生物酶解堵技術在海上油田的應用及效果分析

李嘯南，田 苗，劉艷濤，劉汝敏，曾 鳴，馮 青

（1.中海油田服務股份有限公司，天津 300450；2.中海油（中國）有限公司，天津 300452）

渤海P 油田為復雜小斷塊稠油油田，主力油組上部地層原油黏度318 mPa·s～496 mPa·s，油組下部地層原油黏度30 mPa·s～60 mPa·s。油田大部分區塊為天然能量開發，產量遞減速度快。原油中膠質、瀝青質和蠟含量高，凝固點在10 ℃～20 ℃。在生產過程中有機質隨著溫度壓力下降析出，容易對篩管表面、近井地帶造成堵塞，引起產量下降。油田很多油井在鋼絲作業期間，通井遇阻無法繼續下入，起出工具串帶有大量黏稠的油泥。目前油田多數油井產量低，部分井檢泵頻繁，經濟性差。而目前海上常規的增產措施面臨基礎設備投入大、程序復雜、耗能高，油藏易受到傷害，采出液處理難度大，平臺井空間狹小、淡水缺乏，操作困難等問題和難點。

針對以上問題本文開展了生物酶解堵技術研究，該技術可解決目前海上現有增產技術的局限性和難點，既能解堵降黏，又能保護油藏，降低能耗，工藝簡單，且提高采收率效果顯著。

1 AP 生物酶增產機理及特點

AP 生物酶是一種運用基因工程、細胞工程、酶工程等現代生物工程技術制成的一種以蛋白質為基質的非活性制劑，能使儲層中原有附著在巖石上的原油迅速分離達到增產的目的。其增產機理為：（1）具有非常高的釋放儲層巖石顆粒表面碳氫化合物的能力。能將近井地帶結晶、堆積在巖石顆粒上的蠟及膠質、瀝青質剝落下來，使原油從巖石顆粒表面釋放，擴大油層孔隙空間，提高井底附近地層的滲透率，從而提高原油產量。（2）附著在巖石表面，可以改變巖石的潤濕狀態，使巖石潤濕性變為水濕，降低潤濕角和巖石顆粒的界面張力，提高油相滲透率，降低原油在地層孔隙中的流動阻力。實施AP 生物酶解堵措施可以達到原油增產、提高開發效果的目的[1-3]。

AP 生物酶解堵劑具備以下特征：

（1）pH 值為7，無腐蝕性，保證注入設備和管柱的安全；

（2）具有良好的配伍性；

（3）有效清洗有機質堵塞；

（4）有效降低原油黏度，改善其流動性，改善地層的滲流能力；

（5）有效溶解、穩定黏土；

（6）具有良好的擴散性，以達到深部解堵的目的；

（7）具有良好的環保性、安全性；

（8）與地面流程具有良好的適應性，返出液可以直接進入生產流程。

其性能指標（見表1）。

表1 AP 生物酶藥劑性能指標

2 室內實驗評價

2.1 界面張力測試

室內測定了生物酶溶液界面張力隨濃度的變化關系。測試結果表明，隨著生物酶溶液濃度的增加，界面張力呈現先下降后上升的趨勢。當生物酶溶液濃度為0.5 %時，界面張力達到最小值0.2 mN/m（見圖1）。

圖1 生物酶溶液界面張力隨濃度的變化關系

2.2 潤濕性

按照接觸角測定儀操作規程測定了含5 %生物酶的溶液隨時間變化對潤濕角的影響（見表2）。結果表明，生物酶具有明顯改變潤濕角的功能，在較短的時間（5 min 以內）可以使石英表面由油濕轉變為水濕，隨著時間延長，潤濕角進一步向水濕方向轉化，使巖石的油相滲透率增加，水相滲透率減少，降低產出液的含水率。

表2 生物酶隨時間變化對潤濕角的影響

2.3 洗油能力測定實驗

2.3.1 不同濃度藥劑洗油能力實驗 室內測定了不同濃度生物酶溶液對油砂洗油效率的影響。按照配液表配制溶液，油田地層水礦化度為18 000 mg/L，其中1#、2#、3#、4#分別為0.5 %、1 %、2 %、5 %濃度生物酶解堵劑溶液。取100 g 石英砂（20/40 目），加入10 g 油田原油，配制10 %含油量的油砂，烘干、稱量試管至恒重，稱取5 g 油砂混合物，放入試管中，分別加入10 mL洗油劑（1#、2#、3#、4#）。放入儲層溫度，恒溫60 ℃放置4 h。將各試管中洗出的油和溶液吸出，將剩余石英砂小心轉移至燒杯中，在105 ℃下將石英砂烘干至恒重，稱量石英砂質量，計算洗油效率，洗油率%=洗出油量/總油量。

觀察發現，生物酶溶液慢慢將原油從石英砂表面分離下來，成油滴狀或團狀浮起，分離后砂粒表面清潔，且油水界面整齊，說明生物酶溶液有較好的洗油能力，且與原油混合后不乳化。濃度為0.5 %生物酶溶液，平均洗油效率即可達到90.1 %，隨著濃度升高，洗油效率不斷增大，5 %濃度生物酶平均洗油效率高達99.8 %，實驗結果（見表3）。

表3 不同藥劑濃度洗油能力實驗結果

圖2 配方1#、2#、3#、4#、5# 洗油前及洗油后外觀

2.3.2 不同配液用水洗油能力實驗 室內測定了不同配液用水對生物酶溶液油砂洗油效率的影響。按照配液表配制溶液，使用5 %生物酶溶液，地層水礦化度為18 000 mg/L，其中1#、2#、3#、4#及5#分別為使用地層水、3/4、1/2、1/4 及0 倍地層水，實驗過程同上。將加入洗油劑的油砂混合物恒溫60 ℃放置后，分別于0.5 h、1 h、4 h 對試管進行觀測照相（見圖2），并計算洗油效率。

測試結果表明，5 %生物酶溶液平均洗油效率高達98.5 %～99.5 %，且不受地層水礦化度的影響，是一種很好的油井解堵技術（見表4）。

表4 不同配液洗油能力實驗結果

2.4 巖心解堵實驗

取2 塊巖心，進行巖心驅替實驗。首先正向通鹽水，測鹽水的滲透率K0，再正向通原油，形成堵塞，再次正向通鹽水，水驅至含水98 %，測解堵前鹽水的滲透率K1。之后反向通生物酶2 PV 后恒溫24 h，解堵。最后正向通鹽水，水驅至含水98 %，測解堵后鹽水的滲透率K2。根據堵前、堵后及解堵后的滲透率變化情況，可以評價巖心傷害程度及解堵程度。實驗結果（見表5），可以看出，生物酶對充填巖心的有機堵塞，解堵效果明顯，5 %生物酶解堵程度可達44.8 %。

3 現場應用

3.1 選井依據

表5 巖心解堵實驗結果

海上油田儲層膠結疏松，采用強注強采，使得層間干擾嚴重，含水上升較快。部分區塊注采井網不完善，地層虧空嚴重。油井堵塞原因復雜，面臨有機垢、無機垢、黏土、粉砂微粒等多種傷害問題。高含水、污染、地層壓力低等原因導致海上油田低產低效井眾多，影響油田整體開發效果，針對這些低產低效井應該采取分類治理。

基于海上油田的這些開發特點，結合生物酶的作用機理，建議生物酶解堵選井條件如下：

（1）建議選擇因各種工藝措施造成乳化堵塞、有機物堵塞導致供液不足、產量突然下降的油井，且地層仍有一定能量，解堵后供液能力強的油井；（2）建議選擇儲層條件較好，有一定儲量的油井（孔隙度大于20 %，滲透率大于150 mD，含油飽和度大于60 %）；（3）建議選擇含水率在40 %～80 %的油井（生物酶可吸附在巖石表面，可持久的發生作用），盡量避免選擇底水活躍的油井[4-6]；（4）避免非均質性嚴重的油井，防止解堵劑擠入地層后，大多進入滲透性好的高含水層，引起解堵后油井含水升高。

3.2 基本思路

（1）生物酶解堵藥劑是結合油、水和油藏條件綜合考慮復配而成的。根據每口井每個區塊的礦物組分、地層水注入成分、地層溫度、原油性質結合堵塞物成分分析進行生物酶解堵液配方設計，確定合理的生物酶解堵劑濃度；（2）根據油井管柱確定施工方式，滿足正擠條件的，可通過油管正擠處理液，反之可通過油套環空反擠處理液；（3）根據設計解堵半徑確定解堵液的用量；（4）根據地層參數和管柱特點確定施工參數，施工前首先進行試注，施工排量可根據現場施工壓力進行調整。

3.3 作業程序

（1）現場按設計濃度配制好溶液；（2）進行試擠注作業，確定地層正常吸液；（3）用泵將生物酶解堵處理液從油管或套管注入井筒內；（4）清水頂替進油層；（5）燜井3 d～5 d，啟泵生產，直接進入生產流程。

3.4 應用情況

P 油田P1 井投產初期流壓9.85 MPa，產量高，遞減快。由該井生產動態變化分析，該井后期產量相對穩定，受注水影響，生產后期含水呈“臺階式”上升，產油量下降。2017 年8 月至9 月進行修井，開井后產液和流壓均呈下降趨勢。由于該井生產層位原油黏度高，且生產壓差大，地層原油在近井地帶發生脫氣，進而產生膠質、瀝青質沉淀等有機堵塞，降低儲層滲透性，影響油井產量。建議對P1 井進行生物酶解堵作業，提高該井產能。

綜合P1 井實際情況及實驗結果，確定合理的生物酶解堵劑濃度及用量（見表6）。2018 年9 月，該井現場實施生物酶解堵作業，由于通井遇阻，采用反擠作業，共使用洗井液15 m3，生物酶解堵工作液120 m3，頂替液48 m3，累計液量183 m3。施工作業曲線（見圖3）。

施工后關井浸泡120 h 后開井生產。解堵前日產液18 m3，日產油7 m3，含水62 %，泵頻率40 Hz，流壓3.1 MPa。解堵后日產液57 m3，日產油15 m3，含水74%，泵頻率40 Hz，流壓3.4 MPa。解堵效果明顯，相比于措施前，產液增至3 倍，產油增至2 倍，為該小斷塊稠油油田穩產增產提供了新思路。

表6 P1 井配液數據表

4 結論與認識

（1）界面張力、潤濕性、洗油效率和巖心解堵等實驗結果表明，AP 生物酶可以剝離黏附在巖石顆粒上的原油，使巖石潤濕性向水濕轉化，從而降低原油在地層孔隙中的流動阻力，解除近井地帶污染，達到油井增產目的。

圖3 P1 井生物酶解堵施工曲線

（2）AP 生物酶解堵技術具有環境友好、快速高效、保護油藏、工藝簡單，提高采收率效果顯著等優點。

（3）AP 生物酶解堵技術在海上小斷塊稠油油田的應用取得了明顯的效果，解堵后油井產液增至3 倍，產油增至2 倍，為該油田今后實施增產措施提供了非常有益的經驗。