生物酶解堵技術在低滲透油藏研究與應用

楊凱瀾，李凱凱，錢雄濤，安 然，朱向前，賀紅云

（中國石油長慶油田分公司第六采油廠，陜西西安 710021）

胡尖山油田低滲透油藏沿蒙陜、寧陜兩條古河兩側呈條帶狀分布，地質儲量占第六采油廠的26.1%，產量占第六采油廠的40.9%。主力開發層系為延8、延9、延10、富縣，平均油層厚度9 m，孔隙度16%，空氣滲透率18×10-3μm2，含油飽和度50%。油藏整體物性較好，已進入中高含水期，水驅及壓力保持水平穩定，平均采油速度3.76%，平均采出程度56.11%。

在開發過程中，由于地層結垢、結蠟導致采油井近井地帶堵塞影響產能，現有治理對策以解除近井地層堵塞、恢復地層導流能力為主，多采用酸化解堵和小型壓裂、暫堵壓裂等工藝技術。但由于油藏邊底水接觸關系復雜，小型壓裂等措施控水穩油難度較大；且隨著開發年限的增長，近年來井筒環境日趨復雜，套管損傷現象嚴重，酸化解堵措施更是加劇了套管腐蝕，存在較大安全環保隱患；同時低滲透油藏普遍結蠟嚴重，結蠟井占比51%，純酸化解堵不能較好解決儲層有機堵塞難題，對部分有機物、高分子聚合物以及其他復合垢處理效果不佳[1]。

針對以上問題，本文開展了生物酶解堵技術研究，該技術既能解除低滲透油藏堵塞，恢復油井正常產能，提高采收率效果顯著，同時也能避免井筒狀況的進一步惡化，降低在措施以及后期正常生產期間的安全環保風險隱患，貫徹綠色礦山的發展理念。

1 生物酶增產機理及特點

生物酶是由微生物代謝產物提取的高效催化劑，密度與水相同并完全溶于水，對油水及固體具有很好的分離能力，2000 年開始用于油井的解堵增產，以其高效、環保的技術優勢在國內外各油田均得到了廣泛的應用，取得了良好的效果[2]。

生物酶解堵劑的成分主要由生物活性蛋白、小分子生物活性物、本源異化菌以及生物提取物組成，作用機理以催化降解、洗油聚并和潤濕反轉為主。解堵劑注入采油井后，利用生物酶的激活催化作用，促進活性物質將大分子的烴類轉化為低分子烴，同時促進無機鹽晶體溶解釋放金屬離子并通過置換反應形成溶解于水的穩定熬合大分子，最終使各類垢質從堵塞處剝離。剝落和解除堵塞的垢質經降解、降黏稀釋后同其他分散油快速聚并，形成稀釋油墻、油流帶，通過孔喉。殘存的活化物質形成一定厚度分子膜，在地層上吸附、潤濕、擴散，阻止垢質再次沉積，改變巖石潤濕性，提高油相相對滲透率。

2 室內評價

2.1 洗油性能

取2 口生產井的原油樣品與石英砂充分攪拌，在120 ℃下烘干24 h，分別加入3%與5%的生物酶解堵劑置于恒溫箱中觀察，1 h、6 h、12 h、24 h、48 h 后取出讀取出油量，可以看出隨著時間的延長以及濃度的增加，分離效果越好（圖1、圖2）。

圖1 生物酶解堵劑洗油性能

圖2 生物酶解堵劑洗油性能實驗

2.2 解堵性能

通過巖心抽真空注入飽和水，計算孔隙度后測試水驅測水相滲透率，模擬堵塞并測試堵塞后滲透率，注入5%濃度生物酶解堵劑后反應7 d，水驅測試恢復滲透率，計算解堵效率的實驗步驟，物理模擬生物酶解堵實驗研究，結果表明對堵塞巖心的滲透率恢復率均在90%以上（表1）。

表1 生物酶解堵劑解堵能力實驗

2.3 溶垢性能

選取該區生產井垢樣，在120 ℃烘烤24 h，分別浸泡在5%、6%的生物酶解堵劑中，50 ℃下恒溫24 h，過濾計算溶垢率一般在95%以上（圖3、圖4）。

圖3 不同濃度解堵劑溶垢效果統計

圖4 室內模擬溶垢實驗效果對比

2.4 降低界面張力性能

通過測定不同濃度、不同時間的溶液與原油的界面張力可知，界面張力在解堵劑濃度為0.8%附近時最低，時間對界面張力無明顯影響（圖5、圖6）。

圖5 溶液界面張力隨濃度變化統計

圖6 解堵劑濃度為5%時界面張力隨時間變化統計

2.5 改變潤濕性能

通過測定不同時間石英試片的潤濕角、毛細管壓力以及黏附功可知，該解堵劑作用后可在短時間內改變表面的潤濕性，由弱親油變為強親水（圖7），從而增加油相滲透率，增加了毛細管中剩余油的啟動、聚集和運移速度，更快地驅出毛細管中的剩余油[3]，同時可以降低巖石表面對油相的黏附功（表2），使黏附在巖石表面的剩余油易于剝落而參與流動，從而提高油田采收率。

表2 生物酶解堵劑作用前后毛細管壓力變化結果

圖7 生物酶解堵劑作用不同時間巖石潤濕角變化統計

2.6 堵塞類型分類及治理思路

通過前期礦場實踐研究發現，地層堵塞主要分為無機和有機堵塞兩種類型（表3）。胡尖山油田低滲透油藏無機堵塞物主要是注入水與地層流體配伍性差產生的碳酸鈣和鋇鍶垢等成分，有機堵塞主要是由于部分油井受溫度及壓力變化等影響，井筒附近脫氣嚴重，儲層會析出蠟質、瀝青質等重質有機組分，堵塞滲流通道?？梢酝ㄟ^油井生產動態變化特征，結合現場實際情況判斷儲層主要堵塞類型，有針對性地開展解堵措施[4]。

表3 不同堵塞特征油井治理對策

3 現場應用

2021 年在室內評價以及分析論證的基礎上，本廠重點針對有機堵塞特征明顯油井，共實施生物酶解堵21井次，單井使用解堵劑20～40 m3，濃度5%～8%，根據井筒狀況分別選擇常規起原井管柱注入與地面不動管柱直接注入的兩種施工模式。整體實施效果好，平均生產180 d，累增油4 880 t，見效期內單井日增油1.1 t，且持續有效，對比實施前的正常生產狀態，產能恢復率達85%以上。

4 效益評價

該工藝施工工序簡便，單井費用較低，對比酸化、壓裂等其他措施經濟效益顯著（表4），其中不動管柱的施工模式在50 美元/桶的油價計算下當年產出投入比可達15.5，且解堵劑反應過程中不會產生二次沉淀，無需返排，施工周期短，可作為低滲透油藏的主體解堵技術。目前隨著開發年限的增長，低滲透油藏套損形勢嚴重，套損井比例逐年升高，該技術可在不損傷套管的前提下，作為現階段套損井解除堵塞的一種綠色高效治理手段，應用前景廣闊。

表4 2021 年不同措施方式經濟效益對比表

5 結論

（1）生物酶解堵作為一種成熟、環保的技術體系，在胡尖山油田低滲透油藏具有較好的應用效果。該技術可有效解除近井地帶的有機堵塞，恢復油井正常產能，同時可以改變巖石的潤濕性，降低界面張力與黏附功，提高采收率。下步仍需結合不同區塊的儲層、原油物性，加強室內評價研究，優化解堵劑配方、注入濃度與施工參數，進一步完善工藝體系。

（2）該解堵工藝施工簡便，作業周期短，對比其他措施工藝當年投入產出比高，經濟效益顯著。下步可加大該工藝在套損油井解堵方面的應用，探索與油井隔采、套管貼堵、小套固井等不同工藝的聯作施工模式，提升不動管柱施工方式在套損隔采井以及其他復雜井況下的適應性。

（3）地層能量的保持是影響實施效果的關鍵因素，在實施前的措施選井中，應提前做好油井動靜態資料錄取，通過分析壓力保持水平、油層厚度、含油飽和度以及縱向非均質性等參數，優選堵塞特征明顯、注水對應能量充足、投產初期產量較高的油井實施，保障措施有效率以及有效期。

（4）利用生物酶的解堵特性，下步可開展生物酶吞吐試驗，通過回收藥劑的二次利用，進一步降低藥劑成本，提升措施效益。