陳 英 王亞南

（中國石油川慶鉆探工程公司井下作業(yè)公司廣漢圣油科技開發(fā)有限公司，四川 廣漢 618300）

0 引言

壓裂液的化學(xué)發(fā)展方向是優(yōu)質(zhì)、低損害、低成本和環(huán)境友好的新材料和工業(yè)體系，需要將基礎(chǔ)化學(xué)、化學(xué)工程、化學(xué)工藝、材料學(xué)與石油天然氣勘探開發(fā)工程相結(jié)合，室內(nèi)實(shí)驗(yàn)與現(xiàn)場實(shí)踐結(jié)合。本項(xiàng)目使用的酶破膠劑是一種比較新型的破膠劑，在國外應(yīng)用較廣泛，但在國內(nèi)還不算成熟，它與其他類型的破膠劑壓裂液體系相比，具有分子量低、殘?jiān)?、地層傷害小等特點(diǎn)，是將來破膠技術(shù)發(fā)展的主導(dǎo)方向。

1 生物酶破膠技術(shù)概述

1.1 生物酶破膠機(jī)理

生物酶破膠劑來自生物技術(shù)領(lǐng)域研制的特異性復(fù)合酶，主要作用是通過催化瓜膠表面特定鍵使其裂解，最終將破膠殘液中的聚合大分子物質(zhì)變成簡單的不可還原的單糖，使得壓裂液殘液能從支撐劑充填中更穩(wěn)定地返排出來，減少聚合物傷害，提高采油采氣增產(chǎn)效率［1］。

1.2 現(xiàn)有壓裂液破膠技術(shù)缺陷

現(xiàn)有壓裂液所使用的破膠劑多數(shù)是氧化破膠劑，包括過硫酸鉀、過硫酸銨等，通過氧化交聯(lián)鍵和聚合物鏈?zhǔn)菇宦?lián)凍膠破膠。但是存在以下缺點(diǎn)：① 反應(yīng)時(shí)間及活性主要依賴溫度；② 屬于非特殊性反應(yīng)物，能和遇到的任何反應(yīng)物如管材、地層基質(zhì)和烴類等發(fā)生反應(yīng)，生成與地層不配伍的污染物，造成地層傷害［2］；③ 破膠持續(xù)時(shí)間短，氧化破膠劑很可能在到達(dá)目的裂縫前就消耗盡了，達(dá)不到完全破膠的目的；④ 氧化破膠具有隨機(jī)性，胍膠鏈不能完全降解，約20%的分子量大于2.0×106的聚合物基本上未降解［3］。

1.3 生物酶破膠技術(shù)優(yōu)勢

生物酶破膠技術(shù)優(yōu)勢有：① 適用井況范圍廣。在 20℃＜T＜120℃，4.0＜pH＜10.0范圍內(nèi)的油氣井均適用。② 分散均勻。水溶性產(chǎn)品，潤濕效果好，易分散，無破膠死角。③ 破膠徹底。酶活半衰期長，可持久作用于地層中的瓜膠，降黏效果理想，降解完全，殘?jiān)佟＂?用量少。高效的酶活性及催化力確保百萬分?jǐn)?shù)量級用量。⑤ 有利于環(huán)境保護(hù)。符合油氣田HSE標(biāo)準(zhǔn)，對油氣田生產(chǎn)環(huán)境和人畜無傷害，無污染。⑥ 有利于管道保護(hù)。杜絕硫化物氧化劑，降低硫酸鹽還原菌的營養(yǎng)源，減少管道腐蝕。⑦ 低表面張力誘導(dǎo)油氣流。

2 酶破膠壓裂液體系評價(jià)

2.1 基液性能及成膠情況

酶破膠壓裂液體系基液性能及成膠情況見表1。

2.2 流變性能

配方B在60℃、剪切速率為170 s-1的情況下，連續(xù)剪切90 min，黏度均在100 mPa·s以上（圖1）。實(shí)驗(yàn)表明，酶破膠壓裂液均具有良好的耐溫抗剪切能力。

圖1 流變曲線圖

2.3 破膠液性能

酶破膠壓裂液與常規(guī)破膠液性能對比情況見表2。與常規(guī)破膠壓裂液相比，酶破膠壓裂液分子量非常低，殘?jiān)伲蝿?dǎo)流能力傷害率也較低。

3 現(xiàn)場應(yīng)用

3.1 井組基本情況

合川125井組是由川慶鉆探工程公司川西鉆探公司實(shí)施鉆井作業(yè)的一口開發(fā)井，屬于合川區(qū)塊主體構(gòu)造之東北部構(gòu)造。試驗(yàn)選取X2井、X3井作為酶破膠壓裂液試驗(yàn)井，X1井為使用常規(guī)壓裂液體系的對比井。合川125-3井組基本情況見表3。

3.2 壓裂液體系的確定

根據(jù)合川區(qū)塊儲(chǔ)層壓裂液體系的研究結(jié)果并結(jié)合合川125-3井組的施工工藝設(shè)計(jì)要求，以及實(shí)驗(yàn)室各項(xiàng)性能測試結(jié)果，確定合川125-3井組壓裂液的配方組成（表4）。

表1 酶破膠壓裂液體系基液性能及成膠情況表

表2 酶破膠壓裂液與常規(guī)破膠液性能對比情況表

表3 合川125-3井組基本情況表

3.3 現(xiàn)場壓裂液主要性能參數(shù)

現(xiàn)場壓裂液主要性能參數(shù)如表5所示。施工過程中，油壓穩(wěn)定，測試結(jié)果滿足施工設(shè)計(jì)要求，在整個(gè)壓裂施工過程中可以確保施工安全有效進(jìn)行。

3.4 返排液性能

該套壓裂液體系在2 h內(nèi)完全破膠，破膠液黏度小于5 mPa·s，表面張力小于23 mN／m。

3.5 壓后效果對比

現(xiàn)場試驗(yàn)3井次（其中有2井次使用酶破膠壓裂液，與使用常規(guī)壓裂液的1井次相對比），施工成功率為100%，液體返排率均在50%以上，凈增井口天然氣產(chǎn)能近5×104m3／d，取得了良好的增產(chǎn)效果。

表4 壓裂液配方組成情況表

表5 壓裂液基液主要性能參數(shù)表

4 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

1）通過前期大量篩選以及評價(jià)試驗(yàn)，確定了一套適合川渝油氣田中低溫儲(chǔ)層改造條件下的酶破膠壓裂液體系配方。

2）該套壓裂液體系能大大降低破膠液殘?jiān)?、分子量及支撐劑?dǎo)流能力的傷害，巖心損害率也較低。3項(xiàng)評價(jià)試驗(yàn)結(jié)果均符合項(xiàng)目技術(shù)經(jīng)濟(jì)考核指標(biāo)。

3）合川125-3井組現(xiàn)場應(yīng)用表明，酶破膠壓裂液體系攜砂和懸砂性能好，施工完成后，壓裂液迅速返排，返排率高，增產(chǎn)效果顯著。

4）室內(nèi)研究及現(xiàn)場應(yīng)用表明，該壓裂液體系明顯優(yōu)于常規(guī)破膠劑壓裂液體系，在類似儲(chǔ)層改造中具有良好的應(yīng)用前景。

［1］李明志，劉新全，湯志勝，等.聚合物降解產(chǎn)物傷害與糖甙鍵特異酶破膠技術(shù)［J］. 油田化學(xué)，2002，19（1）：89-96.

［2］李希明，陳勇，譚云賢，等.生物破膠酶研究及應(yīng)用［J］.石油鉆井工藝，2006，28（2）：51-54.

［3］張文勝.新型壓裂破膠劑的研究與應(yīng)用［J］.鉆井液與完井液，2002，19（4）：10-12.