安塞油田低成本生物酶解堵技術研究

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，當地層堵塞時，油井產量會大幅下降。針對其地層堵塞機理和安塞油田油藏物性，開展了環保生物酶解堵技術室內評價，并在現場進行應用，取得了較好的增油效果。現場應用表明：環保生物酶解堵不需動管柱、施工簡單、措施效果好、操作成本低，具有廣泛的應用前景。

安塞油田環保生物酶解堵技術

鉆井、完井和酸化、壓裂等增產處理后，作業中的聚合物和作業形成的泥餅會對裂縫的導流能力和地層滲透率造成傷害，產生地層堵塞，導致油井產量大幅下降[1]。為此，國內外研究者做了研究之后指出，生物酶能夠比化學劑如酸、氧化劑等物質更有效、更環保的去除此類物質傷害的物質[2,3]。酶制劑已經成功地應用于油井解堵并取得了解除有機垢堵塞穩定地層的良好效果。安塞油田結合其堵塞機理和儲層物性，開展環保生物酶解堵技術研究及現場應用，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 安塞油田的地質特征

1.1 構造及巖礦特征

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，巖性為硬砂質長石細砂巖。礦物成份以長石為主，膠結物含量占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，孔隙結構復雜，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，滲透率均表現出較強的非均質性。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，酸化又發揮著無可替代的作用。如目前應用的多元酸酸化、ClO2解堵酸化等。

2 安塞油田地層堵塞機理

安塞油田為低滲透油田，滲透率低，喉道半徑小，單井產能普遍較低，目前平均單井日產油僅2t，當油井近井地帶堵塞時，導致油井產量大幅下降，總結其主要原因有3個方面：

（1）作業造成固相顆粒堵塞。鉆井、完井和增產作業等使一些固相顆粒和殘渣物被擠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油層更易發生堵塞。

（2）重質組分污染堵塞。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、瀝青質及石蠟等重質組分在溫度、壓力發生變化時析出，并聚集在炮眼和油層表面形成堵塞，傷害程度達10%以上。因為溫度、壓力變化最大的地方為油井近井地帶，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，會產生CaCO3、CaSO4和BaSO4垢堵塞地層。

3 環保生物酶適應性研究

環保生物酶是一種以蛋白質為基質的非活性催化劑（酶）與助劑組成的特殊油井解堵劑，主要成分為酶、穩定劑、助劑和水。可以分解、降解原油，改變儲層表面的性質和與原油的相互作用狀態，改變油藏巖石潤濕性，提高原油流動性能，提高驅替效率，施工無需管柱，操作成本低[4，5]。為了評價它在安塞油田適用性，結合安塞油田儲層物性特點和地層堵塞機理，開展了室內評價。

3.1 環保生物酶對溫度適應性研究

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

由圖1可知，溫度對菌的生產具有重要影響，溫度在40～60℃菌密度達到109數量級。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 細菌生物活性對壓力適應性研究

油藏壓力對細菌生長代謝存在影響，不同壓力下，菌種生長適應性不同。所取試驗水為地層水，實驗溫度為45℃，試驗結果見圖2。

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

3.3 培養時間對細菌密度的影響

根據長2以及長6油層溫度，設定不同的溫度條件，測定所選取的菌種產生增殖作用的時間，接種濃度定為0.05×108個/mL。

由此可見，菌種在長2以及長6油層段溫度條件下，培養時間僅需1h左右就能達到107數量級，達到該菌種較為理想的菌密度時間也僅為20h左右。該菌種培養時間短，見效快，如圖3所示。

3.4 菌種改變流體性質的能力評價

取安塞油田王窯區塊綜合油樣，經細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，進而降低原油黏度，提高原油的流動能力。

上述室內模擬試驗得出，所優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，該油層經菌種處理后原油輕質組分明顯增加，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象，滲透率恢復到原始滲透率的95%以上。

4 現場應用效果評價

4.1 應用效果

經過長期室內模擬試驗與研究，對環保生物酶解堵機理有了進一步的認識和掌握。2008～2009年現場選擇實施了堵塞特征明顯8口井，有效率100%，平均單井日增油1.38 t，平均有效天數182d，累計增油2 003t（表2）。

表2 措施效果統計

4.2 經濟效益評價

傳統油井解堵措施通常采用重復壓裂、酸化等，其與環保生物酶解堵進行經濟效益對比如下：1t油按3 000元計算，環保生物酶單井投入5萬元，平均有效天數為182d，單井日增油1.38t；根據2008年、2009年措施效果，酸化平均有效天數220d，平均單井日增油0.7t；重復壓裂1.43t，平均有效天數240d，計算其投入與產出比如表3。

表3 投入與產出比對比

通過對比發現，環保生物酶解堵經濟效益遠遠大于重復壓裂和酸化，成本低。同時該措施不動井下管柱，不產生起、下泵附加費用，現場施工時解堵劑是從井口直接注入，安全環保，是一項投資回報率較高的解堵技術。

5 結論與認識

（1）環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質，增加原油流通能力。

（2）環保生物酶解堵技術不用動井下管柱，不產生起、下泵附加費用，成本低，對油層無污染，安全環保，投資回報率較高，具有廣泛的應用前景。

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

[1]劉徐慧,馬寧,陳馥,等.國外生物酶解堵劑應用研究[J].能源科學進展,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環保酶對油井解堵作用的室內研究[J].大慶石油學院學報，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用[J].油田化學,2005,22(1):23-24.

[5]楊德華,董治學,羅波.生物酶解堵技術現場試驗研究[J].江漢石油學院學報,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▎