生物酶解堵技術(shù)在低滲透油藏研究與應(yīng)用

楊凱瀾，李凱凱，錢雄濤，安 然，朱向前，賀紅云

（中國石油長慶油田分公司第六采油廠，陜西西安 710021）

胡尖山油田低滲透油藏沿蒙陜、寧陜兩條古河兩側(cè)呈條帶狀分布，地質(zhì)儲(chǔ)量占第六采油廠的26.1%，產(chǎn)量占第六采油廠的40.9%。主力開發(fā)層系為延8、延9、延10、富縣，平均油層厚度9 m，孔隙度16%，空氣滲透率18×10-3μm2，含油飽和度50%。油藏整體物性較好，已進(jìn)入中高含水期，水驅(qū)及壓力保持水平穩(wěn)定，平均采油速度3.76%，平均采出程度56.11%。

在開發(fā)過程中，由于地層結(jié)垢、結(jié)蠟導(dǎo)致采油井近井地帶堵塞影響產(chǎn)能，現(xiàn)有治理對(duì)策以解除近井地層堵塞、恢復(fù)地層導(dǎo)流能力為主，多采用酸化解堵和小型壓裂、暫堵壓裂等工藝技術(shù)。但由于油藏邊底水接觸關(guān)系復(fù)雜，小型壓裂等措施控水穩(wěn)油難度較大；且隨著開發(fā)年限的增長，近年來井筒環(huán)境日趨復(fù)雜，套管損傷現(xiàn)象嚴(yán)重，酸化解堵措施更是加劇了套管腐蝕，存在較大安全環(huán)保隱患；同時(shí)低滲透油藏普遍結(jié)蠟嚴(yán)重，結(jié)蠟井占比51%，純酸化解堵不能較好解決儲(chǔ)層有機(jī)堵塞難題，對(duì)部分有機(jī)物、高分子聚合物以及其他復(fù)合垢處理效果不佳[1]。

針對(duì)以上問題，本文開展了生物酶解堵技術(shù)研究，該技術(shù)既能解除低滲透油藏堵塞，恢復(fù)油井正常產(chǎn)能，提高采收率效果顯著，同時(shí)也能避免井筒狀況的進(jìn)一步惡化，降低在措施以及后期正常生產(chǎn)期間的安全環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)隱患，貫徹綠色礦山的發(fā)展理念。

1 生物酶增產(chǎn)機(jī)理及特點(diǎn)

生物酶是由微生物代謝產(chǎn)物提取的高效催化劑，密度與水相同并完全溶于水，對(duì)油水及固體具有很好的分離能力，2000 年開始用于油井的解堵增產(chǎn)，以其高效、環(huán)保的技術(shù)優(yōu)勢(shì)在國內(nèi)外各油田均得到了廣泛的應(yīng)用，取得了良好的效果[2]。

生物酶解堵劑的成分主要由生物活性蛋白、小分子生物活性物、本源異化菌以及生物提取物組成，作用機(jī)理以催化降解、洗油聚并和潤濕反轉(zhuǎn)為主。解堵劑注入采油井后，利用生物酶的激活催化作用，促進(jìn)活性物質(zhì)將大分子的烴類轉(zhuǎn)化為低分子烴，同時(shí)促進(jìn)無機(jī)鹽晶體溶解釋放金屬離子并通過置換反應(yīng)形成溶解于水的穩(wěn)定熬合大分子，最終使各類垢質(zhì)從堵塞處剝離。剝落和解除堵塞的垢質(zhì)經(jīng)降解、降黏稀釋后同其他分散油快速聚并，形成稀釋油墻、油流帶，通過孔喉。殘存的活化物質(zhì)形成一定厚度分子膜，在地層上吸附、潤濕、擴(kuò)散，阻止垢質(zhì)再次沉積，改變巖石潤濕性，提高油相相對(duì)滲透率。

2 室內(nèi)評(píng)價(jià)

2.1 洗油性能

取2 口生產(chǎn)井的原油樣品與石英砂充分?jǐn)嚢?，?20 ℃下烘干24 h，分別加入3%與5%的生物酶解堵劑置于恒溫箱中觀察，1 h、6 h、12 h、24 h、48 h 后取出讀取出油量，可以看出隨著時(shí)間的延長以及濃度的增加，分離效果越好（圖1、圖2）。

圖1 生物酶解堵劑洗油性能

圖2 生物酶解堵劑洗油性能實(shí)驗(yàn)

2.2 解堵性能

通過巖心抽真空注入飽和水，計(jì)算孔隙度后測(cè)試水驅(qū)測(cè)水相滲透率，模擬堵塞并測(cè)試堵塞后滲透率，注入5%濃度生物酶解堵劑后反應(yīng)7 d，水驅(qū)測(cè)試恢復(fù)滲透率，計(jì)算解堵效率的實(shí)驗(yàn)步驟，物理模擬生物酶解堵實(shí)驗(yàn)研究，結(jié)果表明對(duì)堵塞巖心的滲透率恢復(fù)率均在90%以上（表1）。

表1 生物酶解堵劑解堵能力實(shí)驗(yàn)

2.3 溶垢性能

選取該區(qū)生產(chǎn)井垢樣，在120 ℃烘烤24 h，分別浸泡在5%、6%的生物酶解堵劑中，50 ℃下恒溫24 h，過濾計(jì)算溶垢率一般在95%以上（圖3、圖4）。

圖3 不同濃度解堵劑溶垢效果統(tǒng)計(jì)

圖4 室內(nèi)模擬溶垢實(shí)驗(yàn)效果對(duì)比

2.4 降低界面張力性能

通過測(cè)定不同濃度、不同時(shí)間的溶液與原油的界面張力可知，界面張力在解堵劑濃度為0.8%附近時(shí)最低，時(shí)間對(duì)界面張力無明顯影響（圖5、圖6）。

圖5 溶液界面張力隨濃度變化統(tǒng)計(jì)

圖6 解堵劑濃度為5%時(shí)界面張力隨時(shí)間變化統(tǒng)計(jì)

2.5 改變潤濕性能

通過測(cè)定不同時(shí)間石英試片的潤濕角、毛細(xì)管壓力以及黏附功可知，該解堵劑作用后可在短時(shí)間內(nèi)改變表面的潤濕性，由弱親油變?yōu)閺?qiáng)親水（圖7），從而增加油相滲透率，增加了毛細(xì)管中剩余油的啟動(dòng)、聚集和運(yùn)移速度，更快地驅(qū)出毛細(xì)管中的剩余油[3]，同時(shí)可以降低巖石表面對(duì)油相的黏附功（表2），使黏附在巖石表面的剩余油易于剝落而參與流動(dòng)，從而提高油田采收率。

表2 生物酶解堵劑作用前后毛細(xì)管壓力變化結(jié)果

圖7 生物酶解堵劑作用不同時(shí)間巖石潤濕角變化統(tǒng)計(jì)

2.6 堵塞類型分類及治理思路

通過前期礦場(chǎng)實(shí)踐研究發(fā)現(xiàn)，地層堵塞主要分為無機(jī)和有機(jī)堵塞兩種類型（表3）。胡尖山油田低滲透油藏?zé)o機(jī)堵塞物主要是注入水與地層流體配伍性差產(chǎn)生的碳酸鈣和鋇鍶垢等成分，有機(jī)堵塞主要是由于部分油井受溫度及壓力變化等影響，井筒附近脫氣嚴(yán)重，儲(chǔ)層會(huì)析出蠟質(zhì)、瀝青質(zhì)等重質(zhì)有機(jī)組分，堵塞滲流通道?？梢酝ㄟ^油井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)變化特征，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況判斷儲(chǔ)層主要堵塞類型，有針對(duì)性地開展解堵措施[4]。

表3 不同堵塞特征油井治理對(duì)策

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

2021 年在室內(nèi)評(píng)價(jià)以及分析論證的基礎(chǔ)上，本廠重點(diǎn)針對(duì)有機(jī)堵塞特征明顯油井，共實(shí)施生物酶解堵21井次，單井使用解堵劑20～40 m3，濃度5%～8%，根據(jù)井筒狀況分別選擇常規(guī)起原井管柱注入與地面不動(dòng)管柱直接注入的兩種施工模式。整體實(shí)施效果好，平均生產(chǎn)180 d，累增油4 880 t，見效期內(nèi)單井日增油1.1 t，且持續(xù)有效，對(duì)比實(shí)施前的正常生產(chǎn)狀態(tài)，產(chǎn)能恢復(fù)率達(dá)85%以上。

4 效益評(píng)價(jià)

該工藝施工工序簡(jiǎn)便，單井費(fèi)用較低，對(duì)比酸化、壓裂等其他措施經(jīng)濟(jì)效益顯著（表4），其中不動(dòng)管柱的施工模式在50 美元/桶的油價(jià)計(jì)算下當(dāng)年產(chǎn)出投入比可達(dá)15.5，且解堵劑反應(yīng)過程中不會(huì)產(chǎn)生二次沉淀，無需返排，施工周期短，可作為低滲透油藏的主體解堵技術(shù)。目前隨著開發(fā)年限的增長，低滲透油藏套損形勢(shì)嚴(yán)重，套損井比例逐年升高，該技術(shù)可在不損傷套管的前提下，作為現(xiàn)階段套損井解除堵塞的一種綠色高效治理手段，應(yīng)用前景廣闊。

表4 2021 年不同措施方式經(jīng)濟(jì)效益對(duì)比表

5 結(jié)論

（1）生物酶解堵作為一種成熟、環(huán)保的技術(shù)體系，在胡尖山油田低滲透油藏具有較好的應(yīng)用效果。該技術(shù)可有效解除近井地帶的有機(jī)堵塞，恢復(fù)油井正常產(chǎn)能，同時(shí)可以改變巖石的潤濕性，降低界面張力與黏附功，提高采收率。下步仍需結(jié)合不同區(qū)塊的儲(chǔ)層、原油物性，加強(qiáng)室內(nèi)評(píng)價(jià)研究，優(yōu)化解堵劑配方、注入濃度與施工參數(shù)，進(jìn)一步完善工藝體系。

（2）該解堵工藝施工簡(jiǎn)便，作業(yè)周期短，對(duì)比其他措施工藝當(dāng)年投入產(chǎn)出比高，經(jīng)濟(jì)效益顯著。下步可加大該工藝在套損油井解堵方面的應(yīng)用，探索與油井隔采、套管貼堵、小套固井等不同工藝的聯(lián)作施工模式，提升不動(dòng)管柱施工方式在套損隔采井以及其他復(fù)雜井況下的適應(yīng)性。

（3）地層能量的保持是影響實(shí)施效果的關(guān)鍵因素，在實(shí)施前的措施選井中，應(yīng)提前做好油井動(dòng)靜態(tài)資料錄取，通過分析壓力保持水平、油層厚度、含油飽和度以及縱向非均質(zhì)性等參數(shù)，優(yōu)選堵塞特征明顯、注水對(duì)應(yīng)能量充足、投產(chǎn)初期產(chǎn)量較高的油井實(shí)施，保障措施有效率以及有效期。

（4）利用生物酶的解堵特性，下步可開展生物酶吞吐試驗(yàn)，通過回收藥劑的二次利用，進(jìn)一步降低藥劑成本，提升措施效益。