酶破胶压裂液体系的研究与应用

陈 英 王亚南

（中国石油川庆钻探工程公司井下作业公司广汉圣油科技开发有限公司，四川 广汉 618300）

0 引言

压裂液的化学发展方向是优质、低损害、低成本和环境友好的新材料和工业体系，需要将基础化学、化学工程、化学工艺、材料学与石油天然气勘探开发工程相结合，室内实验与现场实践结合。本项目使用的酶破胶剂是一种比较新型的破胶剂，在国外应用较广泛，但在国内还不算成熟，它与其他类型的破胶剂压裂液体系相比，具有分子量低、残渣少、地层伤害小等特点，是将来破胶技术发展的主导方向。

1 生物酶破胶技术概述

1.1 生物酶破胶机理

生物酶破胶剂来自生物技术领域研制的特异性复合酶，主要作用是通过催化瓜胶表面特定键使其裂解，最终将破胶残液中的聚合大分子物质变成简单的不可还原的单糖，使得压裂液残液能从支撑剂充填中更稳定地返排出来，减少聚合物伤害，提高采油采气增产效率［1］。

1.2 现有压裂液破胶技术缺陷

现有压裂液所使用的破胶剂多数是氧化破胶剂，包括过硫酸钾、过硫酸铵等，通过氧化交联键和聚合物链使交联冻胶破胶。但是存在以下缺点：① 反应时间及活性主要依赖温度；② 属于非特殊性反应物，能和遇到的任何反应物如管材、地层基质和烃类等发生反应，生成与地层不配伍的污染物，造成地层伤害［2］；③ 破胶持续时间短，氧化破胶剂很可能在到达目的裂缝前就消耗尽了，达不到完全破胶的目的；④ 氧化破胶具有随机性，胍胶链不能完全降解，约20%的分子量大于2.0×106的聚合物基本上未降解［3］。

1.3 生物酶破胶技术优势

生物酶破胶技术优势有：① 适用井况范围广。在 20℃＜T＜120℃，4.0＜pH＜10.0范围内的油气井均适用。② 分散均匀。水溶性产品，润湿效果好，易分散，无破胶死角。③ 破胶彻底。酶活半衰期长，可持久作用于地层中的瓜胶，降黏效果理想，降解完全，残渣少。④ 用量少。高效的酶活性及催化力确保百万分数量级用量。⑤ 有利于环境保护。符合油气田HSE标准，对油气田生产环境和人畜无伤害，无污染。⑥ 有利于管道保护。杜绝硫化物氧化剂，降低硫酸盐还原菌的营养源，减少管道腐蚀。⑦ 低表面张力诱导油气流。

2 酶破胶压裂液体系评价

2.1 基液性能及成胶情况

酶破胶压裂液体系基液性能及成胶情况见表1。

2.2 流变性能

配方B在60℃、剪切速率为170 s-1的情况下，连续剪切90 min，黏度均在100 mPa·s以上（图1）。实验表明，酶破胶压裂液均具有良好的耐温抗剪切能力。

图1 流变曲线图

2.3 破胶液性能

酶破胶压裂液与常规破胶液性能对比情况见表2。与常规破胶压裂液相比，酶破胶压裂液分子量非常低，残渣少，支撑剂导流能力伤害率也较低。

3 现场应用

3.1 井组基本情况

合川125井组是由川庆钻探工程公司川西钻探公司实施钻井作业的一口开发井，属于合川区块主体构造之东北部构造。试验选取X2井、X3井作为酶破胶压裂液试验井，X1井为使用常规压裂液体系的对比井。合川125-3井组基本情况见表3。

3.2 压裂液体系的确定

根据合川区块储层压裂液体系的研究结果并结合合川125-3井组的施工工艺设计要求，以及实验室各项性能测试结果，确定合川125-3井组压裂液的配方组成（表4）。

表1 酶破胶压裂液体系基液性能及成胶情况表

表2 酶破胶压裂液与常规破胶液性能对比情况表

表3 合川125-3井组基本情况表

3.3 现场压裂液主要性能参数

现场压裂液主要性能参数如表5所示。施工过程中，油压稳定，测试结果满足施工设计要求，在整个压裂施工过程中可以确保施工安全有效进行。

3.4 返排液性能

该套压裂液体系在2 h内完全破胶，破胶液黏度小于5 mPa·s，表面张力小于23 mN／m。

3.5 压后效果对比

现场试验3井次（其中有2井次使用酶破胶压裂液，与使用常规压裂液的1井次相对比），施工成功率为100%，液体返排率均在50%以上，净增井口天然气产能近5×104m3／d，取得了良好的增产效果。

表4 压裂液配方组成情况表

表5 压裂液基液主要性能参数表

4 结论与认识

1）通过前期大量筛选以及评价试验，确定了一套适合川渝油气田中低温储层改造条件下的酶破胶压裂液体系配方。

2）该套压裂液体系能大大降低破胶液残渣含量、分子量及支撑剂导流能力的伤害，岩心损害率也较低。3项评价试验结果均符合项目技术经济考核指标。

3）合川125-3井组现场应用表明，酶破胶压裂液体系携砂和悬砂性能好，施工完成后，压裂液迅速返排，返排率高，增产效果显著。

4）室内研究及现场应用表明，该压裂液体系明显优于常规破胶剂压裂液体系，在类似储层改造中具有良好的应用前景。

［1］李明志，刘新全，汤志胜，等.聚合物降解产物伤害与糖甙键特异酶破胶技术［J］. 油田化学，2002，19（1）：89-96.

［2］李希明，陈勇，谭云贤，等.生物破胶酶研究及应用［J］.石油钻井工艺，2006，28（2）：51-54.

［3］张文胜.新型压裂破胶剂的研究与应用［J］.钻井液与完井液，2002，19（4）：10-12.