生物酶驅(qū)油技術(shù)在低滲油田的研究及應(yīng)用①

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生物酶驅(qū)油技術(shù)在低滲油田的研究及應(yīng)用①

柯 巖1諶國(guó)慶1吳峰山2韓慧玲1韓曉程1

1.新疆油田準(zhǔn)東采油廠2.新疆準(zhǔn)東石油技術(shù)股份有限公司

摘要優(yōu)選的生物酶注入地下油層后，經(jīng)過一定時(shí)間就地繁殖會(huì)產(chǎn)生酸、氣等一系列代謝產(chǎn)物，能改變地層和油藏原油的物化性質(zhì)，從而提高原油采收率。針對(duì)火燒山、北三臺(tái)油田等低滲油田高堿、高鹽、高礦化度的特點(diǎn)，開展的油藏適應(yīng)性實(shí)驗(yàn)表明，生物酶能夠在較苛刻的條件下正常代謝生長(zhǎng)。通過生物酶巖心驅(qū)油對(duì)比實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，生物酶能有效提高油田采收率，在現(xiàn)場(chǎng)的油井、水井上分別進(jìn)行的生物酶驅(qū)油試驗(yàn)，取得了較好的增油效果。

關(guān)鍵詞生物酶驅(qū)油實(shí)驗(yàn)提高采收率現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

生物酶采油是將經(jīng)過篩選和評(píng)價(jià)的生物酶與培養(yǎng)基注入地下油層，通過生物酶就地繁殖和代謝，產(chǎn)生酸、氣體、溶劑、生物表面活性劑和生物聚合物，改變巖石孔道和油藏原油的物理化學(xué)性質(zhì)，提高原油產(chǎn)量和增加油藏原油采收率[1]。

火燒山油田和北三臺(tái)油田基質(zhì)滲透率為(1～30)×10-3μm2，均已經(jīng)過近30年的開采。由于各種措施、施工使油層受到不同程度的污染和堵塞，對(duì)于油井正常生產(chǎn)有較大影響。目前，油藏開發(fā)主要存在的問題有：①油藏壓力分布不均，綜合含水上升；②射孔層較多，大層分注剖面矛盾難以解決；③注水井層間矛盾日益突出，水淹、水竄嚴(yán)重；④多輪次的調(diào)剖、堵水，措施效果逐年降低，驅(qū)油效率逐年降低[2]。

生物酶采油技術(shù)相對(duì)于其他的采油技術(shù)有一定的優(yōu)點(diǎn)，即生物酶不會(huì)消耗大量能源，施工簡(jiǎn)單，操作方便，對(duì)不同類型地層溫度、壓力、水礦化度、堿度的變化適應(yīng)性較好。因此，進(jìn)行生物酶的降黏、降解、耐堿、模擬現(xiàn)場(chǎng)驅(qū)油實(shí)驗(yàn)及開展油田現(xiàn)場(chǎng)解堵驅(qū)油試驗(yàn)具有現(xiàn)實(shí)意義[2]。

1室內(nèi)研究實(shí)驗(yàn)

1.1　實(shí)驗(yàn)儀器及藥品

儀器：恒溫水浴鍋，烘箱，電子天平，燒杯，旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)，層析柱，冷凝管，短頸漏斗，洗油儀，WM-Ⅱ多功能驅(qū)替試驗(yàn)裝置，YKS-Ⅱ智能型覆壓巖心孔滲聯(lián)測(cè)系統(tǒng)，YB-Ⅱ巖心油水飽和試驗(yàn)裝置，表面張力儀等。

藥劑：ZY-1生物酶，實(shí)驗(yàn)區(qū)原油樣品，層析氧化鋁，層析硅膠，二氯甲烷，三氯甲烷，無水乙醇，石油醚，脫脂棉花，氯化鈉，碳酸鈉，HPAM，重鉻酸鈉，亞硫酸鈉，硫脲，天然巖心,實(shí)驗(yàn)采用低滲水敏區(qū)塊原油樣。

1.2　實(shí)驗(yàn)用原油物性

表1為所選原油樣物理性質(zhì)。

表1 油樣密度及黏度數(shù)據(jù)Table1 Densityandviscositydataofoilsamplew(水)/%20℃密度/(g·cm-3)50℃黏度/(mPa·s)1.3180.94505840

1.3　ZY-1生物酶降黏及族組分分析

為驗(yàn)證ZY-1生物酶的降黏效果，選用原油油樣進(jìn)行降黏及族組分分析實(shí)驗(yàn)。

將質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.05%、0.1%、0.15%、0.2%的生物酶加入到原油樣中，測(cè)55 ℃下黏度及族組分。

圖1表明，生物酶對(duì)原油黏度有降低作用，濃度越高，降黏效果越明顯，0.2%(w)生物酶的降黏率為25.53%。

圖2表明，加入生物酶后，油樣瀝青質(zhì)含量下降。降低率分別為：0.1%(w)生物酶下降5.95%，0.15%(w)生物酶下降12.60%，0.2%(w)生物酶下降14.15%。說明ZY-1生物酶不但能夠利用原油作為唯一營(yíng)養(yǎng)源生長(zhǎng)繁殖、新陳代謝，發(fā)揮其各類生物學(xué)功能，還能降解瀝青質(zhì)，降低原油黏度，增強(qiáng)流動(dòng)性，提高原油品質(zhì)，達(dá)到了菌種選育的標(biāo)準(zhǔn)和目的。

1.4　ZY-1生物酶耐堿實(shí)驗(yàn)

高堿性環(huán)境對(duì)生物所需營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)、吸收利用有強(qiáng)烈的抑制作用，直接阻礙生物的生長(zhǎng)繁殖，因此，所選菌群對(duì)高pH值環(huán)境的耐受能力是微生物能否在油藏層中繁殖生長(zhǎng)的重要因素之一。選用0.1%(w)生物酶，原油樣，55 ℃下靜置24 h，考察ZY-1的耐堿性能。

表2 ZY-1生物酶耐堿實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table2 AlkaliexperimentalresultsofZY-1enzyme生物酶w/%pH值原油黏度/(mPa·s)ZY-1不加生物酶不加NaOH42300.1不加NaOH34607.534508.034808.535209.035909.53640

由表2可看出，生物酶在高pH值環(huán)境中,繁殖生長(zhǎng)能力未受到明顯影響。在堿性環(huán)境下，加入生物酶后黏度下降，pH值越高，下降的程度略有減少，但不很明顯。這說明，生物酶對(duì)NaOH的耐受能力和降解利用能力滿足了高pH值環(huán)境的耐受要求。

1.5　ZY-1生物酶耐鹽實(shí)驗(yàn)

高濃度鹽類物質(zhì)的環(huán)境對(duì)生物所需營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)、吸收利用有強(qiáng)烈的抑制作用，直接阻礙生物的生長(zhǎng)繁殖。因此，所選菌群對(duì)高濃度鹽的耐受能力是微生物能否在高鹽環(huán)境中繁殖生長(zhǎng)的關(guān)鍵因素之一。選用0.1%(w)生物酶，原油樣，55 ℃下靜置24 h，考察ZY-1的耐鹽性能。

表3 ZY-1生物酶耐鹽性實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table3 ResultsofsalttolerancetestofZY-1biologicalenzyme生物酶w/%w(NaCl)/%原油黏度(mPa·s)ZY-1不加生物酶不加NaCl42300.1不加NaCl346033470435105354063570736008362093620

由表3可看出，生物酶在高濃度NaCl環(huán)境中,降黏能力未受到明顯影響，說明生物酶能滿足菌種對(duì)高鹽環(huán)境的耐受要求。

1.6 　ZY-1生物酶與不同礦化度水配伍性實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)的主要目的是檢驗(yàn)生物酶與不同礦化度水是否產(chǎn)生沉淀而導(dǎo)致地層發(fā)生堵塞。實(shí)驗(yàn)條件：0.1%(w)生物酶，55 ℃下靜置24 h。

表4 ZY-1生物酶配伍性實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table4 ResultsofcompatibilityexperimentofZY-1biologicalenzymes生物酶w/%編號(hào)礦化度/(mg·L-1)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象ZY-10.11#300溶液澄清無沉淀2#1000溶液澄清無沉淀3#5000溶液澄清無沉淀4#10000溶液澄清無沉淀5#15000溶液澄清無沉淀

由表4可知，生物酶和不同礦化度的水均有很好的配伍性，溶液均呈透明狀，無沉淀。這表明，生物酶和高礦化度水具有很好的配伍性，不會(huì)產(chǎn)生絮狀物、沉淀。

1.7　ZY-1生物酶對(duì)原油表面張力降低率的影響

注入水?dāng)y帶生物酶通過注入井向油井運(yùn)移時(shí)波及面積增大，會(huì)將其通過地段上附著在巖石上的原油迅速清洗下來，同時(shí)部分生物酶吸附在巖石的表面降低了界面張力和表面張力，改變了巖石的潤(rùn)濕性，在地層中產(chǎn)生新的出油通道，使洗下來的原油隨水而順利流到井口。因此，測(cè)量加入生物酶的注入水表面張力的降低是其洗油能力的重要數(shù)據(jù)之一[3]。

采用原油樣，室溫，生物酶質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.1%、0.2%、0.5%、1%、1.5%、2%、4%。

(1) 母液配制：質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%。取生物酶10 mL置于250 mL容量瓶中，加蒸餾水使之充分溶解，然后定容。

(2) 用配制好的生物酶母液配制不同濃度的實(shí)驗(yàn)液20 mL，配制好后，用表面張力儀測(cè)定原油表面張力。

表5 表面張力測(cè)定結(jié)果Table5 Resultsofsurfacetensionmeasurement序號(hào)w(生物酶)/%水量/mL母液量/mL原油表面張力/(mN·m-1)降低率/%1空白0071.5424.0020.031.6355.7932.010.010.032.6954.3141.512.67.432.7854.1851.015.05.032.8954.0360.517.52.532.9054.0170.219.01.032.6154.4280.119.50.532.4654.63

由表5可看出，生物酶能夠很好地起到降低油水表面張力的效果。

1.8　ZY-1生物酶驅(qū)油實(shí)驗(yàn)

(1) 表6 為實(shí)驗(yàn)巖心基本數(shù)據(jù)。

表6 巖心基本數(shù)據(jù)Table6 Corebasicdata編號(hào)長(zhǎng)度/cm直徑/cm孔隙度/%孔隙體積/mL滲透率/(10-3μm2)15.4342.48327.177.1560.9025.6412.46627.597.4362.5755.5882.51022.916.3370.6265.8102.53019.925.8239.7276.0622.52019.505.9044.9186.1062.51016.985.1335.7495.8942.51618.775.4651.67

(2) 生物酶濃度的篩選。將選定樣號(hào)巖心放入WM-Ⅱ多功能驅(qū)替試驗(yàn)裝置中，分別用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%、1%、2%、3%、4%的生物酶進(jìn)行驅(qū)油實(shí)驗(yàn)。

表7 驅(qū)油效率評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table7 Experimentalresultsofoildisplacementefficiencyevaluation巖樣編號(hào)飽和原油質(zhì)量/gw(生物酶)/%水驅(qū)油效率/%注生物酶驅(qū)油效率/%16.32750.537.1543.8326.5743140.2650.3255.6010239.4149.5265.1511341.7652.0075.2219439.6850.14

表7表明，不同濃度的生物酶，新增的驅(qū)油效率幅度不同，隨著生物酶濃度的提高，新增的驅(qū)油效率幅度也增加[4]。0.5%(w)生物酶新增的驅(qū)油效率為6.68%。1%(w)~4%(w)生物酶的新增驅(qū)油效率，隨著生物酶濃度的增加，驅(qū)油效率也有所提高，但是提高的幅度不算大，均在10%~11%之間?，F(xiàn)場(chǎng)可考慮使用1%(w)~2%(w)的生物酶。

(3) 調(diào)剖后驅(qū)油效率與調(diào)驅(qū)結(jié)合驅(qū)油效率的對(duì)比。將選定巖心放入WM-Ⅱ多功能驅(qū)替試驗(yàn)裝置中，進(jìn)行驅(qū)油效率實(shí)驗(yàn)[5]。

表8 驅(qū)油效率實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table8 Oildisplacementefficiency巖樣編號(hào)飽和原油質(zhì)量/gw(生物酶)/%水驅(qū)油出油量/g調(diào)剖后水驅(qū)油驅(qū)出油量/g水驅(qū)油效率/%84.53401.73020.578138.1694.830911.97050.767140.79

從表8可看出，調(diào)剖后，改變了巖心的注水剖面，驅(qū)油效率提高了12.75%，通過生物酶和調(diào)剖的結(jié)合，驅(qū)油效率提高幅度達(dá)到了15.88%。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，調(diào)剖和生物酶結(jié)合的方式，比單一的調(diào)剖、單一的生物酶的驅(qū)油效率更高。

2現(xiàn)場(chǎng)效果評(píng)價(jià)

在現(xiàn)場(chǎng)共進(jìn)行油井生物酶吞吐3井次，水井調(diào)剖+生物酶驅(qū)油措施1井次。其中，油井B1022、H006井增油效果較好，H1372效果較差，只增油34 t。

B1022屬北三臺(tái)油田，屬于低滲水敏油田,于2013年10月進(jìn)行生物酶驅(qū)油措施，措施前日產(chǎn)油量在1.7 t左右；措施后，日產(chǎn)油量有所上升，達(dá)到2.5 t左右。 該井措施后，增油降水效果較明顯，增油效果持續(xù)了近1年的時(shí)間，總增油212.7 t。說明生物酶驅(qū)油施工效果較好。

H006歸屬火燒山油田，屬于低滲裂縫油田,于2013年10月進(jìn)行物酶驅(qū)油措施，措施前日產(chǎn)油量在2.0 t左右；措施后，日產(chǎn)油量達(dá)到3.0 t左右。該井措施后的3個(gè)月日產(chǎn)油達(dá)到了3.1 t，總增油152.2 t。

在水井H1455井進(jìn)行了調(diào)剖+生物酶驅(qū)油措施，增油效果較明顯。該井組對(duì)應(yīng)的收益油井共6口，其中受益油井共4口，增油效果較好，半年總增油量為335.28 t，2口井未見增油。

3結(jié) 論

(1) ZY-1生物酶能夠利用原油生長(zhǎng)繁殖，還能降解瀝青質(zhì)，降低原油黏度，增強(qiáng)流動(dòng)性，提高原油品質(zhì)。能在高pH值環(huán)境和高鹽環(huán)境中繁殖生長(zhǎng)。生物酶和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)區(qū)高礦化度水有很好的配伍性，不會(huì)產(chǎn)生不明絮狀物、沉淀而堵塞地層孔道，也能夠很好地起到降低油水表面張力的效果，改善原油物化性質(zhì)有利于驅(qū)油措施的進(jìn)行。

(2) 從驅(qū)油實(shí)驗(yàn)可知，隨著生物酶濃度的提高，驅(qū)油效率的幅度增加。調(diào)剖和生物酶結(jié)合的方式，比單一的調(diào)剖、單一的生物酶的驅(qū)油效率更高。

(3) 從現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果看，注水井注入的驅(qū)油方式比油井單井吞吐效果好，注水井施工，整個(gè)井組均可受益，涉及面積廣，采收率提高幅度大，單井吞吐只能本井受益。從油(水)井生物酶驅(qū)油措施效果來看，使用調(diào)與驅(qū)(生物酶)相結(jié)合的方式較好。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 萬仁溥. 采油工程手冊(cè)[M]. 北京： 石油工業(yè)出版社, 2003.

[2] 楊承志. 化學(xué)驅(qū)提高石油采收率[M]. 北京： 石油工業(yè)出版社, 2007.

[3] 唐浩, 陳英. 川渝油氣田壓裂用生物酶破膠技術(shù)的研究與應(yīng)用[J]. 石油與天然氣化工， 2013， 42(4): 398-400.

[4] 楊青, 唐洪明. 含聚污水對(duì)驅(qū)油效率影響試驗(yàn)評(píng)價(jià)[J]. 石油與天然氣化工， 2011， 40(6): 598-601.

[5] 楊勝來, 魏俊之， 編著. 油層物理學(xué)[M]. 石油工業(yè)出版社, 2004.

Research and application of bioenzyme flooding technology

in low permeability oilfields

Ke Yan1, Chen Guoqing1, Wu Fengshan2, Han Huiling1, Han Xiaocheng1

(1.ZhundongOilProductionFactory,XinjiangOilfieldCompany,Fukang831511,China)

(2.XinjiangZhundongPetroleumTechnologyCo.,Ltd,Fukang831511,China)

Abstract:When optimized biological enzyme was injected into the underground reservoir, a series of metabolites such as acid and gas, etc. were produced after in situ reproduction for a certain period of time. These metabolites could change the physicochemical properties of formation and reservoir crude oil so as to enhance oil recovery. Aiming at the characteristics of high alkali, high salt, high mineral degree of Huoshaoshan and Beisantai low permeability oilfield, the reservoir adaptability experiment showed that biological enzyme could grow in harsh conditions normally. The bio enzyme could effectively enhance oil recovery through the bio enzyme core oil displacement experiment. The bio enzyme flooding experiments in oil well and water well have good effect of oil recovery.

Key words:biological enzyme, oil displacement, experiment， enhanced recovery, field application

收稿日期：2015-05-04；編輯：馮學(xué)軍

中圖分類號(hào)：TE357.9

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

DOI:10.3969/j.issn.1007-3426.2016.01.015

作者簡(jiǎn)介：①諶國(guó)慶(1973-)，高級(jí)工程師，現(xiàn)就職于新疆油田準(zhǔn)東采油廠勘探開發(fā)研究所,主要從事油氣田實(shí)驗(yàn)工作。E-mail:cgq@petrochina.com.cn