生物酶驱油技术在低渗油田的研究及应用①



生物酶驱油技术在低渗油田的研究及应用①

柯 岩1谌国庆1吴峰山2韩慧玲1韩晓程1

1.新疆油田准东采油厂2.新疆准东石油技术股份有限公司

摘要优选的生物酶注入地下油层后，经过一定时间就地繁殖会产生酸、气等一系列代谢产物，能改变地层和油藏原油的物化性质，从而提高原油采收率。针对火烧山、北三台油田等低渗油田高碱、高盐、高矿化度的特点，开展的油藏适应性实验表明，生物酶能够在较苛刻的条件下正常代谢生长。通过生物酶岩心驱油对比实验发现，生物酶能有效提高油田采收率，在现场的油井、水井上分别进行的生物酶驱油试验，取得了较好的增油效果。

关键词生物酶驱油实验提高采收率现场应用

生物酶采油是将经过筛选和评价的生物酶与培养基注入地下油层，通过生物酶就地繁殖和代谢，产生酸、气体、溶剂、生物表面活性剂和生物聚合物，改变岩石孔道和油藏原油的物理化学性质，提高原油产量和增加油藏原油采收率[1]。

火烧山油田和北三台油田基质渗透率为(1～30)×10-3μm2，均已经过近30年的开采。由于各种措施、施工使油层受到不同程度的污染和堵塞，对于油井正常生产有较大影响。目前，油藏开发主要存在的问题有：①油藏压力分布不均，综合含水上升；②射孔层较多，大层分注剖面矛盾难以解决；③注水井层间矛盾日益突出，水淹、水窜严重；④多轮次的调剖、堵水，措施效果逐年降低，驱油效率逐年降低[2]。

生物酶采油技术相对于其他的采油技术有一定的优点，即生物酶不会消耗大量能源，施工简单，操作方便，对不同类型地层温度、压力、水矿化度、碱度的变化适应性较好。因此，进行生物酶的降黏、降解、耐碱、模拟现场驱油实验及开展油田现场解堵驱油试验具有现实意义[2]。

1室内研究实验

1.1　实验仪器及药品

仪器：恒温水浴锅，烘箱，电子天平，烧杯，旋转黏度计，层析柱，冷凝管，短颈漏斗，洗油仪，WM-Ⅱ多功能驱替试验装置，YKS-Ⅱ智能型覆压岩心孔渗联测系统，YB-Ⅱ岩心油水饱和试验装置，表面张力仪等。

药剂：ZY-1生物酶，实验区原油样品，层析氧化铝，层析硅胶，二氯甲烷，三氯甲烷，无水乙醇，石油醚，脱脂棉花，氯化钠，碳酸钠，HPAM，重铬酸钠，亚硫酸钠，硫脲，天然岩心,实验采用低渗水敏区块原油样。

1.2　实验用原油物性

表1为所选原油样物理性质。

表1 油样密度及黏度数据Table1 Densityandviscositydataofoilsamplew(水)/%20℃密度/(g·cm-3)50℃黏度/(mPa·s)1.3180.94505840

1.3　ZY-1生物酶降黏及族组分分析

为验证ZY-1生物酶的降黏效果，选用原油油样进行降黏及族组分分析实验。

将质量分数分别为0.05%、0.1%、0.15%、0.2%的生物酶加入到原油样中，测55 ℃下黏度及族组分。

图1表明，生物酶对原油黏度有降低作用，浓度越高，降黏效果越明显，0.2%(w)生物酶的降黏率为25.53%。

图2表明，加入生物酶后，油样沥青质含量下降。降低率分别为：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%。说明ZY-1生物酶不但能够利用原油作为唯一营养源生长繁殖、新陈代谢，发挥其各类生物学功能，还能降解沥青质，降低原油黏度，增强流动性，提高原油品质，达到了菌种选育的标准和目的。

1.4　ZY-1生物酶耐碱实验

高碱性环境对生物所需营养物质的转运、吸收利用有强烈的抑制作用，直接阻碍生物的生长繁殖，因此，所选菌群对高pH值环境的耐受能力是微生物能否在油藏层中繁殖生长的重要因素之一。选用0.1%(w)生物酶，原油样，55 ℃下静置24 h，考察ZY-1的耐碱性能。

表2 ZY-1生物酶耐碱实验结果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值环境中,繁殖生长能力未受到明显影响。在碱性环境下，加入生物酶后黏度下降，pH值越高，下降的程度略有减少，但不很明显。这说明，生物酶对NaOH的耐受能力和降解利用能力满足了高pH值环境的耐受要求。

1.5　ZY-1生物酶耐盐实验

高浓度盐类物质的环境对生物所需营养物质的转运、吸收利用有强烈的抑制作用，直接阻碍生物的生长繁殖。因此，所选菌群对高浓度盐的耐受能力是微生物能否在高盐环境中繁殖生长的关键因素之一。选用0.1%(w)生物酶，原油样，55 ℃下静置24 h，考察ZY-1的耐盐性能。

表3 ZY-1生物酶耐盐性实验结果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，生物酶在高浓度NaCl环境中,降黏能力未受到明显影响，说明生物酶能满足菌种对高盐环境的耐受要求。

1.6 　ZY-1生物酶与不同矿化度水配伍性实验

实验的主要目的是检验生物酶与不同矿化度水是否产生沉淀而导致地层发生堵塞。实验条件：0.1%(w)生物酶，55 ℃下静置24 h。

表4 ZY-1生物酶配伍性实验结果Table4 ResultsofcompatibilityexperimentofZY-1biologicalenzymes生物酶w/%编号矿化度/(mg·L-1)实验现象ZY-10.11#300溶液澄清无沉淀2#1000溶液澄清无沉淀3#5000溶液澄清无沉淀4#10000溶液澄清无沉淀5#15000溶液澄清无沉淀

由表4可知，生物酶和不同矿化度的水均有很好的配伍性，溶液均呈透明状，无沉淀。这表明，生物酶和高矿化度水具有很好的配伍性，不会产生絮状物、沉淀。

1.7　ZY-1生物酶对原油表面张力降低率的影响

注入水携带生物酶通过注入井向油井运移时波及面积增大，会将其通过地段上附着在岩石上的原油迅速清洗下来，同时部分生物酶吸附在岩石的表面降低了界面张力和表面张力，改变了岩石的润湿性，在地层中产生新的出油通道，使洗下来的原油随水而顺利流到井口。因此，测量加入生物酶的注入水表面张力的降低是其洗油能力的重要数据之一[3]。

采用原油样，室温，生物酶质量分数分别为0.1%、0.2%、0.5%、1%、1.5%、2%、4%。

(1) 母液配制：质量分数为4%。取生物酶10 mL置于250 mL容量瓶中，加蒸馏水使之充分溶解，然后定容。

(2) 用配制好的生物酶母液配制不同浓度的实验液20 mL，配制好后，用表面张力仪测定原油表面张力。

表5 表面张力测定结果Table5 Resultsofsurfacetensionmeasurement序号w(生物酶)/%水量/mL母液量/mL原油表面张力/(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，生物酶能够很好地起到降低油水表面张力的效果。

1.8　ZY-1生物酶驱油实验

(1) 表6 为实验岩心基本数据。

表6 岩心基本数据Table6 Corebasicdata编号长度/cm直径/cm孔隙度/%孔隙体积/mL渗透率/(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) 生物酶浓度的筛选。将选定样号岩心放入WM-Ⅱ多功能驱替试验装置中，分别用质量分数为0.5%、1%、2%、3%、4%的生物酶进行驱油实验。

表7 驱油效率评价实验结果Table7 Experimentalresultsofoildisplacementefficiencyevaluation岩样编号饱和原油质量/gw(生物酶)/%水驱油效率/%注生物酶驱油效率/%16.32750.537.1543.8326.5743140.2650.3255.6010239.4149.5265.1511341.7652.0075.2219439.6850.14

表7表明，不同浓度的生物酶，新增的驱油效率幅度不同，随着生物酶浓度的提高，新增的驱油效率幅度也增加[4]。0.5%(w)生物酶新增的驱油效率为6.68%。1%(w)~4%(w)生物酶的新增驱油效率，随着生物酶浓度的增加，驱油效率也有所提高，但是提高的幅度不算大，均在10%~11%之间。现场可考虑使用1%(w)~2%(w)的生物酶。

(3) 调剖后驱油效率与调驱结合驱油效率的对比。将选定岩心放入WM-Ⅱ多功能驱替试验装置中，进行驱油效率实验[5]。

表8 驱油效率实验结果Table8 Oildisplacementefficiency岩样编号饱和原油质量/gw(生物酶)/%水驱油出油量/g调剖后水驱油驱出油量/g水驱油效率/%84.53401.73020.578138.1694.830911.97050.767140.79

从表8可看出，调剖后，改变了岩心的注水剖面，驱油效率提高了12.75%，通过生物酶和调剖的结合，驱油效率提高幅度达到了15.88%。实验结果表明，调剖和生物酶结合的方式，比单一的调剖、单一的生物酶的驱油效率更高。

2现场效果评价

在现场共进行油井生物酶吞吐3井次，水井调剖+生物酶驱油措施1井次。其中，油井B1022、H006井增油效果较好，H1372效果较差，只增油34 t。

B1022属北三台油田，属于低渗水敏油田,于2013年10月进行生物酶驱油措施，措施前日产油量在1.7 t左右；措施后，日产油量有所上升，达到2.5 t左右。 该井措施后，增油降水效果较明显，增油效果持续了近1年的时间，总增油212.7 t。说明生物酶驱油施工效果较好。

H006归属火烧山油田，属于低渗裂缝油田,于2013年10月进行物酶驱油措施，措施前日产油量在2.0 t左右；措施后，日产油量达到3.0 t左右。该井措施后的3个月日产油达到了3.1 t，总增油152.2 t。

在水井H1455井进行了调剖+生物酶驱油措施，增油效果较明显。该井组对应的收益油井共6口，其中受益油井共4口，增油效果较好，半年总增油量为335.28 t，2口井未见增油。

3结 论

(1) ZY-1生物酶能够利用原油生长繁殖，还能降解沥青质，降低原油黏度，增强流动性，提高原油品质。能在高pH值环境和高盐环境中繁殖生长。生物酶和现场试验区高矿化度水有很好的配伍性，不会产生不明絮状物、沉淀而堵塞地层孔道，也能够很好地起到降低油水表面张力的效果，改善原油物化性质有利于驱油措施的进行。

(2) 从驱油实验可知，随着生物酶浓度的提高，驱油效率的幅度增加。调剖和生物酶结合的方式，比单一的调剖、单一的生物酶的驱油效率更高。

(3) 从现场实验结果看，注水井注入的驱油方式比油井单井吞吐效果好，注水井施工，整个井组均可受益，涉及面积广，采收率提高幅度大，单井吞吐只能本井受益。从油(水)井生物酶驱油措施效果来看，使用调与驱(生物酶)相结合的方式较好。

参 考 文 献

[1] 万仁溥. 采油工程手册[M]. 北京： 石油工业出版社, 2003.

[2] 杨承志. 化学驱提高石油采收率[M]. 北京： 石油工业出版社, 2007.

[3] 唐浩, 陈英. 川渝油气田压裂用生物酶破胶技术的研究与应用[J]. 石油与天然气化工， 2013， 42(4): 398-400.

[4] 杨青, 唐洪明. 含聚污水对驱油效率影响试验评价[J]. 石油与天然气化工， 2011， 40(6): 598-601.

[5] 杨胜来, 魏俊之， 编著. 油层物理学[M]. 石油工业出版社, 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；编辑：冯学军

中图分类号：TE357.9

文献标志码：A

DOI:10.3969/j.issn.1007-3426.2016.01.015

作者简介：①谌国庆(1973-)，高级工程师，现就职于新疆油田准东采油厂勘探开发研究所,主要从事油气田实验工作。E-mail:cgq@petrochina.com.cn