环保生物酸技术研究与应用

李泰余，古 亮，周 丹，王 明，刘 亭，尚养兵

（1.中国石油长庆油田分公司长庆实业集团，陕西西安 710016；2.西安中孚凯宏石油科技有限责任公司，陕西西安 710018；3.中国石油长庆油田分公司第二采油厂，甘肃庆阳 745000；4.中国石油长庆油田分公司第六采油厂，陕西榆林 719000）

环保生物酸解堵增注剂是一种高性能的生物活性酸，能够充分解决石油开采过程中，由于地层压力、温度降低，原油脱气、细菌代谢物聚集等方面的原因，造成重质烃、无机盐垢、铁化合物、生物膜等对油层的堵塞，使产油量、注水量下降的难题，非常适用于油田开采中的深部酸化作业，具有清除堵塞物，增加基质渗透性，激活油井产能的作用[1-2]。

1 技术原理及特点

1.1 技术原理

环保生物酸是生物制剂，主要由细菌产生的生物酸化剂、生物聚合物、生物活性剂生物螯合剂、生物酶组成。具有低毒性，低气味，低腐蚀性，可生物降解的优点。不但可以解决常规油水井结垢、油层堵塞的问题，而且产品本身具有一定的杀菌作用，能够解决和抑制细菌产生的排泄物堵塞，产品中酶的成分可以消除钻井、压裂等聚合物的残渣伤害。施工后不需要返排，有利于环境保护，具有很好的应用前景[3]。

生物酸化剂中含有的生物酶成分，在地层温度下，以长链烷烃为营养物，快速繁殖，在新陈代谢过程中，将长链烷烃分解为短链烷烃，使蜡分子逐步降解，降低了原油中的蜡含量，同时又产生了溶蜡剂或分散剂，减少了蜡的析出。生物酶对原油的轻质化，使轻质组分增大，重质组分降低，有效降低了原油粘度，进而降低原油在储层孔隙中的毛细管阻力。

生物酸化剂中的分子成膜剂，吸附在砂岩表面形成致密的单分子膜，降低油流通道的流动阻力，消除水锁伤害；生物活性剂可有效降低表面张力和界面张力，改善油水之间相渗关系，提高地层渗透率[4]。

生物酸化剂是一种极罕见的金属螯合剂，当与金属络合时，易形成多个螯合环，所形成的络合物在广泛的pH 值范围内皆具有极强的稳定性。在金属表面同金属络合时，易形成一层致密的单分子有机保护膜，能有效地阻止O2等进入金属表面，从而抑制金属的腐蚀，因此可不动原生产管柱进行施工，且残液进入集输系统对管线腐蚀很小。

解堵过程不对地层造成新的损害，不会造成岩石骨架严重伤害，避免产生二次沉淀，且不会象常规酸化一样造成地层的坍塌。具有良好防膨稳砂、沉积阻垢作用，处理后对地层有明显的油藏保护性能[5-6]。

1.2 技术特点

（1）酸化溶解：多元生物弱酸缓慢溶解碳酸钙等无机垢，解除无机物堵塞。

（2）螯合：生物螯合剂与阳离子络合，形成多个螯合环，稳定成垢阳离子。

（3）降黏：生物酶对原油轻质化-长链烷烃被分降减少，短链轻组分增多，原油粘度降低，原油流动的毛细管阻力降低。

（4）杀菌：生物酸具有杀菌作用，可抑制腐生菌、硫酸盐还原菌等代谢产生的堵塞物。

（5）降低表/界面张力：生物活性剂可有效降低表面张力和界面张力，改善油水相渗关系，提高地层渗透率。

（6）改变润湿性：分子成膜剂吸附在砂岩表面形成致密的单分子膜，将地层润湿性改变为亲水，降低油流通道的流动阻力，消除水锁伤害。

1.3 技术优势

（1）酸性弱，采取螯合方式处理无机垢，不伤害油藏骨架，油藏保护特征明显；药剂在油层沉积，可以在一段时间内防止垢再次形成，措施有效期长。

（2）防膨效果好，在油藏表层形成一层保护膜，有抑制出砂、防止微粒运移的效果。

（3）酸岩反应速率缓慢，布酸均匀，可有效控制措施后油井含水，控水效果较好。

（4）对管柱和设备腐蚀小，可不动管柱施工，施工后不需要返排，施工程序简单，节约措施费用。

2 适用条件和现场应用工艺参数设计

2.1 主要性能指标

表1 环保生物酸主要性能指标表

2.2 适合地层条件

表2 环保生物酸适应地层条件表

2.3 选井原则

（1）优先选择油气显示好而试油效果差的井。

（2）优先选择邻近油井产量高而本井产量低的井。

（3）优先选择投产初期产量高而目前产量低的井。

（4）选择解堵不彻底或常规酸化处理无效的井。

表3 环保生物酸技术在胡尖山油田历年应用措施效果统计表

3 现场应用效果

3.1 现场应用情况

2012-2013 年在长庆胡尖山油田实施环保生物酸解堵技术12 口井，措施后总有效率100 %，措施后增油效果明显，平均单井日增油1.4 t，当年累计增油2 347 t（见表3），取得了较好试验效果，为油田改造提供了一项有效的新措施。

3.2 单井井例分析

以2012 年在胡尖山油田措施施工的胡X 井为例，该井2007 年11 月投产，开采延9 层，初期日产液3.30 m3，日产油1.46 t，含水47.1 %，2008 年4 月产量开始下降；2012 年测压14.16 MPa，压力保持水平131.1 %，分析认为该井存在近井堵塞。

该井于2012 年6 月11 日-6 月17 日进行生物酸解堵，措施前日产液0.67 m3，日产油0.3 t，含水44.4 %。措施后初期（2012 年7 月1 日）日产液16.96 m3，日产油8.33 t，说明近井地带堵塞得到了有效的疏通，地层能量得以恢复，措施效果很好。截至2012 年12 月31日，平均日增油2.06 t，累计增油311.42 t。从措施后生产动态图中可以看出，该井日产液稳定，含水阶段性波动后，正逐步恢复正常，目前7.25 m3，日产油1.13 t，含水81.5 %。

4 结论

图1 胡X 井环保生物酸措施后生产动态图

（1）措施后可有效的控制含水和同区块、同层位的其他工艺措施相比较，对生产层底部有水层或油水层的井使用本工艺，因酸性弱，油藏保护性能好，可有效控制措施后油井出水。

（2）油藏保护性能强，生物酸中的多元弱酸缓慢溶解碳酸钙等无机垢。因为酸性弱，解堵过程不会造成岩石骨架严重伤害，避免产生二次沉淀，且不会象常规酸化一样造成地层的坍塌。具有良好防膨稳砂、沉积阻垢作用，处理后对地层有明显的油藏保护性能。

（3）有效期长，药剂在油层沉积，可以在一段时间内防止垢再次沉积形成，延长措施有效期。

（4）无需返排、保护环境，对管柱和设备腐蚀小，不影响集输系统，施工后可直接进入管输流程，不需要返排，解决了常规酸化残酸必须回收处理的繁琐工序。也避免了残酸对环境的污染。

（5）可不动管柱施工，节约成本，在管输过程中，逐步沉积在管壁上，形成一层防腐保护膜，可对设备和管壁产生一定的阻垢和防腐作用。可实施不动管柱施工，简化施工程序，节约成本。

［1］ 压裂酸化技术论文集［G］.北京:石油工业出版社，2007.

［2］ 李泰余，周丹，古亮，等. 多组分复合解堵降压增注技术在安塞油田的应用［J］.石油化工应用，2012，31（3）：6-9.

［3］ 压裂酸化技术论文集［G］.北京:石油工业出版社，2007.

［4］ 周丹，李红艳，古亮，等.姬黄37#区耿231 井区长222低电阻油层储层特征及成因分析［J］. 石油化工应用，2010，29（8）：60-62.

［5］ 李泰余，周丹，古亮，等.低渗透油田多组分前置酸压裂技术研究与应用［J］.石油化工应用，2012，31（10）：50-52，85.

［6］ 朱轩麟，李泰余，周丹，等.季铵盐双子表面活性剂类变黏分硫酸的实验研究［J］.石油化工应用，2013，32（2）：63-66.