安塞油田低成本生物酶解堵技術(shù)研究

張 昊 張軍鋒 兀鳳娜 賀華龍 何亞軍 吳海闊

中國石油長慶油田分公司第一采油廠（陜西延安716000）

安塞油田低成本生物酶解堵技術(shù)研究

張 昊 張軍鋒 兀鳳娜 賀華龍 何亞軍 吳海闊

中國石油長慶油田分公司第一采油廠（陜西延安716000）

安塞油田為低滲透油田，當(dāng)?shù)貙佣氯麜r(shí)，油井產(chǎn)量會(huì)大幅下降。針對其地層堵塞機(jī)理和安塞油田油藏物性，開展了環(huán)保生物酶解堵技術(shù)室內(nèi)評價(jià)，并在現(xiàn)場進(jìn)行應(yīng)用，取得了較好的增油效果?，F(xiàn)場應(yīng)用表明：環(huán)保生物酶解堵不需動(dòng)管柱、施工簡單、措施效果好、操作成本低，具有廣泛的應(yīng)用前景。

安塞油田環(huán)保生物酶解堵技術(shù)

鉆井、完井和酸化、壓裂等增產(chǎn)處理后，作業(yè)中的聚合物和作業(yè)形成的泥餅會(huì)對裂縫的導(dǎo)流能力和地層滲透率造成傷害，產(chǎn)生地層堵塞，導(dǎo)致油井產(chǎn)量大幅下降[1]。為此，國內(nèi)外研究者做了研究之后指出，生物酶能夠比化學(xué)劑如酸、氧化劑等物質(zhì)更有效、更環(huán)保的去除此類物質(zhì)傷害的物質(zhì)[2,3]。酶制劑已經(jīng)成功地應(yīng)用于油井解堵并取得了解除有機(jī)垢堵塞穩(wěn)定地層的良好效果。安塞油田結(jié)合其堵塞機(jī)理和儲層物性，開展環(huán)保生物酶解堵技術(shù)研究及現(xiàn)場應(yīng)用，為安塞油田提高措施效果、降低措施操作成本提供了一條新途徑。

1 安塞油田的地質(zhì)特征

1.1 構(gòu)造及巖礦特征

安塞油田處于陜北斜坡中部，為一平緩的西傾單斜。主力油層長6埋藏深度為965～1 500m，砂巖一般呈巨厚塊狀，巖性為硬砂質(zhì)長石細(xì)砂巖。礦物成份以長石為主，膠結(jié)物含量占11%～14%，主要為薄膜型次生綠泥石，其次為方解石和濁沸石。

1.2 儲層物性特征

長6油層為溶孔-粒間孔-微孔混合型儲層，孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜，平均孔隙度12.4%～13.9%。平均滲透率為1.5×10-3～2.9×10-3μm2，在油層縱橫向上，滲透率均表現(xiàn)出較強(qiáng)的非均質(zhì)性。屬典型的巖性油藏，基本無邊底水。原始地層壓力較低，一般為8.3～9.6MPa。

1.3 酸敏特征

長6油層為中酸敏地層，HCl等強(qiáng)酸可使巖芯滲透率下降22%~100%，盡管乙酸可提高18%~29%，但酸化難以作為油層深度改造的措施；在老井地解堵方面，酸化又發(fā)揮著無可替代的作用。如目前應(yīng)用的多元酸酸化、ClO2解堵酸化等。

2 安塞油田地層堵塞機(jī)理

安塞油田為低滲透油田，滲透率低，喉道半徑小，單井產(chǎn)能普遍較低，目前平均單井日產(chǎn)油僅2t，當(dāng)油井近井地帶堵塞時(shí)，導(dǎo)致油井產(chǎn)量大幅下降，總結(jié)其主要原因有3個(gè)方面：

（1）作業(yè)造成固相顆粒堵塞。鉆井、完井和增產(chǎn)作業(yè)等使一些固相顆粒和殘?jiān)锉粩D入油層或者在巖石表面形成泥餅而形成堵塞，對于平均喉道半徑只有0.43μm的安塞油田長6油層更易發(fā)生堵塞。

（2）重質(zhì)組分污染堵塞。安塞油田原油含蠟量在10%～14%之間，有的甚至更高，原油中膠質(zhì)、瀝青質(zhì)及石蠟等重質(zhì)組分在溫度、壓力發(fā)生變化時(shí)析出，并聚集在炮眼和油層表面形成堵塞，傷害程度達(dá)10%以上。因?yàn)闇囟取毫ψ兓畲蟮牡胤綖橛途貛?，所以這種堵塞主要存在于近井地帶。

（3）地層水和注入水離子結(jié)垢堵塞。安塞油田地層水含有大量的Ca2+、少量的Ba2+等成垢離子，注入水含有一定的SO42-、CO32-和HCO3-，混合時(shí)，會(huì)產(chǎn)生CaCO3、CaSO4和BaSO4垢堵塞地層。

3 環(huán)保生物酶適應(yīng)性研究

環(huán)保生物酶是一種以蛋白質(zhì)為基質(zhì)的非活性催化劑（酶）與助劑組成的特殊油井解堵劑，主要成分為酶、穩(wěn)定劑、助劑和水?？梢苑纸?、降解原油，改變儲層表面的性質(zhì)和與原油的相互作用狀態(tài)，改變油藏巖石潤濕性，提高原油流動(dòng)性能，提高驅(qū)替效率，施工無需管柱，操作成本低[4，5]。為了評價(jià)它在安塞油田適用性，結(jié)合安塞油田儲層物性特點(diǎn)和地層堵塞機(jī)理，開展了室內(nèi)評價(jià)。

3.1 環(huán)保生物酶對溫度適應(yīng)性研究

在不同溫度下進(jìn)行培養(yǎng)，測定生物酶中的菌種數(shù)，考察菌種對溫度的適應(yīng)性能。采用現(xiàn)場所取安塞油田長2和長6地層水，硫化氫以及各種有機(jī)酸含量為零。

由圖1可知，溫度對菌的生產(chǎn)具有重要影響，溫度在40～60℃菌密度達(dá)到109數(shù)量級。因此，得出長2以及長6油層段為溫度在40～50℃之間，對菌生長條件較為適合。

3.2 細(xì)菌生物活性對壓力適應(yīng)性研究

油藏壓力對細(xì)菌生長代謝存在影響，不同壓力下，菌種生長適應(yīng)性不同。所取試驗(yàn)水為地層水，實(shí)驗(yàn)溫度為45℃，試驗(yàn)結(jié)果見圖2。

由上述試驗(yàn)可以看出，隨壓力上升，雖然菌密度呈下降趨勢，但壓力升至20MPa左右時(shí)菌密度仍保持在108數(shù)量級以上，足以滿足現(xiàn)場菌密度要求。因此，該菌種抗壓性能良好。

3.3 培養(yǎng)時(shí)間對細(xì)菌密度的影響

根據(jù)長2以及長6油層溫度，設(shè)定不同的溫度條件，測定所選取的菌種產(chǎn)生增殖作用的時(shí)間，接種濃度定為0.05×108個(gè)/mL。

由此可見，菌種在長2以及長6油層段溫度條件下，培養(yǎng)時(shí)間僅需1h左右就能達(dá)到107數(shù)量級，達(dá)到該菌種較為理想的菌密度時(shí)間也僅為20h左右。該菌種培養(yǎng)時(shí)間短，見效快，如圖3所示。

3.4 菌種改變流體性質(zhì)的能力評價(jià)

取安塞油田王窯區(qū)塊綜合油樣，經(jīng)細(xì)菌處理后原油蠟含量降低至1.8%，降低率為17.8%，黏度降低了15.2%，見表1。

表1 原油黏度的變化

試驗(yàn)表明，所選菌種能有效地降低安塞油田原油蠟含量，降低原油重組分含量，進(jìn)而降低原油黏度，提高原油的流動(dòng)能力。

上述室內(nèi)模擬試驗(yàn)得出，所優(yōu)選的菌種適合在安塞油田長2以及長6地層地層溫度、壓力條件生存，且具有較好的繁殖能力。同時(shí)，該油層經(jīng)菌種處理后原油輕質(zhì)組分明顯增加，含蠟量、黏度明顯降低，能很大程度上解除近井段和裂縫堵塞現(xiàn)象，滲透率恢復(fù)到原始滲透率的95%以上。

4 現(xiàn)場應(yīng)用效果評價(jià)

4.1 應(yīng)用效果

經(jīng)過長期室內(nèi)模擬試驗(yàn)與研究，對環(huán)保生物酶解堵機(jī)理有了進(jìn)一步的認(rèn)識和掌握。2008～2009年現(xiàn)場選擇實(shí)施了堵塞特征明顯8口井，有效率100%，平均單井日增油1.38 t，平均有效天數(shù)182d，累計(jì)增油2 003t（表2）。

表2 措施效果統(tǒng)計(jì)

4.2 經(jīng)濟(jì)效益評價(jià)

傳統(tǒng)油井解堵措施通常采用重復(fù)壓裂、酸化等，其與環(huán)保生物酶解堵進(jìn)行經(jīng)濟(jì)效益對比如下：1t油按3 000元計(jì)算，環(huán)保生物酶單井投入5萬元，平均有效天數(shù)為182d，單井日增油1.38t；根據(jù)2008年、2009年措施效果，酸化平均有效天數(shù)220d，平均單井日增油0.7t；重復(fù)壓裂1.43t，平均有效天數(shù)240d，計(jì)算其投入與產(chǎn)出比如表3。

表3 投入與產(chǎn)出比對比

通過對比發(fā)現(xiàn)，環(huán)保生物酶解堵經(jīng)濟(jì)效益遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于重復(fù)壓裂和酸化，成本低。同時(shí)該措施不動(dòng)井下管柱，不產(chǎn)生起、下泵附加費(fèi)用，現(xiàn)場施工時(shí)解堵劑是從井口直接注入，安全環(huán)保，是一項(xiàng)投資回報(bào)率較高的解堵技術(shù)。

5 結(jié)論與認(rèn)識

（1）環(huán)保生物酶菌種適合在安塞油田長2及長6地層條件生存，具有較好的繁殖能力，能有效地解除近井地帶堵塞，降解原油中的蠟等有機(jī)質(zhì)，增加原油流通能力。

（2）環(huán)保生物酶解堵技術(shù)不用動(dòng)井下管柱，不產(chǎn)生起、下泵附加費(fèi)用，成本低，對油層無污染，安全環(huán)保，投資回報(bào)率較高，具有廣泛的應(yīng)用前景。

（3）環(huán)保生物酶解能提高油相滲透率，能有效降解原油中的重質(zhì)組分，降低重油粘度，提高原油的流動(dòng)能力，下步開展通過注水井注入地層，提高油田采收率試驗(yàn)。

[1]劉徐慧,馬寧,陳馥,等.國外生物酶解堵劑應(yīng)用研究[J].能源科學(xué)進(jìn)展,2007(3).

[2]M.A.Siddqui,H.A.Nasr-EI-Din.Evaludtion of Special Enzymes as a Means to Remove Formation damage Induced by Drill-in fluids in Horizontal Gas Wells in Tight Reservoirs.SPE 81455.2003.

[3]張秀華,孫德軍.Apollo環(huán)保酶對油井解堵作用的室內(nèi)研究[J].大慶石油學(xué)院學(xué)報(bào)，2007(2).

[4]孔金，李海波，周明亮,等.SUN生物酶解堵劑及其在勝利海上油田的應(yīng)用[J].油田化學(xué),2005,22(1):23-24.

[5]楊德華,董治學(xué),羅波.生物酶解堵技術(shù)現(xiàn)場試驗(yàn)研究[J].江漢石油學(xué)院學(xué)報(bào),2008(6).

Ansai oilfields belong to the low permeability oil reservoir,so when the stratum is plugged,the output of oil wells will be decreased greatly.According to the mechanism of stratum plugging and the physical property of Ansai oil reservoir,the plugging removal technique of environmental bio-enzyme was evaluated in the laboratory,and then is applied to the fields,achieving the better effect of increasing oil.The practical application indicates that the plugging removal technique of environmental bio-enzyme possesses a good applicative prospect,because of needing no movement of pipes,its construction being simple,its measures having better effect,and its operation cost being low.

Ansai oilfields;environmental bio-enzyme;plugging removal technique

2010-09-25▎