生物酶解堵技術(shù)在海上油田的應(yīng)用及效果分析

李嘯南，田 苗，劉艷濤，劉汝敏，曾 鳴，馮 青

（1.中海油田服務(wù)股份有限公司，天津 300450；2.中海油（中國(guó)）有限公司，天津 300452）

渤海P 油田為復(fù)雜小斷塊稠油油田，主力油組上部地層原油黏度318 mPa·s～496 mPa·s，油組下部地層原油黏度30 mPa·s～60 mPa·s。油田大部分區(qū)塊為天然能量開(kāi)發(fā)，產(chǎn)量遞減速度快。原油中膠質(zhì)、瀝青質(zhì)和蠟含量高，凝固點(diǎn)在10 ℃～20 ℃。在生產(chǎn)過(guò)程中有機(jī)質(zhì)隨著溫度壓力下降析出，容易對(duì)篩管表面、近井地帶造成堵塞，引起產(chǎn)量下降。油田很多油井在鋼絲作業(yè)期間，通井遇阻無(wú)法繼續(xù)下入，起出工具串帶有大量黏稠的油泥。目前油田多數(shù)油井產(chǎn)量低，部分井檢泵頻繁，經(jīng)濟(jì)性差。而目前海上常規(guī)的增產(chǎn)措施面臨基礎(chǔ)設(shè)備投入大、程序復(fù)雜、耗能高，油藏易受到傷害，采出液處理難度大，平臺(tái)井空間狹小、淡水缺乏，操作困難等問(wèn)題和難點(diǎn)。

針對(duì)以上問(wèn)題本文開(kāi)展了生物酶解堵技術(shù)研究，該技術(shù)可解決目前海上現(xiàn)有增產(chǎn)技術(shù)的局限性和難點(diǎn)，既能解堵降黏，又能保護(hù)油藏，降低能耗，工藝簡(jiǎn)單，且提高采收率效果顯著。

1 AP 生物酶增產(chǎn)機(jī)理及特點(diǎn)

AP 生物酶是一種運(yùn)用基因工程、細(xì)胞工程、酶工程等現(xiàn)代生物工程技術(shù)制成的一種以蛋白質(zhì)為基質(zhì)的非活性制劑，能使儲(chǔ)層中原有附著在巖石上的原油迅速分離達(dá)到增產(chǎn)的目的。其增產(chǎn)機(jī)理為：（1）具有非常高的釋放儲(chǔ)層巖石顆粒表面碳?xì)浠衔锏哪芰ΑＤ軐⒔貛ЫY(jié)晶、堆積在巖石顆粒上的蠟及膠質(zhì)、瀝青質(zhì)剝落下來(lái)，使原油從巖石顆粒表面釋放，擴(kuò)大油層孔隙空間，提高井底附近地層的滲透率，從而提高原油產(chǎn)量。（2）附著在巖石表面，可以改變巖石的潤(rùn)濕狀態(tài)，使巖石潤(rùn)濕性變?yōu)樗疂瘢档蜐?rùn)濕角和巖石顆粒的界面張力，提高油相滲透率，降低原油在地層孔隙中的流動(dòng)阻力。實(shí)施AP 生物酶解堵措施可以達(dá)到原油增產(chǎn)、提高開(kāi)發(fā)效果的目的[1-3]。

AP 生物酶解堵劑具備以下特征：

（1）pH 值為7，無(wú)腐蝕性，保證注入設(shè)備和管柱的安全；

（2）具有良好的配伍性；

（3）有效清洗有機(jī)質(zhì)堵塞；

（4）有效降低原油黏度，改善其流動(dòng)性，改善地層的滲流能力；

（5）有效溶解、穩(wěn)定黏土；

（6）具有良好的擴(kuò)散性，以達(dá)到深部解堵的目的；

（7）具有良好的環(huán)保性、安全性；

（8）與地面流程具有良好的適應(yīng)性，返出液可以直接進(jìn)入生產(chǎn)流程。

其性能指標(biāo)（見(jiàn)表1）。

表1 AP 生物酶藥劑性能指標(biāo)

2 室內(nèi)實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)

2.1 界面張力測(cè)試

室內(nèi)測(cè)定了生物酶溶液界面張力隨濃度的變化關(guān)系。測(cè)試結(jié)果表明，隨著生物酶溶液濃度的增加，界面張力呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢(shì)。當(dāng)生物酶溶液濃度為0.5 %時(shí)，界面張力達(dá)到最小值0.2 mN/m（見(jiàn)圖1）。

圖1 生物酶溶液界面張力隨濃度的變化關(guān)系

2.2 潤(rùn)濕性

按照接觸角測(cè)定儀操作規(guī)程測(cè)定了含5 %生物酶的溶液隨時(shí)間變化對(duì)潤(rùn)濕角的影響（見(jiàn)表2）。結(jié)果表明，生物酶具有明顯改變潤(rùn)濕角的功能，在較短的時(shí)間（5 min 以內(nèi)）可以使石英表面由油濕轉(zhuǎn)變?yōu)樗疂瘢S著時(shí)間延長(zhǎng)，潤(rùn)濕角進(jìn)一步向水濕方向轉(zhuǎn)化，使巖石的油相滲透率增加，水相滲透率減少，降低產(chǎn)出液的含水率。

表2 生物酶隨時(shí)間變化對(duì)潤(rùn)濕角的影響

2.3 洗油能力測(cè)定實(shí)驗(yàn)

2.3.1 不同濃度藥劑洗油能力實(shí)驗(yàn) 室內(nèi)測(cè)定了不同濃度生物酶溶液對(duì)油砂洗油效率的影響。按照配液表配制溶液，油田地層水礦化度為18 000 mg/L，其中1#、2#、3#、4#分別為0.5 %、1 %、2 %、5 %濃度生物酶解堵劑溶液。取100 g 石英砂（20/40 目），加入10 g 油田原油，配制10 %含油量的油砂，烘干、稱量試管至恒重，稱取5 g 油砂混合物，放入試管中，分別加入10 mL洗油劑（1#、2#、3#、4#）。放入儲(chǔ)層溫度，恒溫60 ℃放置4 h。將各試管中洗出的油和溶液吸出，將剩余石英砂小心轉(zhuǎn)移至燒杯中，在105 ℃下將石英砂烘干至恒重，稱量石英砂質(zhì)量，計(jì)算洗油效率，洗油率%=洗出油量/總油量。

觀察發(fā)現(xiàn)，生物酶溶液慢慢將原油從石英砂表面分離下來(lái)，成油滴狀或團(tuán)狀浮起，分離后砂粒表面清潔，且油水界面整齊，說(shuō)明生物酶溶液有較好的洗油能力，且與原油混合后不乳化。濃度為0.5 %生物酶溶液，平均洗油效率即可達(dá)到90.1 %，隨著濃度升高，洗油效率不斷增大，5 %濃度生物酶平均洗油效率高達(dá)99.8 %，實(shí)驗(yàn)結(jié)果（見(jiàn)表3）。

表3 不同藥劑濃度洗油能力實(shí)驗(yàn)結(jié)果

圖2 配方1#、2#、3#、4#、5# 洗油前及洗油后外觀

2.3.2 不同配液用水洗油能力實(shí)驗(yàn) 室內(nèi)測(cè)定了不同配液用水對(duì)生物酶溶液油砂洗油效率的影響。按照配液表配制溶液，使用5 %生物酶溶液，地層水礦化度為18 000 mg/L，其中1#、2#、3#、4#及5#分別為使用地層水、3/4、1/2、1/4 及0 倍地層水，實(shí)驗(yàn)過(guò)程同上。將加入洗油劑的油砂混合物恒溫60 ℃放置后，分別于0.5 h、1 h、4 h 對(duì)試管進(jìn)行觀測(cè)照相（見(jiàn)圖2），并計(jì)算洗油效率。

測(cè)試結(jié)果表明，5 %生物酶溶液平均洗油效率高達(dá)98.5 %～99.5 %，且不受地層水礦化度的影響，是一種很好的油井解堵技術(shù)（見(jiàn)表4）。

表4 不同配液洗油能力實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.4 巖心解堵實(shí)驗(yàn)

取2 塊巖心，進(jìn)行巖心驅(qū)替實(shí)驗(yàn)。首先正向通鹽水，測(cè)鹽水的滲透率K0，再正向通原油，形成堵塞，再次正向通鹽水，水驅(qū)至含水98 %，測(cè)解堵前鹽水的滲透率K1。之后反向通生物酶2 PV 后恒溫24 h，解堵。最后正向通鹽水，水驅(qū)至含水98 %，測(cè)解堵后鹽水的滲透率K2。根據(jù)堵前、堵后及解堵后的滲透率變化情況，可以評(píng)價(jià)巖心傷害程度及解堵程度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果（見(jiàn)表5），可以看出，生物酶對(duì)充填巖心的有機(jī)堵塞，解堵效果明顯，5 %生物酶解堵程度可達(dá)44.8 %。

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

3.1 選井依據(jù)

表5 巖心解堵實(shí)驗(yàn)結(jié)果

海上油田儲(chǔ)層膠結(jié)疏松，采用強(qiáng)注強(qiáng)采，使得層間干擾嚴(yán)重，含水上升較快。部分區(qū)塊注采井網(wǎng)不完善，地層虧空嚴(yán)重。油井堵塞原因復(fù)雜，面臨有機(jī)垢、無(wú)機(jī)垢、黏土、粉砂微粒等多種傷害問(wèn)題。高含水、污染、地層壓力低等原因?qū)е潞Ｉ嫌吞锏彤a(chǎn)低效井眾多，影響油田整體開(kāi)發(fā)效果，針對(duì)這些低產(chǎn)低效井應(yīng)該采取分類治理。

基于海上油田的這些開(kāi)發(fā)特點(diǎn)，結(jié)合生物酶的作用機(jī)理，建議生物酶解堵選井條件如下：

（1）建議選擇因各種工藝措施造成乳化堵塞、有機(jī)物堵塞導(dǎo)致供液不足、產(chǎn)量突然下降的油井，且地層仍有一定能量，解堵后供液能力強(qiáng)的油井；（2）建議選擇儲(chǔ)層條件較好，有一定儲(chǔ)量的油井（孔隙度大于20 %，滲透率大于150 mD，含油飽和度大于60 %）；（3）建議選擇含水率在40 %～80 %的油井（生物酶可吸附在巖石表面，可持久的發(fā)生作用），盡量避免選擇底水活躍的油井[4-6]；（4）避免非均質(zhì)性嚴(yán)重的油井，防止解堵劑擠入地層后，大多進(jìn)入滲透性好的高含水層，引起解堵后油井含水升高。

3.2 基本思路

（1）生物酶解堵藥劑是結(jié)合油、水和油藏條件綜合考慮復(fù)配而成的。根據(jù)每口井每個(gè)區(qū)塊的礦物組分、地層水注入成分、地層溫度、原油性質(zhì)結(jié)合堵塞物成分分析進(jìn)行生物酶解堵液配方設(shè)計(jì)，確定合理的生物酶解堵劑濃度；（2）根據(jù)油井管柱確定施工方式，滿足正擠條件的，可通過(guò)油管正擠處理液，反之可通過(guò)油套環(huán)空反擠處理液；（3）根據(jù)設(shè)計(jì)解堵半徑確定解堵液的用量；（4）根據(jù)地層參數(shù)和管柱特點(diǎn)確定施工參數(shù)，施工前首先進(jìn)行試注，施工排量可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工壓力進(jìn)行調(diào)整。

3.3 作業(yè)程序

（1）現(xiàn)場(chǎng)按設(shè)計(jì)濃度配制好溶液；（2）進(jìn)行試擠注作業(yè)，確定地層正常吸液；（3）用泵將生物酶解堵處理液從油管或套管注入井筒內(nèi)；（4）清水頂替進(jìn)油層；（5）燜井3 d～5 d，啟泵生產(chǎn)，直接進(jìn)入生產(chǎn)流程。

3.4 應(yīng)用情況

P 油田P1 井投產(chǎn)初期流壓9.85 MPa，產(chǎn)量高，遞減快。由該井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)變化分析，該井后期產(chǎn)量相對(duì)穩(wěn)定，受注水影響，生產(chǎn)后期含水呈“臺(tái)階式”上升，產(chǎn)油量下降。2017 年8 月至9 月進(jìn)行修井，開(kāi)井后產(chǎn)液和流壓均呈下降趨勢(shì)。由于該井生產(chǎn)層位原油黏度高，且生產(chǎn)壓差大，地層原油在近井地帶發(fā)生脫氣，進(jìn)而產(chǎn)生膠質(zhì)、瀝青質(zhì)沉淀等有機(jī)堵塞，降低儲(chǔ)層滲透性，影響油井產(chǎn)量。建議對(duì)P1 井進(jìn)行生物酶解堵作業(yè)，提高該井產(chǎn)能。

綜合P1 井實(shí)際情況及實(shí)驗(yàn)結(jié)果，確定合理的生物酶解堵劑濃度及用量（見(jiàn)表6）。2018 年9 月，該井現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施生物酶解堵作業(yè)，由于通井遇阻，采用反擠作業(yè)，共使用洗井液15 m3，生物酶解堵工作液120 m3，頂替液48 m3，累計(jì)液量183 m3。施工作業(yè)曲線（見(jiàn)圖3）。

施工后關(guān)井浸泡120 h 后開(kāi)井生產(chǎn)。解堵前日產(chǎn)液18 m3，日產(chǎn)油7 m3，含水62 %，泵頻率40 Hz，流壓3.1 MPa。解堵后日產(chǎn)液57 m3，日產(chǎn)油15 m3，含水74%，泵頻率40 Hz，流壓3.4 MPa。解堵效果明顯，相比于措施前，產(chǎn)液增至3 倍，產(chǎn)油增至2 倍，為該小斷塊稠油油田穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)提供了新思路。

表6 P1 井配液數(shù)據(jù)表

4 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

（1）界面張力、潤(rùn)濕性、洗油效率和巖心解堵等實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，AP 生物酶可以剝離黏附在巖石顆粒上的原油，使巖石潤(rùn)濕性向水濕轉(zhuǎn)化，從而降低原油在地層孔隙中的流動(dòng)阻力，解除近井地帶污染，達(dá)到油井增產(chǎn)目的。

圖3 P1 井生物酶解堵施工曲線

（2）AP 生物酶解堵技術(shù)具有環(huán)境友好、快速高效、保護(hù)油藏、工藝簡(jiǎn)單，提高采收率效果顯著等優(yōu)點(diǎn)。

（3）AP 生物酶解堵技術(shù)在海上小斷塊稠油油田的應(yīng)用取得了明顯的效果，解堵后油井產(chǎn)液增至3 倍，產(chǎn)油增至2 倍，為該油田今后實(shí)施增產(chǎn)措施提供了非常有益的經(jīng)驗(yàn)。