JS油田生物酶低溫破膠研究

殷玉平，包敏新，王進(jìn)濤，李太偉

（中國石化江蘇油田分公司工程院，江蘇揚(yáng)州 225009）

JS油田生物酶低溫破膠研究

殷玉平，包敏新，王進(jìn)濤，李太偉

（中國石化江蘇油田分公司工程院，江蘇揚(yáng)州 225009）

本文研究了低溫條件下生物酶破膠劑的適應(yīng)性和破膠性能及生物酶和過硫酸銨破膠后粒徑分布、導(dǎo)流能力差異。認(rèn)識到低溫儲層條件下生物酶破膠的效果優(yōu)于過硫酸銨破膠效果，在JS油田現(xiàn)場用生物酶進(jìn)行破膠，壓后2 h內(nèi)順利破膠，壓裂返排液黏度小于5MPa·s。

生物酶；適應(yīng)性；粒徑分布；導(dǎo)流能力

壓裂工藝是低滲特低滲儲層的主要改造手段，壓裂液是壓裂工藝中關(guān)鍵的技術(shù)，是壓裂改造是否成功的重要保障，最理想的壓裂液是實(shí)現(xiàn)支撐劑到達(dá)地層后能夠完全從地層中返排至地面，滯留在地層裂縫中支撐劑間不留任何雜質(zhì)，使得地層中流體實(shí)現(xiàn)無阻條件下流入井筒。

WZ油田儲層埋藏在1000m～1500m，油層溫度低，壓裂施工中采取的壓裂液體系主要為羥丙基胍膠和硼交聯(lián)液，破膠劑為膠囊化的氧化型的過硫酸銨，在實(shí)際使用過程中一些低溫儲層的油井壓裂施工后破膠不徹底情況，影響油井正常生產(chǎn)和壓裂效果。為此引進(jìn)了低溫生物酶作為破膠劑，改善壓裂液破膠效果[1-4]。

1 生物破膠酶適應(yīng)性研究

由于生物破膠酶使用過程中要面臨油藏復(fù)雜的物理化學(xué)條件，同時其破膠活性還會受到壓裂液體系中其他助劑的影響。因此，本研究中考察了各種物理化學(xué)因素（溫度、pH、地層離子和化學(xué)助劑等）對生物破膠酶酶活力的影響。

1.1 溫度和pH因素對酶活力保持率的影響

研究溫度和pH因素對生物酶酶活力保持情況影響，酶活力保持率（見圖1），實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：生物破膠酶在中低溫條件下有良好的熱穩(wěn)定性，在低于50℃的環(huán)境中溫浴6 h后，其酶活力保持率能達(dá)到85%以上，而超過50℃后，酶活力保持率隨溫度升高開始下降，70℃時，溫浴后的酶活力僅為初始值的35%；生物破膠酶在非極端pH環(huán)境中（pH 5.0～9.0）能較好的維持其活性，而超出這一pH值范圍后，酶活力保持率會迅速下降。

圖1 溫度和pH對酶活力保持率的影響

1.2 地層離子和化學(xué)助劑對酶活力保持率的影響

本文還對地層離子和化學(xué)助劑對生物酶酶活力保持情況影響進(jìn)行了研究（見表1），實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：地層水中的主要無機(jī)離子對破膠酶酶活力無明顯影響；而壓裂體系中的常規(guī)助劑對酶活力的保持有一定影響，本實(shí)驗(yàn)中，生物破膠酶在含有EDTA、殺菌劑和交聯(lián)劑的溶液中溫浴6 h后，酶活力的保持率分別為81%，76%和94%?，F(xiàn)場的壓裂液體系非常復(fù)雜，因此，在實(shí)際應(yīng)用中，有必要對各種助劑組分對生物酶活性的影響進(jìn)行預(yù)實(shí)驗(yàn)。

表1 地層離子和化學(xué)助劑對酶活力保持率的影響

圖2生物酶對壓裂液黏度影響

2 生物酶破膠性能研究

針對中低溫儲層的特點(diǎn)，本文實(shí)驗(yàn)中所使用的壓裂液配方為0.45%改性胍膠，0.15%交聯(lián)劑，0.3%黏土穩(wěn)定劑，0.05%殺菌劑，pH 8.5，生物破膠酶的添加濃度為1mg/L～3mg/L。本文研究了50℃下的破膠效果，壓裂液的降黏效果（見圖2），反應(yīng)3 h后，破膠后的膠液黏度下降至10MPa·s以下，而在破膠反應(yīng)30min～60min時，壓裂液尚保持較高的黏度，維持了較好的攜砂能力，滿足WZ低溫油藏壓裂施工的要求。

3 破膠液傷害性能研究

3.1 破膠粒徑分布研究

壓裂液破膠效果主要體現(xiàn)在壓裂破膠液粒度變化及壓裂破膠液對支撐劑導(dǎo)流能力傷害率的影響。

研究對比了使用1mg/L低溫生物酶與50mg/L～70mg/L硫酸銨破膠（APS）的破膠劑后破膠液在粒度分布上的差別[4-8]。50℃下，生物酶破膠后殘?jiān)叫?，生物酶破膠1 μm粒徑占13%，APS占7%～8%，生物酶破膠30 μm粒徑以上小于2%，APS占4%～5%，生物酶破膠后粒徑顯著小于APS破膠后粒徑，生物酶破膠降低了壓裂液對儲層和裂縫導(dǎo)流能力的傷害（見圖 3、圖 4）。

3.2 破膠液導(dǎo)流傷害研究

將生物酶和過硫酸銨破膠后的破膠液通入裝有0.425mm～0.85mm的支撐劑，測試破膠液對支撐裂縫導(dǎo)流能力的傷害，過硫酸銨破膠液通入量達(dá)到5 PV后支撐劑導(dǎo)流能力傷害率為90%，但是生物酶破膠液的導(dǎo)流傷害率為80%左右（見圖5），比較看生物酶的破膠效果好于過硫酸銨的效果[8-10]。

對比壓裂液返排對兩種類型的破膠劑破膠的效果好壞，返排9 PV后發(fā)現(xiàn)，返排對通過過硫酸銨破膠液后支撐劑裂縫沒有恢復(fù)作用，但是使生物酶破膠液后支撐劑裂縫導(dǎo)流能力提高了20%（見圖6），分析原因主要是由于生物酶破膠后粒徑小于過硫酸銨的破膠液粒徑。

通過以上實(shí)驗(yàn)說明，生物酶破膠效果好于過硫酸銨破膠效果。

4 現(xiàn)場應(yīng)用

W2-30井壓裂井段1530.0 m～1536.4 m，預(yù)測地層溫度為60℃，常規(guī)破膠工藝難有效破膠，采用生物酶進(jìn)行破膠，為了加深對地層溫度變化及施工過程中井底壓力變化的了解，該井下入了井下壓力計，測試整個作業(yè)過程中壓力及溫度的變化情況便于分析壓裂施工過程。

圖3 50℃時生物酶破膠液粒徑分布

圖4 APS破膠液粒徑分布

圖5 破膠液對支撐劑導(dǎo)流能力傷害

圖6 返排對支撐劑導(dǎo)流能力的恢復(fù)

根據(jù)壓后井下壓力計數(shù)據(jù)回放分析，在整個壓力施工過程中井底溫度初期快速下降，施工結(jié)束后關(guān)井至放噴的2 h內(nèi)溫度由30℃逐步回升至49℃，遠(yuǎn)小于氧化型破膠劑的合適工作溫度，這是以前低溫井不能徹底破膠的主要原因，根據(jù)前文的研究可知在30℃～50℃范圍是生物酶破膠劑活力最佳的階段，現(xiàn)場返排液測試結(jié)果返排液的黏度都小于5MPa·s，說明采取生物酶破膠使得壓裂液在低溫條件下能夠有效破膠（見圖7）。

隨后在 W2-28、W2-30井、W5-19、W5-30等 4口淺井壓裂施工過程中加入生物酶進(jìn)行破膠（見表2），施工中壓裂液攜砂性能穩(wěn)定，均按設(shè)計要求完成加砂量，壓后施工2 h后立即進(jìn)行放噴，并每間隔半小時進(jìn)行壓裂返排液的取樣，對返排樣分析發(fā)現(xiàn)壓裂液破膠徹底，返排液黏度均小于5MPa·s（見表2），同時壓后沒有出現(xiàn)油井沖砂施工困難的問題，目前W2-28井日產(chǎn)液 7.2 m3，日產(chǎn)油 2.3 m3；W2-30 井日產(chǎn)液 5.4 m3，日產(chǎn)油2.3 m3。

5 結(jié)論

（1）生物酶破膠與APS破膠相比具有破膠后粒徑降低，減輕對儲層傷害的優(yōu)點(diǎn)，利于壓后返排，從而能夠提高支撐劑的導(dǎo)流能力，提高壓裂效果。

圖7 井下壓力及溫度曲線

（2）生物酶破膠劑適合在WZ油田低溫井壓裂施工時應(yīng)用。

表2 生物酶破膠井統(tǒng)計

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TE357.9

A

1673-5285（2017）09-0090-04

10.3969/j.issn.1673-5285.2017.09.022

2017－08-11

殷玉平（1972-），高級工程師，1994年畢業(yè)于西安石油學(xué)院應(yīng)用化學(xué)專業(yè)，目前從事儲層改造工作，郵箱：yinyp.jsyt@sinopec.com。