生物环保酶解堵技术在扶杨油层的应用

詹立坚

（中石油大庆油田有限责任公司第五采油厂地质大队，黑龙江 大庆 163513）

扶杨油层在沉积过程中受北部物源控制，物源供给不足。岩性主要为含泥长石岩屑细砂、粉砂岩，胶结类型以孔隙式、再生孔隙式、薄膜孔隙式胶结为主，填隙物以泥质和方解石为主，其明显的特征为低孔、低渗、低流度、低可动油饱和度。岩心核磁共振可动油饱和度测试结果表明，扶杨油层可动油饱和度平均为21.8%，说明扶杨油层流体流动性差，扶杨油层流度只有0.16mD／（mPa·s），开发难度很大。试验区井投产后，初期单井产量较高，开发过程中油井产量大幅下降，有效开发难度大。

生物酶是现代生物工程技术产品，是生物活性蛋白，具有独特的生化性能［1－2］。最初生物酶是作为破胶剂而应用于油田［3］，使用了几种酶的混合物可以非专一的水解聚合物。生物环保酶是由生物酶＋生物表面活性剂A＋生物表面活性剂B＋稳定剂等组成的新型解堵体系，是一种以蛋白质为基质的非活性催化剂。生物表面活性剂是一类由微生物代谢产生的两性化合物，具有化学合成表面活性剂所无法比拟的环境兼容性。生物环保酶具有明显的表面活性，能大幅度降低表面张力、改变岩石润湿性、洗油能力强、吸附滞留量小、稳定性高、耐盐以及稳定乳化液和发泡功能，还有一般化学表面活性剂所不具备的无毒、无污染、无腐蚀、生物降解等特性。

低渗透油田储层物性差，地层压力传导慢，憋压严重，水井注水状况差，油井产液量低，严重制约着油田的经济有效开发［4］。由于油层孔隙度低，在开发过程中，原油颗粒吸附在岩石颗粒表面和黏土颗粒膨胀运移，导致油层堵塞，渗透率降低，油井产量降低。为了解除油层污染，改善油田开发效果，需要对油层进行解堵。

1 生物环保酶作用机理

油田注水开发过程中，注入水的洗油效率取决于原油在岩石表面的粘附功［5］，粘附功越低，洗油效率越高，因此提高采收率通常从降低界面张力和润湿性反转2个方面来考虑。油的粘附功与油水界面张力、接触角的关系［6］为:

式中，W 为水 －油 －岩石体系中油在岩石表面的粘附功，J／m2；σow为油水界面张力，mN／m；θ为水 －油 －岩石体系中水在岩石表面的接触角，（°）。

在驱油过程中，洗油相当于将油从岩石表面拉开，因此粘附功越小，对洗油越有利。从式 （1）看出，油水界面张力越小，粘附功越小，洗油效率越高；接触角越小，即岩石越亲水，粘附功越小，油越易被洗掉。因此提高采收率有2个方法，一是降低界面张力，二是降低水的接触角。

1）降低原油黏度及界面张力 生物环保酶的解堵过程包括形成毛管胶束、增容、乳化、互溶4个阶段，协同洗油，大大提高了洗油效率。生物环保酶溶液达到临界胶束浓度后，其活性分子会自发迁移到油相界面，使油相界面自由能降低，亲油基团插入油相，亲水基团留在水相，形成圆柱胶束，提供了增容空间，发生油相聚集溶合；同时亲油基与油结合形成乳状液，使黏度降低。在驱替压力、油水自由能降低以及微毛管束的拉伸作用下，蜂窝状的油层孔隙使得溶液胶束受毛管力作用沿着岩石孔道推进，胶束经过岩心孔道时受到油滴间表面张力的作用使残余油进入胶束形成油带，使采出油含水率降低。当油与生物环保酶分子结合经过岩心孔道发生乳化，使黏度进一步降低。增容乳化的胶束受驱动力推进，遇到不动的残余油则发生互溶。此时的油相与水相界面张力及自由能达到最低值。

2）改变岩石润湿性 生物环保酶将岩石表面的原油、蜡质、沥青质剥离后，在岩石表面生成一层保护膜，可以使岩石表面的润湿性，从油湿向水湿转化。由于水相与岩石孔隙形成表面张力膜，增加了水对岩石的润湿性，有利于残余油驱出。

3）扩大波及体积 生物环保酶溶液既具有较低界面张力，又有较强扩大波及体积的驱油体系。溶液中的生物表面活性剂 （A、B）使体系具有在较宽的范围内具有超低界面张力、较小的接触角，从而使体系具有较高的洗油效率，将油层中水驱无法波及到的剩余油，从原来呈束缚状态通过乳化、液膜置换等方式转化成为可流动状态，大幅度提高驱油效率。

4）恢复油层渗透率 生物环保酶溶液注入地层后，可以将近井地带结晶、堆积在岩石颗粒上的蜡及沥青质剥落下来，减少因原油粘附在砂岩表面引起的渗透率下降，恢复油层渗透率。

2 岩心解堵室内试验

以扶杨油层天然岩心、石英砂填充岩心、现场含油污水为试验材料，试验步骤步骤如下:①扶杨油层岩心抽空、饱和水测渗透率和注入压力；②扶杨油层岩心中注入现场含油污水 （含油量10%）。扶杨油层天然岩心注入速度0.3ml／min，检测原油粘附形成端面堵塞情况；石英砂充填岩心注入速度1.0ml／min，检测原油粘附和颗粒运移形成端面堵塞情况；③注入浓度为10%的生物环保酶1PV （孔隙体积）；④在一定温度下放置48h，以0.3ml／min的速度注水，检测注入压力变化及渗透率变化。

对于扶杨油层天然岩心，注入现场含油污水速度较低，颗粒运移较少，主要是由于注入水中的原油粘附在岩心表面引起的渗透率下降、注入压力升高，对于松散的石英砂充填岩心，由于注入速度较快，注入压力升高主要是由于原油粘附和颗粒运移所导致的。扶杨油层天然岩心、石英砂充填岩心解堵试验结果如表1所示。由表1可以看出，生物环保酶对这2种岩心都有较好的解堵效果。

表1 解堵试验结果

3 生物环保酶解堵现场试验

利用生物环保酶解堵技术在某油田试验了2口油井及2口水井解堵，施工成功率100%，均见到了较好的效果。

1）油井 2口油井实施生物环保酶解堵前，平均单井日产液1.0t，日产油0.25t，含水75%，流压1.42MPa，解堵后平均单井日产液7.0t，日产油2.6t，含水62.86%，流压1.32MPa，平均单井日增液6.0t，日增油2.35t，含水下降12.14%，流压上升1.23MPa。

2）水井 2口水井实施生物环保酶解堵前，平均单井注入压力为17.0MPa，日注水量2.5m3，解堵后平均单井注入压力为16.6MPa，日注水量17.5m3，注入压力下降0.45MPa，日增注15.0m3。

以上数据说明生物环保酶解堵取得了很好的增产增注效果，为低孔低渗透油层有效开发提供了有利的技术支撑。

4 结论

1）生物环保酶能够降低原油黏度及表面张力、改变岩石润湿性、扩大波及体积的特点。

2）室内试验表明，由于原油粘附和颗粒运移等因素导致的油层堵塞，应用生物环保酶能够取得很好的解堵效果。

3）现场试验表明，生物环保酶具有很好的增产增注效果。

4）生物环保酶的应用为低渗透油层解堵措施提供了新的途径。

［1］陈红霞 .酶工程研究及应用 ［J］.化学工程师，2005（9）:29－32.

［2］康从玲 .酶工程的新研究及应用进展 ［J］.黑龙江科技信息，2011（19）:78.

［3］刘徐慧 .国外生物酶解堵剂应用研究 ［J］.内蒙古石油化工，2007（11）:154－155.

［4］李道品 .低渗透油田开发 ［M］.北京:石油工业出版社，1999.37－52.

［5］赵福麟.EOR原理 ［M］.东营:石油大学出版社，2000:2－4.

［6］姚同玉，李继山，周广厚 .影响驱油剂洗油效率的参数分析 ［J］.中国石油大学学报 （自然科学版），2008（3）:99－102.