環保生物酸技術研究與應用

李泰余，古 亮，周 丹，王 明，劉 亭，尚養兵

（1.中國石油長慶油田分公司長慶實業集團，陜西西安 710016；2.西安中孚凱宏石油科技有限責任公司，陜西西安 710018；3.中國石油長慶油田分公司第二采油廠，甘肅慶陽 745000；4.中國石油長慶油田分公司第六采油廠，陜西榆林 719000）

環保生物酸解堵增注劑是一種高性能的生物活性酸，能夠充分解決石油開采過程中，由于地層壓力、溫度降低，原油脫氣、細菌代謝物聚集等方面的原因，造成重質烴、無機鹽垢、鐵化合物、生物膜等對油層的堵塞，使產油量、注水量下降的難題，非常適用于油田開采中的深部酸化作業，具有清除堵塞物，增加基質滲透性，激活油井產能的作用[1-2]。

1 技術原理及特點

1.1 技術原理

環保生物酸是生物制劑，主要由細菌產生的生物酸化劑、生物聚合物、生物活性劑生物螯合劑、生物酶組成。具有低毒性，低氣味，低腐蝕性，可生物降解的優點。不但可以解決常規油水井結垢、油層堵塞的問題，而且產品本身具有一定的殺菌作用，能夠解決和抑制細菌產生的排泄物堵塞，產品中酶的成分可以消除鉆井、壓裂等聚合物的殘渣傷害。施工后不需要返排，有利于環境保護，具有很好的應用前景[3]。

生物酸化劑中含有的生物酶成分，在地層溫度下，以長鏈烷烴為營養物，快速繁殖，在新陳代謝過程中，將長鏈烷烴分解為短鏈烷烴，使蠟分子逐步降解，降低了原油中的蠟含量，同時又產生了溶蠟劑或分散劑，減少了蠟的析出。生物酶對原油的輕質化，使輕質組分增大，重質組分降低，有效降低了原油粘度，進而降低原油在儲層孔隙中的毛細管阻力。

生物酸化劑中的分子成膜劑，吸附在砂巖表面形成致密的單分子膜，降低油流通道的流動阻力，消除水鎖傷害；生物活性劑可有效降低表面張力和界面張力，改善油水之間相滲關系，提高地層滲透率[4]。

生物酸化劑是一種極罕見的金屬螯合劑，當與金屬絡合時，易形成多個螯合環，所形成的絡合物在廣泛的pH 值范圍內皆具有極強的穩定性。在金屬表面同金屬絡合時，易形成一層致密的單分子有機保護膜，能有效地阻止O2等進入金屬表面，從而抑制金屬的腐蝕，因此可不動原生產管柱進行施工，且殘液進入集輸系統對管線腐蝕很小。

解堵過程不對地層造成新的損害，不會造成巖石骨架嚴重傷害，避免產生二次沉淀，且不會象常規酸化一樣造成地層的坍塌。具有良好防膨穩砂、沉積阻垢作用，處理后對地層有明顯的油藏保護性能[5-6]。

1.2 技術特點

（1）酸化溶解：多元生物弱酸緩慢溶解碳酸鈣等無機垢，解除無機物堵塞。

（2）螯合：生物螯合劑與陽離子絡合，形成多個螯合環，穩定成垢陽離子。

（3）降黏：生物酶對原油輕質化-長鏈烷烴被分降減少，短鏈輕組分增多，原油粘度降低，原油流動的毛細管阻力降低。

（4）殺菌：生物酸具有殺菌作用，可抑制腐生菌、硫酸鹽還原菌等代謝產生的堵塞物。

（5）降低表/界面張力：生物活性劑可有效降低表面張力和界面張力，改善油水相滲關系，提高地層滲透率。

（6）改變潤濕性：分子成膜劑吸附在砂巖表面形成致密的單分子膜，將地層潤濕性改變為親水，降低油流通道的流動阻力，消除水鎖傷害。

1.3 技術優勢

（1）酸性弱，采取螯合方式處理無機垢，不傷害油藏骨架，油藏保護特征明顯；藥劑在油層沉積，可以在一段時間內防止垢再次形成，措施有效期長。

（2）防膨效果好，在油藏表層形成一層保護膜，有抑制出砂、防止微粒運移的效果。

（3）酸巖反應速率緩慢，布酸均勻，可有效控制措施后油井含水，控水效果較好。

（4）對管柱和設備腐蝕小，可不動管柱施工，施工后不需要返排，施工程序簡單，節約措施費用。

2 適用條件和現場應用工藝參數設計

2.1 主要性能指標

表1 環保生物酸主要性能指標表

2.2 適合地層條件

表2 環保生物酸適應地層條件表

2.3 選井原則

（1）優先選擇油氣顯示好而試油效果差的井。

（2）優先選擇鄰近油井產量高而本井產量低的井。

（3）優先選擇投產初期產量高而目前產量低的井。

（4）選擇解堵不徹底或常規酸化處理無效的井。

表3 環保生物酸技術在胡尖山油田歷年應用措施效果統計表

3 現場應用效果

3.1 現場應用情況

2012-2013 年在長慶胡尖山油田實施環保生物酸解堵技術12 口井，措施后總有效率100 %，措施后增油效果明顯，平均單井日增油1.4 t，當年累計增油2 347 t（見表3），取得了較好試驗效果，為油田改造提供了一項有效的新措施。

3.2 單井井例分析

以2012 年在胡尖山油田措施施工的胡X 井為例，該井2007 年11 月投產，開采延9 層，初期日產液3.30 m3，日產油1.46 t，含水47.1 %，2008 年4 月產量開始下降；2012 年測壓14.16 MPa，壓力保持水平131.1 %，分析認為該井存在近井堵塞。

該井于2012 年6 月11 日-6 月17 日進行生物酸解堵，措施前日產液0.67 m3，日產油0.3 t，含水44.4 %。措施后初期（2012 年7 月1 日）日產液16.96 m3，日產油8.33 t，說明近井地帶堵塞得到了有效的疏通，地層能量得以恢復，措施效果很好。截至2012 年12 月31日，平均日增油2.06 t，累計增油311.42 t。從措施后生產動態圖中可以看出，該井日產液穩定，含水階段性波動后，正逐步恢復正常，目前7.25 m3，日產油1.13 t，含水81.5 %。

4 結論

圖1 胡X 井環保生物酸措施后生產動態圖

（1）措施后可有效的控制含水和同區塊、同層位的其他工藝措施相比較，對生產層底部有水層或油水層的井使用本工藝，因酸性弱，油藏保護性能好，可有效控制措施后油井出水。

（2）油藏保護性能強，生物酸中的多元弱酸緩慢溶解碳酸鈣等無機垢。因為酸性弱，解堵過程不會造成巖石骨架嚴重傷害，避免產生二次沉淀，且不會象常規酸化一樣造成地層的坍塌。具有良好防膨穩砂、沉積阻垢作用，處理后對地層有明顯的油藏保護性能。

（3）有效期長，藥劑在油層沉積，可以在一段時間內防止垢再次沉積形成，延長措施有效期。

（4）無需返排、保護環境，對管柱和設備腐蝕小，不影響集輸系統，施工后可直接進入管輸流程，不需要返排，解決了常規酸化殘酸必須回收處理的繁瑣工序。也避免了殘酸對環境的污染。

（5）可不動管柱施工，節約成本，在管輸過程中，逐步沉積在管壁上，形成一層防腐保護膜，可對設備和管壁產生一定的阻垢和防腐作用。可實施不動管柱施工，簡化施工程序，節約成本。

［1］ 壓裂酸化技術論文集［G］.北京:石油工業出版社，2007.

［2］ 李泰余，周丹，古亮，等. 多組分復合解堵降壓增注技術在安塞油田的應用［J］.石油化工應用，2012，31（3）：6-9.

［3］ 壓裂酸化技術論文集［G］.北京:石油工業出版社，2007.

［4］ 周丹，李紅艷，古亮，等.姬黃37#區耿231 井區長222低電阻油層儲層特征及成因分析［J］. 石油化工應用，2010，29（8）：60-62.

［5］ 李泰余，周丹，古亮，等.低滲透油田多組分前置酸壓裂技術研究與應用［J］.石油化工應用，2012，31（10）：50-52，85.

［6］ 朱軒麟，李泰余，周丹，等.季銨鹽雙子表面活性劑類變黏分硫酸的實驗研究［J］.石油化工應用，2013，32（2）：63-66.