生物酶解堵技术在低渗透油藏研究与应用

杨凯澜，李凯凯，钱雄涛，安 然，朱向前，贺红云

（中国石油长庆油田分公司第六采油厂，陕西西安 710021）

胡尖山油田低渗透油藏沿蒙陕、宁陕两条古河两侧呈条带状分布，地质储量占第六采油厂的26.1%，产量占第六采油厂的40.9%。主力开发层系为延8、延9、延10、富县，平均油层厚度9 m，孔隙度16%，空气渗透率18×10-3μm2，含油饱和度50%。油藏整体物性较好，已进入中高含水期，水驱及压力保持水平稳定，平均采油速度3.76%，平均采出程度56.11%。

在开发过程中，由于地层结垢、结蜡导致采油井近井地带堵塞影响产能，现有治理对策以解除近井地层堵塞、恢复地层导流能力为主，多采用酸化解堵和小型压裂、暂堵压裂等工艺技术。但由于油藏边底水接触关系复杂，小型压裂等措施控水稳油难度较大；且随着开发年限的增长，近年来井筒环境日趋复杂，套管损伤现象严重，酸化解堵措施更是加剧了套管腐蚀，存在较大安全环保隐患；同时低渗透油藏普遍结蜡严重，结蜡井占比51%，纯酸化解堵不能较好解决储层有机堵塞难题，对部分有机物、高分子聚合物以及其他复合垢处理效果不佳[1]。

针对以上问题，本文开展了生物酶解堵技术研究，该技术既能解除低渗透油藏堵塞，恢复油井正常产能，提高采收率效果显著，同时也能避免井筒状况的进一步恶化，降低在措施以及后期正常生产期间的安全环保风险隐患，贯彻绿色矿山的发展理念。

1 生物酶增产机理及特点

生物酶是由微生物代谢产物提取的高效催化剂，密度与水相同并完全溶于水，对油水及固体具有很好的分离能力，2000 年开始用于油井的解堵增产，以其高效、环保的技术优势在国内外各油田均得到了广泛的应用，取得了良好的效果[2]。

生物酶解堵剂的成分主要由生物活性蛋白、小分子生物活性物、本源异化菌以及生物提取物组成，作用机理以催化降解、洗油聚并和润湿反转为主。解堵剂注入采油井后，利用生物酶的激活催化作用，促进活性物质将大分子的烃类转化为低分子烃，同时促进无机盐晶体溶解释放金属离子并通过置换反应形成溶解于水的稳定熬合大分子，最终使各类垢质从堵塞处剥离。剥落和解除堵塞的垢质经降解、降黏稀释后同其他分散油快速聚并，形成稀释油墙、油流带，通过孔喉。残存的活化物质形成一定厚度分子膜，在地层上吸附、润湿、扩散，阻止垢质再次沉积，改变岩石润湿性，提高油相相对渗透率。

2 室内评价

2.1 洗油性能

取2 口生产井的原油样品与石英砂充分搅拌，在120 ℃下烘干24 h，分别加入3%与5%的生物酶解堵剂置于恒温箱中观察，1 h、6 h、12 h、24 h、48 h 后取出读取出油量，可以看出随着时间的延长以及浓度的增加，分离效果越好（图1、图2）。

图1 生物酶解堵剂洗油性能

图2 生物酶解堵剂洗油性能实验

2.2 解堵性能

通过岩心抽真空注入饱和水，计算孔隙度后测试水驱测水相渗透率，模拟堵塞并测试堵塞后渗透率，注入5%浓度生物酶解堵剂后反应7 d，水驱测试恢复渗透率，计算解堵效率的实验步骤，物理模拟生物酶解堵实验研究，结果表明对堵塞岩心的渗透率恢复率均在90%以上（表1）。

表1 生物酶解堵剂解堵能力实验

2.3 溶垢性能

选取该区生产井垢样，在120 ℃烘烤24 h，分别浸泡在5%、6%的生物酶解堵剂中，50 ℃下恒温24 h，过滤计算溶垢率一般在95%以上（图3、图4）。

图3 不同浓度解堵剂溶垢效果统计

图4 室内模拟溶垢实验效果对比

2.4 降低界面张力性能

通过测定不同浓度、不同时间的溶液与原油的界面张力可知，界面张力在解堵剂浓度为0.8%附近时最低，时间对界面张力无明显影响（图5、图6）。

图5 溶液界面张力随浓度变化统计

图6 解堵剂浓度为5%时界面张力随时间变化统计

2.5 改变润湿性能

通过测定不同时间石英试片的润湿角、毛细管压力以及黏附功可知，该解堵剂作用后可在短时间内改变表面的润湿性，由弱亲油变为强亲水（图7），从而增加油相渗透率，增加了毛细管中剩余油的启动、聚集和运移速度，更快地驱出毛细管中的剩余油[3]，同时可以降低岩石表面对油相的黏附功（表2），使黏附在岩石表面的剩余油易于剥落而参与流动，从而提高油田采收率。

表2 生物酶解堵剂作用前后毛细管压力变化结果

图7 生物酶解堵剂作用不同时间岩石润湿角变化统计

2.6 堵塞类型分类及治理思路

通过前期矿场实践研究发现，地层堵塞主要分为无机和有机堵塞两种类型（表3）。胡尖山油田低渗透油藏无机堵塞物主要是注入水与地层流体配伍性差产生的碳酸钙和钡锶垢等成分，有机堵塞主要是由于部分油井受温度及压力变化等影响，井筒附近脱气严重，储层会析出蜡质、沥青质等重质有机组分，堵塞渗流通道。可以通过油井生产动态变化特征，结合现场实际情况判断储层主要堵塞类型，有针对性地开展解堵措施[4]。

表3 不同堵塞特征油井治理对策

3 现场应用

2021 年在室内评价以及分析论证的基础上，本厂重点针对有机堵塞特征明显油井，共实施生物酶解堵21井次，单井使用解堵剂20～40 m3，浓度5%～8%，根据井筒状况分别选择常规起原井管柱注入与地面不动管柱直接注入的两种施工模式。整体实施效果好，平均生产180 d，累增油4 880 t，见效期内单井日增油1.1 t，且持续有效，对比实施前的正常生产状态，产能恢复率达85%以上。

4 效益评价

该工艺施工工序简便，单井费用较低，对比酸化、压裂等其他措施经济效益显著（表4），其中不动管柱的施工模式在50 美元/桶的油价计算下当年产出投入比可达15.5，且解堵剂反应过程中不会产生二次沉淀，无需返排，施工周期短，可作为低渗透油藏的主体解堵技术。目前随着开发年限的增长，低渗透油藏套损形势严重，套损井比例逐年升高，该技术可在不损伤套管的前提下，作为现阶段套损井解除堵塞的一种绿色高效治理手段，应用前景广阔。

表4 2021 年不同措施方式经济效益对比表

5 结论

（1）生物酶解堵作为一种成熟、环保的技术体系，在胡尖山油田低渗透油藏具有较好的应用效果。该技术可有效解除近井地带的有机堵塞，恢复油井正常产能，同时可以改变岩石的润湿性，降低界面张力与黏附功，提高采收率。下步仍需结合不同区块的储层、原油物性，加强室内评价研究，优化解堵剂配方、注入浓度与施工参数，进一步完善工艺体系。

（2）该解堵工艺施工简便，作业周期短，对比其他措施工艺当年投入产出比高，经济效益显著。下步可加大该工艺在套损油井解堵方面的应用，探索与油井隔采、套管贴堵、小套固井等不同工艺的联作施工模式，提升不动管柱施工方式在套损隔采井以及其他复杂井况下的适应性。

（3）地层能量的保持是影响实施效果的关键因素，在实施前的措施选井中，应提前做好油井动静态资料录取，通过分析压力保持水平、油层厚度、含油饱和度以及纵向非均质性等参数，优选堵塞特征明显、注水对应能量充足、投产初期产量较高的油井实施，保障措施有效率以及有效期。

（4）利用生物酶的解堵特性，下步可开展生物酶吞吐试验，通过回收药剂的二次利用，进一步降低药剂成本，提升措施效益。