安塞油田低成本生物酶解堵技术研究

张 昊 张军锋 兀凤娜 贺华龙 何亚军 吴海阔

中国石油长庆油田分公司第一采油厂（陕西延安716000）

安塞油田低成本生物酶解堵技术研究

张 昊 张军锋 兀凤娜 贺华龙 何亚军 吴海阔

中国石油长庆油田分公司第一采油厂（陕西延安716000）

安塞油田为低渗透油田，当地层堵塞时，油井产量会大幅下降。针对其地层堵塞机理和安塞油田油藏物性，开展了环保生物酶解堵技术室内评价，并在现场进行应用，取得了较好的增油效果。现场应用表明：环保生物酶解堵不需动管柱、施工简单、措施效果好、操作成本低，具有广泛的应用前景。

安塞油田环保生物酶解堵技术

钻井、完井和酸化、压裂等增产处理后，作业中的聚合物和作业形成的泥饼会对裂缝的导流能力和地层渗透率造成伤害，产生地层堵塞，导致油井产量大幅下降[1]。为此，国内外研究者做了研究之后指出，生物酶能够比化学剂如酸、氧化剂等物质更有效、更环保的去除此类物质伤害的物质[2,3]。酶制剂已经成功地应用于油井解堵并取得了解除有机垢堵塞稳定地层的良好效果。安塞油田结合其堵塞机理和储层物性，开展环保生物酶解堵技术研究及现场应用，为安塞油田提高措施效果、降低措施操作成本提供了一条新途径。

1 安塞油田的地质特征

1.1 构造及岩矿特征

安塞油田处于陕北斜坡中部，为一平缓的西倾单斜。主力油层长6埋藏深度为965～1 500m，砂岩一般呈巨厚块状，岩性为硬砂质长石细砂岩。矿物成份以长石为主，胶结物含量占11%～14%，主要为薄膜型次生绿泥石，其次为方解石和浊沸石。

1.2 储层物性特征

长6油层为溶孔-粒间孔-微孔混合型储层，孔隙结构复杂，平均孔隙度12.4%～13.9%。平均渗透率为1.5×10-3～2.9×10-3μm2，在油层纵横向上，渗透率均表现出较强的非均质性。属典型的岩性油藏，基本无边底水。原始地层压力较低，一般为8.3～9.6MPa。

1.3 酸敏特征

长6油层为中酸敏地层，HCl等强酸可使岩芯渗透率下降22%~100%，尽管乙酸可提高18%~29%，但酸化难以作为油层深度改造的措施；在老井地解堵方面，酸化又发挥着无可替代的作用。如目前应用的多元酸酸化、ClO2解堵酸化等。

2 安塞油田地层堵塞机理

安塞油田为低渗透油田，渗透率低，喉道半径小，单井产能普遍较低，目前平均单井日产油仅2t，当油井近井地带堵塞时，导致油井产量大幅下降，总结其主要原因有3个方面：

（1）作业造成固相颗粒堵塞。钻井、完井和增产作业等使一些固相颗粒和残渣物被挤入油层或者在岩石表面形成泥饼而形成堵塞，对于平均喉道半径只有0.43μm的安塞油田长6油层更易发生堵塞。

（2）重质组分污染堵塞。安塞油田原油含蜡量在10%～14%之间，有的甚至更高，原油中胶质、沥青质及石蜡等重质组分在温度、压力发生变化时析出，并聚集在炮眼和油层表面形成堵塞，伤害程度达10%以上。因为温度、压力变化最大的地方为油井近井地带，所以这种堵塞主要存在于近井地带。

（3）地层水和注入水离子结垢堵塞。安塞油田地层水含有大量的Ca2+、少量的Ba2+等成垢离子，注入水含有一定的SO42-、CO32-和HCO3-，混合时，会产生CaCO3、CaSO4和BaSO4垢堵塞地层。

3 环保生物酶适应性研究

环保生物酶是一种以蛋白质为基质的非活性催化剂（酶）与助剂组成的特殊油井解堵剂，主要成分为酶、稳定剂、助剂和水。可以分解、降解原油，改变储层表面的性质和与原油的相互作用状态，改变油藏岩石润湿性，提高原油流动性能，提高驱替效率，施工无需管柱，操作成本低[4，5]。为了评价它在安塞油田适用性，结合安塞油田储层物性特点和地层堵塞机理，开展了室内评价。

3.1 环保生物酶对温度适应性研究

在不同温度下进行培养，测定生物酶中的菌种数，考察菌种对温度的适应性能。采用现场所取安塞油田长2和长6地层水，硫化氢以及各种有机酸含量为零。

由图1可知，温度对菌的生产具有重要影响，温度在40～60℃菌密度达到109数量级。因此，得出长2以及长6油层段为温度在40～50℃之间，对菌生长条件较为适合。

3.2 细菌生物活性对压力适应性研究

油藏压力对细菌生长代谢存在影响，不同压力下，菌种生长适应性不同。所取试验水为地层水，实验温度为45℃，试验结果见图2。

由上述试验可以看出，随压力上升，虽然菌密度呈下降趋势，但压力升至20MPa左右时菌密度仍保持在108数量级以上，足以满足现场菌密度要求。因此，该菌种抗压性能良好。

3.3 培养时间对细菌密度的影响

根据长2以及长6油层温度，设定不同的温度条件，测定所选取的菌种产生增殖作用的时间，接种浓度定为0.05×108个/mL。

由此可见，菌种在长2以及长6油层段温度条件下，培养时间仅需1h左右就能达到107数量级，达到该菌种较为理想的菌密度时间也仅为20h左右。该菌种培养时间短，见效快，如图3所示。

3.4 菌种改变流体性质的能力评价

取安塞油田王窑区块综合油样，经细菌处理后原油蜡含量降低至1.8%，降低率为17.8%，黏度降低了15.2%，见表1。

表1 原油黏度的变化

试验表明，所选菌种能有效地降低安塞油田原油蜡含量，降低原油重组分含量，进而降低原油黏度，提高原油的流动能力。

上述室内模拟试验得出，所优选的菌种适合在安塞油田长2以及长6地层地层温度、压力条件生存，且具有较好的繁殖能力。同时，该油层经菌种处理后原油轻质组分明显增加，含蜡量、黏度明显降低，能很大程度上解除近井段和裂缝堵塞现象，渗透率恢复到原始渗透率的95%以上。

4 现场应用效果评价

4.1 应用效果

经过长期室内模拟试验与研究，对环保生物酶解堵机理有了进一步的认识和掌握。2008～2009年现场选择实施了堵塞特征明显8口井，有效率100%，平均单井日增油1.38 t，平均有效天数182d，累计增油2 003t（表2）。

表2 措施效果统计

4.2 经济效益评价

传统油井解堵措施通常采用重复压裂、酸化等，其与环保生物酶解堵进行经济效益对比如下：1t油按3 000元计算，环保生物酶单井投入5万元，平均有效天数为182d，单井日增油1.38t；根据2008年、2009年措施效果，酸化平均有效天数220d，平均单井日增油0.7t；重复压裂1.43t，平均有效天数240d，计算其投入与产出比如表3。

表3 投入与产出比对比

通过对比发现，环保生物酶解堵经济效益远远大于重复压裂和酸化，成本低。同时该措施不动井下管柱，不产生起、下泵附加费用，现场施工时解堵剂是从井口直接注入，安全环保，是一项投资回报率较高的解堵技术。

5 结论与认识

（1）环保生物酶菌种适合在安塞油田长2及长6地层条件生存，具有较好的繁殖能力，能有效地解除近井地带堵塞，降解原油中的蜡等有机质，增加原油流通能力。

（2）环保生物酶解堵技术不用动井下管柱，不产生起、下泵附加费用，成本低，对油层无污染，安全环保，投资回报率较高，具有广泛的应用前景。

（3）环保生物酶解能提高油相渗透率，能有效降解原油中的重质组分，降低重油粘度，提高原油的流动能力，下步开展通过注水井注入地层，提高油田采收率试验。

[1]刘徐慧,马宁,陈馥,等.国外生物酶解堵剂应用研究[J].能源科学进展,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]张秀华,孙德军.Apollo环保酶对油井解堵作用的室内研究[J].大庆石油学院学报，2007(2).

[4]孔金，李海波，周明亮,等.SUN生物酶解堵剂及其在胜利海上油田的应用[J].油田化学,2005,22(1):23-24.

[5]杨德华,董治学,罗波.生物酶解堵技术现场试验研究[J].江汉石油学院学报,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▎