生物酶与微生物复合解堵技术的应用_李鑫.pdf

化学工程与装备 2023 年 第 1 期 44 Chemical Engineering&Equipment 2023 年 1 月 生物酶与微生物复合解堵技术的应用生物酶与微生物复合解堵技术的应用 李 鑫（大庆油田有限责任公司第十采油厂，黑龙江 大庆 163000）摘摘 要要：针对油井原油粘度高、蜡质胶质含量高、地层有机污染堵塞严重的问题，试验应用生物酶与微生物复合解堵技术。室内优选了生物酶和微生物菌群，确定了施工工艺，优化了施工参数，实现了降低地层原油粘度、解除地层有机污染的目的，满足了恢复并提高油井产能的需要。关键词：关键词：污染堵塞；生物酶；微生物；复合解堵 前前 言言 C 油田部分区块原油粘度高，含蜡量、含胶量高，油田开发过程中，地层原油中的重质组份析出、沉积，堵塞孔道，造成油井产能下降，常规的解堵措施对无机污染具有良好的解堵效果，但对解除有机污染的效果并不理想。为能高效应对有机堵塞，在调研和室内实验的基础上，提出了生物酶与微生物复合解堵的方法，在现场试验中取得了较为明显的增油效果。1 1 技术原理技术原理 1.1 生物酶技术原理 生物酶是采一种用于提高原油采收率的新型生物催化剂。生物酶注入地层中与原油接触后，通过“邻近定向”反应形成酶-固-油复合体，在酸碱催化、共价催化作用下降原油快速降解降粘1。在乳化作用下，储层岩石表面的润湿性得到改善，使原油易于从岩石表面剥离下来后形成细小颗粒，增大原油与酶的接触面，提高催化反应速度。同时生物酶吸附于岩石表面，形成活性分子膜结构，有效防止油藏重质沉积结垢的发生，保证油流通道畅通，起到降水增油的效果。2 1.2 微生物菌群技术原理 研究发现，以原油作为唯一营养源生长繁殖的特定微生物菌群，在地层中会代谢产生表面活性剂，降低油水界面张力，改善原油的乳化性能和流动性能。同时通过微生物降解催化长碳链组分断裂，减少大分子物质沉积,降低原油凝固点和粘度3。微生物菌群在代谢和发酵过程中，会产生的各类酸性物质、酶和大量气体，能够有效地解除地层堵塞并降低原油粘度。2 2 药剂性能评价药剂性能评价 2.1 生物酶室内评价 针对生物酶是否能够有效地降低原油表面张力及原油粘度，进行了一系列的室内实验，通过室内实验所得到的数据可知 当生物酶浓度大于 0.1%时，原油表面张力降低率达到54%以上（详见图 1），这说明生物酶能够有效的降低原油表面张力。图图 1 1 生物生物酶酶浓度与表面浓度与表面张力张力降低率关系降低率关系曲线曲线 图图 2 2 生物生物酶酶浓度浓度与原油与原油粘度降低率关系粘度降低率关系曲线曲线 油气开采与储运油气开采与储运 DOI:10.19566/35-1285/tq.2023.01.104 李 鑫：生物酶与微生物复合解堵技术的应用 45 而当生物酶浓度为 4%时，可降低脱水原油 90%以上的粘度（详见图 2），这证明了生物酶能够有效地降低原油粘度。2.2 微生物菌群室内评价 将完全相同的两组特定微生物菌群，在以原油为唯一营养源培养 7 天后，所得到的原油样品进行检测，得出以下数据：表表 1 1 微生物菌群与微生物菌群与原油样品对比数据表原油样品对比数据表 类别 含蜡量（%）含蜡量降低率（%）沥青质（%）沥青质降低率（%）胶质（%）胶质降低率（%）原油 20.39 2.31 7.08 处理后 1 15.44 24.28 2.18 5.63 5.81 17.94 处理后 2 16.12 20.94 2.15 6.93 6.79 20.20 由表 1 的数据对比可知，两组微生物菌群在原油中培养7 天后，原油含蜡量分别降低 24.28%、20.94%；沥青质分别降低 5.63%、6.93%；胶质分别降低 17.94%、20.20%。通过对样品中的碳组分测定发现，C16 到 C22 原油组分最高增加率为 1007.6%，最低增加率为 23.1%，C23 到 C41的原油组份最高降低率为 44.74%，最低降低率为 4.62%。实验数据表明微生物菌群能够有效地降低原油中蜡质、沥青质、胶质的含量。2.3 与常见微生物解堵技术的对比 通过生物酶与微生物复合解堵技术与常见的有机微生物解堵技术原理上进行对比，总结出该技术的优势在于：（1）先期注入的生物酶，即达成解堵效果，也为后续注入的微生物菌群创造了更好的生存环境。（2）采用多种菌株的微生物菌群，能更好地适应地下复杂多变的环境，为降粘解堵效果的有效性与长期性提供了保障。（3）菌群以原油作为唯一营养源进行繁殖，在保证解堵效果的同时，也减小了地下污染的可能性。3 3 现场应用及效果现场应用及效果分析分析 3.1 试验井概况 2021 年于 C 油田二类区块 A 区块现场试验 2 口井。试验 1 井于 2007 年 10 月投产，有效厚度 9 米，连通厚度 9米。初期日产液 1.9t，产油 1.8t，2019 年 6 月压裂，初期日产液 4.0t，日产油 2.8t，连通三口水井，1 口欠注，措施前日产液 1.0t，日产油 0.5t。试验井 2 于 1998 年 12 月投产，初期日产液 7.7t，产油 2.2t，投产 7 个月后高含水，2015 年 4 月含水降至 48%，连通三口水井，均能完成配注，措施前日产液 1.6t，日产油 0.7t 3.2 施工工艺与参数 根据实验数据，为实现微生物与生物酶作用上的互补，药剂采用了生物酶+微生物菌群的复合配方，具体情况见表2：表表 2 2 药剂成份药剂成份表表 药剂种类 菌种 菌群特点 复合生物酶 生物酶+外源微生物菌群 枯草芽孢杆菌、蜡状芽孢杆菌、弯曲芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、假单胞菌属、石油酵母等多种菌株 利用原油作为唯一营养源 微生物代谢产物浓缩提纯，具有洗油、乳化、降粘等作用，为微生物菌群初期提供生存环境 现场施工上采用从套管笼统注入的四段塞工艺，通过泵车向地层依次注入前置液、生物酶、微生物菌群和顶替液段塞（详见表 3），注入结束后焖井 5 天，启抽生产。表表 3 3 施工工艺施工工艺表表 工艺 前置液(清水)生物酶(浓度 5%)外源微生物菌群(有效活菌数108个/ml)后置液(清水)注入量(m3)50 100 100 50 作用 清洗井筒，平衡各层压力 创造菌群生存环境 解堵 顶替 46 李 鑫：生物酶与微生物复合解堵技术的应用 3.3 现场试验效果分析 试验井 1 措施后，焖井 5 天，10 月 5 日启抽，10 月 10日见油，产量波动较大，11 月 6 日趋于平稳，日产液 2.2t，日产油 1.1t，含水 50%，11 月 25 日量油，日产液量增至6.1t，日产油 2.26t，含水 63%进入稳定期（如图 3）。分析认为该井细菌繁殖后将堵塞层位打开，实现了对地层的降粘解堵。图图 3 3 试验井试验井 1 1 措施后单井措施后单井效果曲线效果曲线 试验井 2 措施后，焖井 5 天，10 月 3 日启抽，10 月 9日见油，但含水波动较大，稳定期日产液 8.5t，日产油 1.2t，含水 86.3%（如图 4）。分析认为该井投产即高含水，措施后水层实现解堵，增液量高，含水高。图图 4 4 试验井试验井 2 2 措施后单井措施后单井效果曲线效果曲线 两口试验井，措施前单井平均日产液 1.3t，日产油0.6t，措施后单井平均日产液 7.3t，日产油 1.9t。表明该措施具有解除近井地带污染的效果。对两口试验井进行油样分析(详见表 4)，结果显示两口井的原油粘度、含蜡量、含胶量都有一定程度的下降，说明该措施起到了催化长碳链组分断裂的作用，具有良好的降粘效果。表表 4 4 试验井油样试验井油样对比表表对比表表 井号 措施前 措施后 50密度 50粘度 含蜡量 含胶量 凝固点 50密度 50粘度 含蜡量 含胶量 凝固点 试验井 1 833.43 18.92 23.5 20.4 35 836.38 14.5 23.4 20.6 35 试验井 2 849.62 24.53 21.1 19.2 36 846.88 21.28 21.2 19 36 （下转第（下转第 5050 页）页）50 孔 云：三次采油驱油剂性能对比与应用 影响下可以对其结构进行改善，其处理效果在不均匀层无法得到保障，直接造成地层出现结垢，原油操作后续出现问题，不能充分地发挥出化学驱的作用，应用效果受到一定的影响，生产进度也会受到制约，最终影响碱驱的整体管理水平。3 3 三次采油驱油剂应用三次采油驱油剂应用 石油开采流程主要分为三个阶段：（1）采油初期操作；（2）采油流体的分析操作；（3）采油的多元化处理操作。其中我们需要高度重视采油每个阶段的流程，科学合理的控制地层天然气的开采，保障石油采收率处于百分之五到百分之二十之间，维护和控制处理效果，实现管理体制的更加安全、稳定，促进后期运维工作的顺利开展，利用先进的技术手段，在二次采油过程中不断的优化，在其中注入一定量的流体，实现设计预期与现实操作相符合，加强管理机构的管理力度，不断地提升操作质量，建立的应用模型能够发挥出重要的功能，提升后期的监管水平，满足相关标准程序，充分地发挥出管理手段的优势，进一步的提高综合水平。原油通常情况下都埋藏在地下深处，经过前两次的原油开采，在进行三次原油开采的时候，主要是利用添加化学剂来保障采油率，同时想要增加采收率，可以将化学、物理、生物等各种方法有机结合在一起，不断地完善流体控制性能，同时我们要关注三次采油项目分析优化效果，相关管理人员在后期的监督和管理过程中，可以依托这种采油处理及控制方式保障后续的顺利发展。当我们研究和分析表面活性剂与聚合物形成的二次复合驱的形成过程时，有效的判断出其应用价值，聚合物的应用可以实现采收率的增加，同时活性水段塞的处理效果更佳。表面活性剂与聚合物在有效处理之后，才能继续后续的操作，油水界面的张力得到进一步的下降，优化了聚合物段赛的处理效果，科学合理的控制流度，活性水驱的管理水平得到改善。我们在处理二元复合驱的过程中，主要的突出内容就是浓度及表面活性剂中基本胶束微乳液，作为驱油效率提升的基础，实现了孔隙体积的逐渐增加。我们对制约机制的建立，需要依靠表面活性剂与聚合物二元体系相搭配所形成溶液的性质，根据实际情况不断完善界面流变性，界面的黏度实现进一步上升，相关机制变得更加完善，同时也能优化矿场所建立的监管体制及执行标准，保障分析体制及相关项目具备较强的有效性，也为后期的研究提供有效的依据，将操作的过程及之后的数据收集进行真正的完善。4 4 结结 语语 经过以上的研究和分析发现，我们在对三次采油驱油剂性能进行研究时，需要根据实际情况对参数进行判断，不断地完善和维护处理效果及运行管理机制，满足配置需求，保障后期工作判定的更加准确，后期张力分析得更加严谨，随着科技的不断进步，更加深入的研究使用路径及性能，采油规划不断优化和完善，实现采油率从本质上的提升，促进我国油田企业的可持续发展。参考文献参考文献 1 宋鑫,黄岩,肖丽华,等.基于海上 X 油田新型耐温抗盐驱油剂性能评价及驱油特性研究J.石油化工应用,2019,38(01):45-48.2 邢贝贝.三次采油驱油剂性能对比分析与实际应用探讨J.化学工程与装备,2019(09):53-54.3 郝达.三次采油驱油剂性能比对与应用探讨J.中国设备工程,2018(16):107-108.4 方新湘,陈永立,牛春革,等.克拉玛依油田石油磺酸盐型二元驱的性能评价J.石油化工,2012,41(04):420-425.（上接第（上接第 4646 页）页）_ 4 4 结结 论论 通过对室内实验和现场应用所取得的成果进行分析总结，得出以下结论：（1）生物酶与微生物复合解堵技术可以有效解除近井地带的有机污染，具有疏通孔道的能力，满足了恢复并提高油井产能的需要。（2）生物酶与微生物复合解堵技术能够催化长碳链组分断裂，改善岩石润湿性，降低界面张力，具有良好的降粘效果。（3）生物酶与微生物复合解堵技术可采用 4 段塞式笼统注入的施工方式，且药剂腐蚀性小，施工简单且安全无污染。参考参考文献文献 1 刘晓梅,等