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二氧化碳压裂管:绿色开采中的关键承载者

2025-09-25

在非常规油气资源开发与低碳施工需求日益增长的背景下,二氧化碳压裂技术凭借节水、环保、储层伤害小等优势逐渐成为行业关注焦点,而二氧化碳压裂管作为该技术体系中的核心承载部件,其性能与可靠性直接影响施工安全与作业效率。这种特殊管道不仅要承受极端物理条件,更要适配二氧化碳从液态到超临界态的复杂相变过程,成为连接压裂设备与地层的关键枢纽。

二氧化碳压裂管的核心价值体现在对极端环境的适应性上。在干法压裂作业中,管道需输送 - 25~-15℃的液态二氧化碳,同时承受最高达数十兆帕的压力,且要应对二氧化碳极强的穿透性特点。这使得管道材质不仅需具备优异的低温韧性与耐压强度,还需搭配特殊密封结构,部分场景下甚至需采用金属密封圈以防止介质泄漏。针对不同作业需求,管道规格也存在差异,例如在高排量施工中,管径选择直接影响摩阻损耗 —— 数据显示,直径 73mm 的油管在排量达到 7.0m³/min 时,摩阻压降可高达 48MPa/1000m,合理的管道规格设计成为降低能耗的关键。

在技术适配性方面,二氧化碳压裂管需与压裂工艺形成协同效应。在泡沫压裂体系中,管道需兼容含起泡剂、支撑剂的混合介质,内壁光滑度设计需平衡携砂能力与流动阻力;而在超临界二氧化碳压裂中,管道需适应介质黏度从 0.02~0.16mPa・s 的动态变化,确保支撑剂均匀输送至裂缝深处。此外,管道系统的连接密封性直接关系到施工安全,尤其是在多设备串联的作业流程中,从储罐到混砂车再到井口的管道衔接,需通过严格试压保障整体密闭性。

环保与效率的双重需求正推动二氧化碳压裂管技术升级。随着 CCUS 与压裂技术融合趋势的显现,管道不仅要满足基本输送功能,还需适配碳封存场景下的长期稳定性要求。研究人员通过优化管道材质配方与结构设计,在提升耐腐蚀性的同时降低摩阻,部分改进型管道已能配合增稠剂体系实现更高砂比输送,单次加砂量可满足 30m³ 以上的施工需求。同时,管道与连续混砂技术的适配性提升,也为大规模体积压裂作业提供了支撑。

当前,二氧化碳压裂管的发展仍面临挑战:如何进一步降低极端工况下的摩阻损耗、提升对不同相变阶段二氧化碳的适配性,以及降低特殊材质带来的成本压力,成为行业关注的方向。随着材料科学与工艺技术的进步,兼具低成本、高适配性的新型压裂管正逐步涌现,有望为无水压裂技术的规模化应用提供更坚实的硬件支撑,推动油气开发与低碳发展的深度融合。

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