生物酶解堵技术的研究与应用

生物酶解堵技术的研究与应用
1、概述
濮城油田现处于开发后期，各种各样的问题都在一定程度上制约着油田的持续发展，其中油井因为地层堵塞，造成产量下降也是原因的一部分。

对历年堵塞情况进行统计，发现造成油井堵塞的主要原因有三个方面，一是蜡质、沥青质沉积在出油通道的岩石内壁上，造成在近井地带出油通道堵塞，这种情况占45%；二是由于原油中固相微粒体积增大，从而造成地层出油孔道的堵塞，这种情况占37%；三是由于地层中泥质含量较高，因水化膨胀而降低了地层的渗透率，这种情况占12%。

通常解决此类问题的办法是酸化，经过多年的现场实施证明酸化对于以上三种情况造成的堵塞都不能达到预期的效果，且造成一定的环境污染。

生物酶解堵技术是近几年发展起来的一项新技术，解决了油田生产中很多难以解决的复杂问题，2010年，濮城油田通过推广实施生物酶解堵技术，取得了良好的增油效果，并见到了较大的经济效益和社会效益。

2、生物酶解堵机理及性能特点
2.1生物酶的基本组成
生物酶解是从自然界生物中提取产生，以酶为主导的多种生物化合物组成。

主要成分：蛋白质-复合酶、复合生物活性物、生物活性物、异化菌、天然生物提取物等，有可靠的安全性和生物分解性。

2.2 解堵机理[1]
生物酶是一种水溶性产品，它与堵塞物的反应过程是一个生物反应过程。

对于储层岩石表面的堵塞，能够改变储层岩石表面的润湿性，从油湿转换为水湿，从而改变储层岩石的润湿状态，降低油～岩层间的界面张力，释放储层岩石颗粒表面碳氢化合物，清洁油岩，使原油易于从岩石表面剥离下来。

对于固体颗粒沉淀造成的堵塞，其解堵过程中生物酶与地层水配成溶液注入污染地层，它与堵塞物进行生物反应，生成酶与油的中间体和表面上吸附有酶的固体堵塞物，然后在采出过程中酶与油分离，固体堵塞物因表面吸附有酶，而改变其表面性能具有亲水性，在生产过程中可以采出，以达到油井解堵的目的。

对于蜡质、沥青质造成的堵塞，生物酶具有非常高的释放储层岩石颗粒表面碳氢化合物的能力，它直接作用于堵塞物且不会改变原油的特性，不会生成新的衍生物，与碳氢化合物不会形成乳化作用，可以解除因蜡质、沥青质沉积造成的地层堵塞。

生物酶在洗油过程完成后，生物酶还原为原始状态，吸附在固体上的可使固体改为亲水性，生物酶不受温度、压力、酸、碱、水矿化度的影响，具有较强的适应性及可控制性，从理论上讲，它不会被消耗掉。

对于低渗透空隙孔隙，生物酶解堵剂成分可以渗流进去，通过渗流作用进入微小孔道，将原油剥落降粘带出孔隙，并将岩心转变为水湿，具有良好的的降粘降解作用，包括将饱和蜡选择性降解为不饱和烯烃的能力，降低原油粘度，从而降低了原油在地层孔隙中的流动阻力，通过改善粘度比和提高流速，将孤立原油降粘稀释，阻止沥青质、胶质、石蜡等重质组分沉积，提高了压力梯度和导流能力，使原油容易从四周流向井筒，从而达到稳定油藏结构，提高保护油藏的效果，达到增产增油的效果。

2.3性能特点
2.3.1具有良好的耐温性[2]
把活性酶放入产出的地层水中，加热，每个温度阶段恒温10分钟，测定活性酶的活性，从表1可以看出，生物酶在温度180℃，其活性损失率为30.92%，能满足实际的需要（见表1）。

表1 生物酶的热稳定性
2.3.2 具有高度的水溶性[3]
将生物酶与不同矿化度的水配成的溶液，测量其溶解度（见图1）。

对于一般施工，生物酶的溶解度要
求达到15×104 mg/l 。

从图1可以看出，配制溶液矿化度达23×104 mg/l 时，其溶解度还有15×104
mg/l ，可以满足施工要求。

图1：不同矿化度下生物酶的溶解度
2.3.3 生物酶不溶于油，当采出的油进行处理时，很容易与油分开
濮城油田油井普遍较深，井深一般在2500～3700m ，地层温度高达85-120℃，当它吸附在岩石，可改变岩石表面的润湿性，降低了油流阻力，实现解堵，满足濮城油田的地层条件。

3、现场试验及效果分析[4] 3.1选井
造成濮城油田油井堵塞的主要原因有以下几点：第一，蜡质、沥青质等物质随原油流动，压力及温度
20 40 60 80 100 120 140 160 生 物 酶 的 溶 解 度
（g/ml ）
降低、结晶、沉积在出油通道的岩石内壁上，在近井地带造成出油通道堵塞；第二，经过较长期开采以后，由于原油中固相微粒体积增大，从而造成地层出油孔道的堵塞；第三，由于地层中泥质含量较高，因水化膨胀而降低了地层的渗透率。

因此，按照油井油层堵塞原因，在选井中重点针对以下几个方面，实施生物酶解堵。

⑴、稠油积垢造成的堵塞，不能正常开采的油井；
⑵、有机物胶质沥青对地层的堵塞，而需洗井、作业的油井；
⑶、高含蜡油井生产管柱、井筒的清洁及预防处理；
⑷、油井因作业（酸化，防砂工艺等工艺）伤害，造成的地层污染产量降低问题。

3.2、施工步骤
（1）对正常生产的油施工时一般不动管柱，连接泵车与井口管线，将配制好的生物酶溶液从油管或油套环空挤入，用清水顶替到目的层段。

挤入后关井反应24小时后即可开井生产。

一般滤失液及油污堵塞均发生在近井地带，炮眼附近，处理半径通常取1∽1.5m，挤入量一般20∽30m3，堵塞严重时可加大处理半径，增加挤入量。

（2）对作业施工过程油井，一般按以下步骤进行实施：
①起出井下管柱，下入施工管柱;
②装好井口，试压25Mpa，井口不刺不漏为合格;
③挤前置液，一般按每米油层厚度0.5∽0.7m3；
④挤入生物酶溶液，其用量按V= π×r2×h×∮计算，挤入时间控制在60min左右挤完。

V：生物酶溶液总用量，m3
r：设计处理半径，m
h：处理油层厚度，m（当h≥10m时，r取1.5m∽2.0m; h≤5m时，r取2.5m∽3.0m）∮：油层孔隙度，%
⑤挤后置液。

后置液用量根据施工管柱确定，可按把生物酶溶液顶替到欲解堵油层顶部位置来计算用量，油管柱注入按油管内溶积计算，套管注入则近似按环形空间计算。

⑥关井48h后
⑦起出施工管柱，下入生产管柱，开井生产。

3.2效果分析
3.2.1措施效果
针对濮城油田不同堵塞井分类，实施生物酶解堵技术，全年共实施25井次，其三个选井类别为：第一，由于蜡质、沥青质等物质随原油流动，压力及温度降低、结晶、沉积在出油通道的岩石内壁上，在近井地带造成出油通道堵塞；第二，经过较长期开采以后，由于原油中固相微粒体积增大，从而造成地层出
油孔道的堵塞；第三，由于地层中泥质含量较高，因水化膨胀而降低了地层的渗透率。

通过实施效果对比，生物酶对前两种情况，解堵效果较好，而对后一种，效果略有下降（表2）。

表2 生物酶解堵应用效果
3.2.2典型井分析
卫317-3井，该井产量降低的主要原因是原油中含蜡较高造成的近井地带堵塞。

通过分析计算，设计使用生物酶1.06t, 用地层水配置，注入液的温度在50℃以上。

施工过程中压力由0MPa上升到10MPa。

实施后，关井72h后恢复生产，开井后产液量大幅增加。

措施后由原日产液2.6m3升至13.1m3，日产油由原来的0.8t升至3.6t，含水由69.2%升至72.5%，措施前动液面1999m,措施后动液面1767m,液面上升232m，供液充足，有效期内累计增油485t。

濮213-2井，2010年2月1日因供液不足停产。

原因是地层内杂质在近井地带积累，原油的胶质、沥青质等在近井地带和井眼附近，造成油层堵塞，渗流阻力增大，导致油层不能正常供液。

后应用产出液配制生物酶溶液30方，关井1天。

开井后，产液量和产油量都有明显提高，初期日产液15t，产油6吨，效果理想。

3.2.3经济效益
在施工过程中，投入总费用30万元；措施后累积增油3782.2t，吨油价格按3000元/t，创效1134.66万元。

投入产出比为1：37.82
4、结论与建议
4.1生物酶解堵技术经现场应用分析，证明该技术是一项不伤害地层、不污染环境、投入少、效益高的具有高科技含量的绿色环保技术。

4.2随着油田开发的继续，油井的堵塞情况越来越严重，通过技术的实施可以使严重堵塞的油井恢复正常的生产，且有较好的应用前景。

4.3 生物酶具有高的释放储层岩石颗粒表面碳氢化合物的能力，且与碳氢化合物不会形成乳化作用，生物酶可以做为一种良好的驱油剂。