低滲透油田生物酶降壓增注技術(shù)kdh

1、第8期SINO-GLOBAL ENERGY ·47·低滲透油田生物酶降壓增注技術(shù)才艷華(大慶油田有限責(zé)任公司第十采油廠，黑龍江大慶166405摘要生物酶能將巖石表面的潤(rùn)濕性轉(zhuǎn)變?yōu)橛H水性，使原油從巖石顆粒表面脫落，降低殘余油飽和度，可有效改善低滲透油田注水壓力高、油井受效差的問(wèn)題，提高驅(qū)油效率。通過(guò)洗油能力評(píng)價(jià)、界面張力測(cè)定、表面吸附性評(píng)價(jià)、腐蝕性檢測(cè)、生物酶降壓能力等室內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn)對(duì)生物酶性能進(jìn)行評(píng)價(jià)，結(jié)果表明：生物酶濃度在2.0%時(shí)，界面張力較低，注入壓力平均降幅為51.4%，并且對(duì)N80鋼質(zhì)不具腐蝕性，綜合考慮多方面因素，最終決定注入生物酶體積倍數(shù)選為0.006PV ?，F(xiàn)

2、場(chǎng)試驗(yàn)選取了A 油田試驗(yàn)區(qū)塊的6口水井極其連通的24口油井作為試驗(yàn)井組，累計(jì)注入生物酶原液270t ，酶溶液總注入量為11422m 3。試驗(yàn)一年以后，水井注水壓力下降，視吸水指數(shù)上升，層間吸水狀況得到改善；連通油井產(chǎn)量略有回升，綜合含水保持穩(wěn)定，地層壓力恢復(fù)速度明顯提高，并且增加了新的采出油位，累計(jì)增油3519t ，階段采收率提高了0.38%，為解決外圍三類儲(chǔ)層注水開(kāi)發(fā)無(wú)法建立有效驅(qū)替體系的問(wèn)題進(jìn)行了有益的探索。關(guān)鍵詞低滲透油田生物酶降壓增注試驗(yàn)效果1前言低滲透油田儲(chǔ)層、原油物性差，油水井間憋壓嚴(yán)重，水井注入壓力高，油井受效差，制約了區(qū)塊的有效開(kāi)發(fā)。而用于石油開(kāi)采的生物酶能將巖石表面的潤(rùn)濕性轉(zhuǎn)

3、變?yōu)橛H水性，使原油從巖石顆粒表面脫落，降低殘余油飽和度，從而提高驅(qū)油效率1，2。因此，開(kāi)展了低滲透油田生物酶降壓增注現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。3生物酶基本性能評(píng)價(jià)認(rèn)識(shí)3.1洗油能力評(píng)價(jià)將A 油田油泥分別放入不同濃度的生物酶溶液中觀察洗油效果。生物酶溶液與油泥充分混合接觸后，原油從泥土表面分離下來(lái)，形成油滴狀或團(tuán)狀浮起。當(dāng)實(shí)驗(yàn)時(shí)間達(dá)到5h 、生物酶溶液濃度為0.6%以上時(shí)，洗油率達(dá)到72%以上，說(shuō)明生物酶有較好的洗油能力3。2生物酶的主要成分及作用機(jī)理2.1主要成分生物酶是采用基因工程、細(xì)胞工程等現(xiàn)代技術(shù)提取的一種以蛋白質(zhì)為基質(zhì)的生物催化劑。用于石油開(kāi)采的生物酶是由多種酶篩選組成的復(fù)合酶體系，其組成主要為復(fù)合生

4、物酶、生物活性物、生物提取物、水性分散劑、穩(wěn)定劑等。3.2界面張力測(cè)定由于生物酶分子鏈由極性和非極性官能團(tuán)組成，具有類似表面活性劑分子的結(jié)構(gòu)。當(dāng)生物酶分子的親油基和親水基部分在油水界面或固液界面吸附后，改變了界面活性或油砂表面的潤(rùn)濕性4。應(yīng)用界面張力儀對(duì)A 油田油樣進(jìn)行了不同酶濃度條件下的界面張力測(cè)定。從測(cè)試結(jié)果可以看出，酶的濃度在0.5%2%附近界面張力較低，隨著濃度的增加，界面張力逐漸變大(見(jiàn)表1 。表1生物酶溶液濃度與原油界面張力關(guān)系統(tǒng)計(jì)表酶濃度，%界面張力/(mN·m -12.2作用機(jī)理生物酶洗油過(guò)程是一個(gè)可循環(huán)的生物反應(yīng)過(guò)程，它起到催化劑的作用，具體過(guò)程分3個(gè)階段：生物酶與

5、原油和固體顆粒的結(jié)合體吸附在一起形成酶-油-固體顆粒復(fù)合體；酶油復(fù)合體分解為酶-油中間體和固體顆粒；酶油中間體分解，形成獨(dú)立的原油與酶，恢復(fù)生物酶原狀。生物酶在低滲透、特低滲透油田具有的降壓增油機(jī)理是消除了原油邊界層的影響。0.200.4880.500.2012.000.2526.000.71510.000.950作者簡(jiǎn)介：才艷華，工程師，2002年畢業(yè)于大慶石油學(xué)院采油工程專業(yè)。E-mail ：caiyh·48·SINO-GLOBAL ENERGY 2010年第15卷3.3表面吸附性評(píng)價(jià)注入1PV 濃度為2.0%的生物酶溶液，驅(qū)替3.5注入方式對(duì)注入壓力的影響實(shí)驗(yàn)采取連續(xù)

6、注入與分段塞注入兩種模式，選取編號(hào)為T-1和T-3的巖石作為樣品，其參數(shù)見(jiàn)表4。整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中壓降趨勢(shì)基本相同，表明注入方式對(duì)生物酶降壓能力的影響不大(見(jiàn)圖1 。表4巖心參數(shù)表數(shù)據(jù)巖心號(hào)長(zhǎng)/cm直徑/cm孔隙度，%滲透率/10-3m 22PV 水后檢測(cè)出口端酶蛋白含量，檢測(cè)單位孔隙體積吸附量為441.54g/mL，在此吸附量的前提下能夠有效降低殘余油飽和度(見(jiàn)表2 。表2生物酶溶液吸附量檢測(cè)表項(xiàng)目2%生物酶溶液中酶蛋白含量/(g ·mL -1 驅(qū)替2PV 后溶液中酶蛋白含量/(g ·mL -1787.54173.004347.221909.92441.54T-1T-3000

7、000000000000.008.669.012.502.5013.612.9連續(xù)注入酶連續(xù)注入后續(xù)水驅(qū)分段注入酶分段注入水分段注入后續(xù)水驅(qū)33.832.9注入酶蛋白量/g 產(chǎn)出酶蛋白量/g單位孔隙體積吸附量/(g ·mL -13.4腐蝕性檢測(cè)在掛片腐蝕儀反應(yīng)器內(nèi)，將N80試片置于酶溶液中，反應(yīng)4h 后，干燥稱重。通過(guò)對(duì)比試片實(shí)驗(yàn)前、后質(zhì)量變化可以看出，生物酶溶液對(duì)N80鋼質(zhì)不具有腐蝕性(見(jiàn)表3 。表3生物酶溶液腐蝕性檢測(cè)數(shù)據(jù)表試片號(hào)試片長(zhǎng)/mm試片寬/mm試片厚/mm試片質(zhì)量/g腐蝕前腐蝕后T-1T-30.501.001.502.0072150.0310.023.0011.7447

8、11.74474072250.0210.013.0011.744511.74454072350.0310.013.0111.744611.7446403.6生物酶降壓能力應(yīng)用0.5%5.0%范圍內(nèi)的不同濃度生物酶溶液對(duì)6塊人造巖心和3塊天然巖心進(jìn)行了降壓實(shí)驗(yàn)。當(dāng)生物酶濃度為2.0%時(shí)，注入壓力明顯降低，壓力下降幅度22.6%72.7%，平均降幅達(dá)51.4%，確定現(xiàn)場(chǎng)注入采用2.0%生物酶濃度(見(jiàn)表5 。浸泡時(shí)間/h腐蝕速率/g·(m2·h -1表5室內(nèi)巖心生物酶降壓實(shí)驗(yàn)結(jié)果巖心編號(hào)人造D-6人造D-3人造D-4人造D-5人造D-2人造2號(hào)天然2號(hào)天然5號(hào)天然6號(hào)氣測(cè)滲透率/

9、10m 33.733.733.733.733.758.073.033.86.3-32酶濃度，%水驅(qū)壓力梯度/注酶壓力梯度/注酶壓力梯度下降，%后續(xù)水驅(qū)壓力梯度/(atm·cm -1后續(xù)水驅(qū)壓力梯度下降，%(atm·cm 0.2340.2150.4180.3580.3820.2480.8890.9463.790-1(atm·cm 0.1900.1280.1140.1050.0750.1790.6880.3342.160-10.51.02.05.05.05.02.02.02.018.840.572.770.380.327.822.664.745.60.1580.136

10、0.1890.1540.2340.1630.2960.5412.46032.636.754.857.038.734.366.742.835.1注：表中atm 為101325Pa 。根據(jù)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，綜合考慮經(jīng)濟(jì)因素和現(xiàn)場(chǎng)操作方便，結(jié)合其他油田試驗(yàn)選用參數(shù)，注入生物酶體積倍數(shù)選擇0.006PV 。24口油井作為試驗(yàn)井組。試驗(yàn)井組含油面積為1.26km 2，油層平均有效厚度為11.5m ，有效孔隙度為15.0%，空氣滲透率為4試驗(yàn)區(qū)與對(duì)比井區(qū)概況選擇A 油田試驗(yàn)區(qū)塊的6口水井及其連通的4.2×10-3m 2，原始含油飽和度為54.0%，油層溫度為64.5，飽和壓力為5.34MPa 。第8

11、期才艷華. 低滲透油田生物酶降壓增注技術(shù)·49·井組和區(qū)塊增壓注水井組兩個(gè)對(duì)比區(qū)，通過(guò)對(duì)比來(lái)分析試驗(yàn)效果。同區(qū)塊注水開(kāi)發(fā)井組為與試驗(yàn)區(qū)相鄰的4注12采對(duì)比井組，含油面積為0.67km 2，平均單井有效厚度為16.2m ；注水井平均注水壓力為14.3MPa ，單井日注水19m 3/d；連通油井12口，出油井9口，日產(chǎn)油16.1t/d，綜合含水12.0%。區(qū)塊增壓注水井組，含油面積為1.35km 2，地質(zhì)儲(chǔ)量為84.97×104t ，儲(chǔ)層孔隙度為16.5%，滲透率為9.0×10-3m 2。共有油水井20口，其中注水井6口，增壓前平均日配注18m 3/d、日實(shí)

12、注13m 3/d、注水壓力為13.3MPa 。該井區(qū)于2002年6月至2003年6月期間增壓注水。5試驗(yàn)效果分析試驗(yàn)區(qū)于2007年12月26日開(kāi)始現(xiàn)場(chǎng)注入生物酶，于2008年4月20日全部注完，累計(jì)注入生物酶原液270t ，酶溶液總注入量為11422m 3。5.1水井注入狀況分析試驗(yàn)井注入生物酶已達(dá)22個(gè)月，在注入生物酶第一年時(shí)間內(nèi)，平均注水壓力整體上呈先升后降的趨勢(shì)；一年后，注水壓力有所回升，目前與試驗(yàn)前基本持平；試驗(yàn)后全部水井均能夠完成配注，平均單井日注水量增加6m 3，累計(jì)增注2.304×104m 3；視吸水指數(shù)由措施前的0.84m 3/(d·MPa 提高到目前的1.

13、23m 3/(d·MPa ，升高了0.39m 3/(d·MPa 。5.1.1水井注水壓力下降，視吸水指數(shù)上升試驗(yàn)區(qū)的6口水井中有3口井降壓效果明顯。這3口井試驗(yàn)前后均能完成配注，試驗(yàn)前半年內(nèi)注水壓力基本保持不變，之后壓力逐漸下降，試驗(yàn)一年后降至最低值14.5MPa ，下降0.5MPa ，之后壓力略升，目前注水壓力為15.0MPa ，與試驗(yàn)前持平，視吸水指數(shù)由1.31m 3/(d·MPa 升至1.33m 3/(d·MPa 。與同區(qū)塊水驅(qū)開(kāi)發(fā)井組對(duì)比，對(duì)比井組平均注水壓力由14.3MPa 上升到14.9MPa ，上升了0.6MPa ，視吸水指數(shù)由1.33m

14、3/(d·MPa 降至1.31m 3/(d·MPa ，下降了0.02m 3/(d·MPa ，表明生物酶的注入對(duì)提高油層的吸水能力起到了較為積極的作用。試驗(yàn)區(qū)的6口水井中有3口井增注效果明顯。試驗(yàn)前平均注水壓力為15.8MPa ，平均單井日實(shí)注6m 3/d，平均視吸水指數(shù)僅為0.36m 3/(d·MPa 。采取增壓注酶措施半年內(nèi)，平均日實(shí)注增加到18m 3/d，日增注12m 3/d，平均注水壓力上升至16.9MPa ，上升了1.1MPa ，視吸水指數(shù)增加到1.08m 3/(d·MPa 。之后，在保持注水量不變的情況下注水壓力持續(xù)下降。試驗(yàn)一年后注

15、水壓力降至15.7MPa ，比試驗(yàn)前下降了0.1MPa 。進(jìn)入2009年后，注水壓力均呈上升趨勢(shì)，目前平均注水壓力為16.1MPa ，視吸水指數(shù)達(dá)到1.14m 3/(d·MPa ，3口井累計(jì)增注2.304×104m 3。與區(qū)塊增壓注水井組相比，3口增注井注水壓力呈先升后降趨勢(shì)，試驗(yàn)一年后注水壓力下降了0.1MPa ，目前升高了0.3MPa ，平均日實(shí)注增加12m 3/d，視吸水指數(shù)增加0.78m 3/(d·MPa 。區(qū)塊增壓注水井組試驗(yàn)后雖然滿足了對(duì)水井的增注需求，但水井注入壓力持續(xù)上升，一年內(nèi)由13.4MPa 上升到14.8MPa ，上升值達(dá)到1.4MPa ，視

16、吸水指數(shù)僅增加0.24m 3/(d·MPa 。這也表明，生物酶的注入起到了降壓增注的效果。5.1.2層間吸水狀況得到改善通過(guò)水井注生物酶前后吸水剖面資料對(duì)比來(lái)看，水井層間吸水差異變小。年度對(duì)比吸水層數(shù)百分?jǐn)?shù)分別增加12.5%、25.0%，砂巖厚度吸水百分?jǐn)?shù)分別增加11.0%、23.0%，有效厚度吸水百分?jǐn)?shù)分別增加12.7%、26.0%。注入水的波及體積增大，剩余油得到有效驅(qū)動(dòng)。5.2連通油井生產(chǎn)狀況分析5.2.1油井產(chǎn)量略有回升，綜合含水保持穩(wěn)定試驗(yàn)區(qū)共有油井24口，其中包括5口長(zhǎng)關(guān)井，目前正常生產(chǎn)19口井，扣除4口措施井后，對(duì)比其余15口井。應(yīng)用可對(duì)比井試驗(yàn)前一年的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，通過(guò)回

17、歸得到試驗(yàn)井組遞減規(guī)律，年遞減率為14.3%，平均月度遞減幅度為1.2%，并根據(jù)趨勢(shì)對(duì)不采取生物酶措施的產(chǎn)油情況進(jìn)行了預(yù)測(cè)。通過(guò)預(yù)測(cè)產(chǎn)油量與實(shí)際產(chǎn)油量的對(duì)比看，對(duì)比井在未采取其他調(diào)整或增產(chǎn)措施的情況下，產(chǎn)量下降趨勢(shì)得到控制并逐漸回升，2008年年度對(duì)比日產(chǎn)油由27.9t/d上升到30.7t/d，上升了2.8t/d，綜合含水保持穩(wěn)定。2009年以來(lái)，油井產(chǎn)量開(kāi)始回落，前10個(gè)月日產(chǎn)油由30.7t/d下降到25.4t/d，下降了5.3t/d，平均月度遞減幅度為1.1%。截至目前試驗(yàn)區(qū)累計(jì)增油3519t ，階段采收率提高了0.38%。相對(duì)于同區(qū)塊注水開(kāi)發(fā)井組油井產(chǎn)量的持續(xù)遞減，生物酶試驗(yàn)區(qū)控中外能源

18、·50·SINO-GLOBAL ENERGY 2010年第15卷制產(chǎn)量遞減見(jiàn)到了較好效果，實(shí)現(xiàn)了控制產(chǎn)量遞減、提高階段采出程度的目的。表明生物酶具有的降壓增注的特性使油井的地層壓力得到恢復(fù)。其中，井1試驗(yàn)前2年時(shí)間地層壓力上升值僅為0.37MPa ，試驗(yàn)后近7個(gè)月的時(shí)間地層壓力上升了0.65MPa ，壓力恢復(fù)速度明顯提高，這也驗(yàn)證了生物酶提高驅(qū)替效率的作用(見(jiàn)表6 。5.2.2地層壓力恢復(fù)試驗(yàn)前、后分別對(duì)連通的2口油井進(jìn)行壓力恢復(fù)測(cè)試，測(cè)井資料顯示，試驗(yàn)后地層壓力不斷上升，表6檢測(cè)井測(cè)壓情況井號(hào)井1井2平均測(cè)壓時(shí)間壓力/MPa測(cè)壓時(shí)間壓力/MPa試驗(yàn)前試驗(yàn)后2005-11-

19、233.782007-10-284.152007-11-2910.577.362008-04-024.122008-02-2910.877.52008-05-264.392008-08-204.682008-08-2012.58.592008-11-104.772008-11-1012.678.725.2.3油井采出液生物酶成分檢測(cè)為檢測(cè)生物酶前緣推進(jìn)速度，采取了對(duì)連通油井采出液定性檢測(cè)生物酶成分的方法。結(jié)果表明，取樣井在試驗(yàn)半年后見(jiàn)到了生物酶成分，生物酶從水井驅(qū)替到油井順利采出，達(dá)到作用油層實(shí)現(xiàn)均勻推進(jìn)，在油層中起到了剝離油膜和驅(qū)動(dòng)剩余油的作用，形成了驅(qū)油的動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)提高采收率的目的。藏具有

20、降壓增注的效果；從吸水剖面測(cè)試情況看，水井層間吸水差異得到改善，增加了新的受效層。試驗(yàn)區(qū)塊油井產(chǎn)量下降趨勢(shì)得到控制并逐漸回升，截至目前累計(jì)增油3519t ，同時(shí)地層壓力得到恢復(fù)，證明生物酶起到了釋放儲(chǔ)層巖石顆粒表面碳?xì)浠衔锖吞岣吡黧w滲流能力的作用，提高了采油速度。2009年3月，對(duì)生物酶試驗(yàn)區(qū)生產(chǎn)的19口油井都進(jìn)行生物酶成分檢測(cè)，19口井均未見(jiàn)到生物酶成分，說(shuō)明注入油層的生物酶已全部采出。油井采出液生物酶檢測(cè)和油樣全分析表明，生物酶驅(qū)油前緣能夠均勻推進(jìn)，可以剝離油膜，驅(qū)動(dòng)剩余油，拓展未動(dòng)用儲(chǔ)量；從采出液的氯離子含量及礦化度檢測(cè)可以看出，增加了新的采出油部位，改善了油層的動(dòng)用狀況。5.2.4采

21、出液原油物性和礦化度發(fā)生明顯變化試驗(yàn)前后，選擇試驗(yàn)區(qū)的3口油井進(jìn)行了油樣全分析。分析結(jié)果顯示，原油黏度和瀝青質(zhì)含量上升，說(shuō)明生物酶驅(qū)油劑起到了疏通油層孔道、拓展未動(dòng)用油層的作用，有效地?cái)U(kuò)大了波及體積，提高了驅(qū)油效果。采出液中氯離子含量及礦化度均有明顯升高趨勢(shì)，表明原來(lái)水驅(qū)未動(dòng)用的油層被生物酶驅(qū)動(dòng)，增加了新的采出油部位，改善了油層的動(dòng)用狀況(見(jiàn)表7 。表7油樣全分析資料測(cè)試項(xiàng)目試驗(yàn)前試驗(yàn)后生物酶在三類區(qū)塊的應(yīng)用取得了較好的降壓增注和提高采收率的效果，為解決外圍三類儲(chǔ)層注水開(kāi)發(fā)無(wú)法建立有效驅(qū)替體系的問(wèn)題進(jìn)行了有益的探索。參考文獻(xiàn)：1馮慶賢，汪娟娟，柳敏，等. 改性生物酶驅(qū)油先導(dǎo)試驗(yàn)J.斷塊油氣田，

22、2008，16(4：37-39.50黏度/(mPa·s 27.1231.53瀝青質(zhì)含量，%氯離子含量/礦化度/2SIDDIQUI M A ，NASR-EL-DIN H A ，Evaluation of SpecialEnzymes as a Means to Remove Formation Damage Induced by Drill-in Fluids in Horizontal Gas Wells in Tight Reservoirs J.SPEProduction &Facilities ，2005，20(3：177-184. 3楊倩云，郭保雨，沈麗，等. 生物酶

23、可解堵鉆井液的室內(nèi)研究J.鉆井液與完井液，2009，26(6：1-4.4孔金，李海波，周明亮，等.SUN 生物酶解堵劑及其在勝利海上油田的應(yīng)用J.油田化學(xué)，2005，22(1：23-24.(mg·L -1 489.87585.27(mg·L -1 1680.361945.290.402.746結(jié)語(yǔ)試驗(yàn)區(qū)塊水井注水壓力整體上呈先升后降的趨勢(shì)，試驗(yàn)后全部水井能夠完成配注要求，水井吸水能力得到加強(qiáng)，說(shuō)明生物酶驅(qū)油劑在低滲透油(編輯常雪紅第8期才艷華. 低滲透油田生物酶降壓增注技術(shù)·51·Technique of Pressure Decreasing and

24、Injection Increasing byBiological Enzyme in the Low Permeability OilfieldCai Yanhua(No.10Oil Production Plant ，Daqing Oilfield Co. ，Ltd. ，Daqing Heilongjiang 166405AbstractBiological enzyme can make residual oil saturation drop for turning wettability of rock surface to water wet and making crude oi

25、l fall off from rock particles surface.It also can solve the problems of high injection pressure and poor response of the oil well in the low permeability oilfield and then enhance dis -placement efficiency.The properties of the biological enzyme were evaluated through the laboratory experiments on

26、displacement efficiency ，interfacial tension ，and characteristic of surface adsorption ，corrosion behavior and depressurization of the biological enzyme.The results show that when the concentration of the biological en -zyme is 2.0%，the interfacial tension is low and injection pressure drops by 51.4

27、%averagely ，and it has no corrosiveness for N80steel.So 0.006PV of the biological enzyme should be injected according to the compre -hensive factors.In the field ，six injection wells and their connected 24oil wells make up of the test well group in the tested block of A oilfield.Cumulative injected original enzyme is 270t and total injected enzyme solution is 11422m 3.After one year ，injection pressure dropped and apparent water injectivity index rose ，and interbedded injectivity behavior was improved in the