体
临界
液体
力差，达不到预期的压 温度
（℃）
31.1
密度 （g/cm3）
0.0060.002
0.2-0.9 0.6-1.6
超临界CO2压裂液体系的构筑 及性能评价
汇报人： 黄 倩 指导老师：付美龙
二〇一六年四月
汇报大纲：
第一部分 超临界CO2压裂的优势及存在问题 第二部分 超临界CO2与增稠剂作用机理研究 第三部分 超临界CO2流变摩阻测试 第四部分 超临界CO2压裂现场工艺方案
第一部分 超临界CO2压裂的优势及存在问题
间的聚集
溶剂-溶质 溶质 间的聚集 分子
溶剂 分子
对较稀的临界流体溶液，在高度可压缩区，由 于分子间的吸引作用，超临界流体在溶质周围的 密度可能远远大于溶剂本体的密度，导致局部密
第二部分 超临界CO2与增稠剂的作用机理研究
2、超临界CO2流体增粘机理
超临界流体中的分 子间的相互作用：
共溶剂的加 共溶 入能增加物
中国油气藏现状
常规水 常 规 油力气 藏压裂
？
非常规油气藏
吸 溶附 游解气 在非常规油气藏中，进行常规水力压离裂气时，大 量水进入储层，会使粘土发生膨胀，导致气孔隙堵塞，
第一部分 超临界CO2压裂的优势及存在问题
技术名称 适用范围
超临界CO2压裂技术说明
技术特点
1. 超临界CO2压裂的破岩门限压力低，大幅提高了钻井速度。
裂增产效果，而其扩散 CO2
压力 （MPa）
7.38
粘度 （mP·s）
10-2
0.03-0.1 0.2-3.0
系数偏小，溶剂化能力 密度
（g/cm3）
0.448
扩散系数 （cm2/s）
10-1
10-4
10-5
第二部分 超临界CO2与增稠剂的作用机理研究
1、超临界CO2流体性质
单相
表面张力随温度的变化