油氣田開發(fā)新技術(shù)

油氣田開發(fā)新技術(shù)第1頁(yè)，共17頁(yè)，2023年，2月20日，星期六內(nèi)容提要生物酶概述

生物酶在油氣工業(yè)開采中的應(yīng)用鉆井液污染清除酶基酸化處理技術(shù)生物酶壓裂破膠劑

1第2頁(yè)，共17頁(yè)，2023年，2月20日，星期六1、生物酶概述

生物酶是高分子的氨基酸聚合物,主要作為一種加速有利于生命體化學(xué)反應(yīng)的催化劑，通常在比較溫和的pH和溫度環(huán)境下發(fā)生作用。不同生物酶具有不同的催化活性，并且是極度專一。生物酶通常在水中的溶解性非常好，并且不會(huì)造成嚴(yán)重環(huán)境問(wèn)題，而且往往來(lái)代替一些對(duì)環(huán)境有害的化學(xué)處理方法。作為工業(yè)酶有許多不同來(lái)源，像細(xì)菌、真菌。這些酶專一催化反應(yīng)能力使得在許多主要工業(yè)中得到了應(yīng)用。2第3頁(yè)，共17頁(yè)，2023年，2月20日，星期六

基因工程是在基因信息庫(kù)中，用來(lái)分離單個(gè)有用生物酶基因編碼，并且通過(guò)蛋白工程提高生物酶性能。自然界中生物酶非常高的耐溫、耐鹽以及對(duì)重金屬離子、表面活性劑具有抵抗能力特性，通過(guò)現(xiàn)代生物酶工程和篩選技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此，耐溫、pH和耐鹽自然環(huán)境條件下篩選出來(lái)的生物酶是工業(yè)生物酶主要來(lái)源。3第4頁(yè)，共17頁(yè)，2023年，2月20日，星期六2、生物酶在油氣工業(yè)開采中的應(yīng)用

現(xiàn)代生物技術(shù)使得生物酶具有適應(yīng)油氣儲(chǔ)層條件的能力，相對(duì)于傳統(tǒng)化學(xué)技術(shù)提供了另一種選擇。生物酶被應(yīng)用于降解不需要的化學(xué)物質(zhì)，或者產(chǎn)生希望得到的化學(xué)物質(zhì)。根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)的需求以及生物酶的作用原理，生物酶在油氣田生產(chǎn)過(guò)程中可以被應(yīng)用在以下幾種工程中：4第5頁(yè)，共17頁(yè)，2023年，2月20日，星期六較長(zhǎng)水平段水平井和多分支井面臨主要問(wèn)題之一就是井筒清除，目前應(yīng)用最廣的水基鉆井液，它們所產(chǎn)生的濾餅對(duì)改造層造成相當(dāng)大的傷害，對(duì)鉆井液濾餅分析結(jié)果表明，主要有固體顆粒和降濾失劑多糖聚合物組成。通常，各種水平井聚合物鉆井液中均含有高分子聚合物，聚合物不完全降解形成的大分子量產(chǎn)物和未被分解的濾餅是形成聚合物傷害的兩種主要形式。2.1鉆井液污染清除5第6頁(yè)，共17頁(yè)，2023年，2月20日，星期六

目前對(duì)于水平井鉆井液濾餅清除以生物酶為基礎(chǔ)技術(shù)主要有以下幾種：

（1）降解聚合物的生物酶和物理清除

（2）降解生物聚合物的生物酶和CaCO3橋堵劑的有機(jī)酸或者可以在儲(chǔ)層條件下生成有機(jī)酸的脂類。

6第7頁(yè)，共17頁(yè)，2023年，2月20日，星期六（1）生物酶與物理方法結(jié)合清除技術(shù)

目前生物酶與物理機(jī)械法結(jié)合清除技術(shù)主要有兩種：①生物酶與高壓水力噴射漩流結(jié)合清除技術(shù)②生物酶與礫石充填循環(huán)分離裝置結(jié)合清除技術(shù)。7第8頁(yè)，共17頁(yè)，2023年，2月20日，星期六生物酶與高壓水力噴射漩流結(jié)合清除技術(shù)：主要針對(duì)不同滲透率多分支井。生物酶主要作用是降解滲透率較低、濾失較小的儲(chǔ)層鉆井液濾餅中的聚合物纖維素和淀粉。物理機(jī)械法主要利用一種高壓水力噴射裝置，原理是通過(guò)裝置中的一個(gè)噴嘴形成的水壓來(lái)清除液體濾失比較大的分支井中的濾餅。這種方法與單純酸化和氧化過(guò)程不同，生物酶只對(duì)其特有的作用底物有降解能力，而對(duì)其它物質(zhì)不起活化作用,因此可以避免和消除因使用酸或氧化劑而產(chǎn)生的諸多副作用。同時(shí)，在高滲地層，由于生物酶處理液濾失，造成生物酶用來(lái)增大，從而處理成本增高，且達(dá)不到應(yīng)有的處理效果，利用高壓水力噴射技術(shù)可以避免這一情況出現(xiàn)。8第9頁(yè)，共17頁(yè)，2023年，2月20日，星期六生物酶與礫石充填循環(huán)分離裝置結(jié)合清除技術(shù)：主要針對(duì)海洋礫石充填完井的水平井。這種新技術(shù)是通過(guò)循環(huán)分離裝置，將生物酶濾餅清除劑和礫石充填液分離開，在礫石充填后，保持礫石充填液留在中心管，生物酶處理劑在被處理區(qū)域進(jìn)行循環(huán)處理，循環(huán)可以通過(guò)沖洗管注入、從沖洗管和中心管環(huán)空中返出。這樣可以有以下好處。首先，可以保證礫石充填的連續(xù)性，同時(shí)確保生物酶清除劑與濾餅在整個(gè)區(qū)域充分接觸。其次，這個(gè)過(guò)程將礫石充填、生物酶處理液與聚合物濾餅長(zhǎng)時(shí)間的浸泡、注入清除橋堵劑HCl溶液三個(gè)過(guò)程合為一個(gè)工序，降低施工難度。此技術(shù)的關(guān)鍵是在礫石充填過(guò)程中，濾餅清除時(shí)間要長(zhǎng)，也就是生物酶與濾餅中聚合物反應(yīng)時(shí)間要長(zhǎng)。9第10頁(yè)，共17頁(yè)，2023年，2月20日，星期六(2)生物酶與有機(jī)酸濾餅清除技術(shù)目前常用鉆井液形成的濾餅中不僅含有降濾失劑多糖聚合物，而且還含碳酸鈣或地層礦物質(zhì)顆粒，而生物酶不能溶解這些固體顆粒。因此，為了降解濾餅中聚合物和碳酸鈣或可溶于酸的地層礦物，就將碳酸鈣溶解劑和生物酶配合使用。由于生物酶和常規(guī)鹽酸配伍性差，往往不能同時(shí)應(yīng)用來(lái)進(jìn)行水平井濾餅清除和儲(chǔ)層改造。直到最近，國(guó)外開始利用一些脂類化合物在儲(chǔ)層條件下可以緩慢生成有機(jī)酸（甲酸或乳酸），與生物酶具有很好的配伍性，同時(shí)，碳酸鈣和有機(jī)酸的反應(yīng)速度比較慢，這能夠保證生物酶與有機(jī)酸濾餅清除有效性。10第11頁(yè)，共17頁(yè)，2023年，2月20日，星期六2.2酶基酸化處理技術(shù)酶基酸化工藝打破了常規(guī)的“活性酸反應(yīng)降速”思維模式，它最初的流體中完全不含酸，但卻能根據(jù)需要在速度得到控制的情況下生成酸。這一工藝是由一種酯性基質(zhì)(可被酶分解的化學(xué)物質(zhì))與酯酶在地層內(nèi)反應(yīng)生成有機(jī)酸(通常是醋酸)達(dá)到目的。這種酸化工藝中使用的酶能耐高鹽、高溫和高壓。對(duì)整個(gè)酸液生成過(guò)程(即酸生成的速度和數(shù)量)的控制則通過(guò)使用酶催化劑來(lái)實(shí)現(xiàn)。

11第12頁(yè)，共17頁(yè)，2023年，2月20日，星期六由于該流體的活性很低，且只在到達(dá)井筒或油層后才開始生成酸液，所以對(duì)井筒及施工設(shè)備基本沒(méi)有腐蝕，且它能有效地進(jìn)入目的層，到達(dá)常規(guī)酸很難達(dá)到的地方。這種工藝有利于保護(hù)環(huán)境和操作人員的健康，因?yàn)樗械某煞趾蜕晌锒际堑投镜?，?duì)環(huán)境沒(méi)有大的影響。

12第13頁(yè)，共17頁(yè)，2023年，2月20日，星期六實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，對(duì)于由水基、油基泥漿所致的傷害問(wèn)題，用酶基酸化工藝處理十分有效，它在消除傷害的同時(shí)，還可獲得80％～100％的滲透率。酶基酸化技術(shù)為實(shí)現(xiàn)砂巖油井表皮系數(shù)為零以及碳酸鹽井表皮系數(shù)為負(fù)數(shù)提供了可能。酶基酸化處理技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用主要針對(duì)碳酸巖儲(chǔ)層鉆井液傷害。試驗(yàn)結(jié)果表明，8口井中，4口取得了預(yù)期效果，增產(chǎn)25％，4口并沒(méi)見到增產(chǎn)效果；利比亞進(jìn)行了4口酶基酸化處理工藝技術(shù)試驗(yàn)，返排液測(cè)試結(jié)果證明，達(dá)到了清除近井地帶鉆井液傷害目的，但并沒(méi)有獲得提高天然氣產(chǎn)量目的。因此，生物酶適合國(guó)內(nèi)油氣田清除鉆井液傷害的應(yīng)用還需進(jìn)行更多試驗(yàn)。13第14頁(yè)，共17頁(yè)，2023年，2月20日，星期六

2.3生物酶壓裂破膠劑

壓裂施工中要在壓裂液中加入破膠劑，使聚合物凍膠破解，聚合物大分子分解成能自裂縫中返排出的較小分子。水力壓裂液中的聚合物若不能充分降解，會(huì)傷害到支撐劑充填層的導(dǎo)流能力及地層的原始滲透率，導(dǎo)致被處理井產(chǎn)能大幅度下降。酶作為破膠劑在國(guó)外已成熟使用多年，屬于生物催化劑。酶的高效性在于它在短時(shí)間內(nèi)，能將大量的田菁或瓜膠等物徹底分解，且它只是參與反應(yīng)過(guò)程，反應(yīng)后又恢復(fù)原狀，繼續(xù)參加反應(yīng)，其最大特點(diǎn)是破膠更徹底，對(duì)環(huán)境污染小。14第15頁(yè)，共17頁(yè)，2023年，2月20日，星期六

3、結(jié)論及建議

（1）基于生物酶技術(shù)在油氣開采應(yīng)用已經(jīng)有比較長(zhǎng)歷史，是目前提高油氣采收率主要手段之一。

（2）生物酶技術(shù)油氣開采中應(yīng)用實(shí)例表明，并不是所有的井都能達(dá)到提高采收率目的。因此，生物酶對(duì)儲(chǔ)層適應(yīng)性還需