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生物酶破胶对PRF钻开液的油层保护效果研究

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生物酶 PRF 钻开液 油层 保护 效果 研究
资源描述:
  [收 稿 日 期 ] 2009202226[作 者 简 介 ] 许 明 标 (19622) , 男 , 1983 年 大 学 毕 业 , 高 级 工 程 师 , 现 主 要 从 事 入 井 流 体 研 究 工 作 。生 物 酶 破 胶 对 液 的油 层 保 护 效 果 研 究许 明 标 , 黄 红 玺   (长 江 大 学 石 油 工 程 学 院 , 湖 北 荆 州 434023)王 昌 军   (长 江 大 学 化 学 与 环 境 工 程 学 院 , 湖 北 荆 州 434023)张   峰   (长 江 大 学 地 球 科 学 学 院 , 湖 北 荆 州 434023)[摘 要 ] 通 过 对 水 平 井 无 固 相 钻 开 液 采 用 生 物 酶 进 行 完 井 破 胶 液 化 处 理 , 发 现 单 独 使 用 生 物 酶 破 胶 液 并 不能 很 好 地 改 善 钻 开 液 的 完 井 油 层 保 护 效 果 , 替 入 隐 形 酸 完 井 液 段 塞 后 , 岩 心 渗 透 率 恢 复 值 仍 然 难 以 得 到改 善 。 在 无 固 相 钻 开 液 中 加 入 固 相 后 , 钻 开 液 的 岩 心 渗 透 率 恢 复 值 得 到 较 大 的 提 高 。 试 验 发 现 , 在 3 %的碳 酸 钙 酸 溶 性 暂 堵 剂 存 在 的 情 况 下 , 钻 开 液 生 物 破 胶 后 的 渗 透 率 恢 复 值 可 以 达 到 80 %以 上 , 基 本 满 足 油层 保 护 的 要 求 。[关 键 词 ] 生 物 酶 ; 破 胶 ; 无 固 相 钻 井 液 ; 储 层 保 护[中 图 分 类 号 ] 文 献 标 识 码 ] A     [文 章 编 号 ] 100029752 (2009) 0320091204在 钻 井 打 开 油 层 的 过 程 中 , 挤 进 储 层 孔 隙 中 的 粘 稠 的 钻 井 液 聚 合 物 滤 液 和 在 井 壁 形 成 的 致 密 泥饼 [1 ] , 对 于 油 井 开 采 时 原 油 的 流 动 产 生 很 大 的 阻 力 , 现 场 通 常 采 用 一 些 特 殊 的 完 井 作 业 方 法 来 解 除 油 层钻 开 液 对 储 层 的 污 染 [2 ,3 ] 。 用 氧 化 破 胶 解 除 无 固 相 油 层 钻 开 液 储 层 污 染 是 应 用 较 为 广 泛 的 方 法 [4 ] , 该 方法 具 有 破 胶 工 艺 简 单 、 破 胶 效 率 高 、 速 度 快 、 费 用 低 廉 、 材 料 来 源 广 的 特 点 , 但 是 由 于 氧 化 破 胶 剂 自 身的 特 点 不 可 避 免 地 在 使 用 过 程 中 存 在 一 些 安 全 隐 患 。现 场 使 用 的 氧 化 性 破 胶 剂 在 包 装 、 运 输 、 存 储 、 使 用 过 程 中 可 能 由 于 碰 撞 和 振 动 而 产 生 严 重 的 安 全隐 患 ; 在 吸 潮 和 与 水 作 用 时 可 能 分 解 并 产 生 有 毒 有 害 的 化 学 气 体 和 化 学 泄 漏 物 质 , 在 存 储 和 运 输 过 程 中与 还 原 性 物 质 接 触 可 能 产 生 潜 在 的 燃 烧 和 爆 炸 危 险 , 在 使 用 中 产 生 的 氧 化 性 粉 尘 对 使 用 者 健 康 造 成 影响 , 在 泄 漏 时 可 能 对 生 物 及 环 境 产 生 破 坏 , 在 与 井 下 流 体 和 现 场 化 学 物 质 作 用 时 可 能 产 生 燃 烧 爆 炸 的 危险 , 这 些 对 人 员 、 财 产 及 环 境 以 及 现 场 设 施 可 能 造 成 的 安 全 隐 患 需 要 采 用 新 的 技 术 来 克 服 和 避 免 , 在 这种 情 况 下 , 生 物 酶 破 胶 技 术 是 可 以 代 替 危 险 的 化 学 破 胶 技 术 的 最 佳 潜 在 选 择 。钻 开 液 是 指 用 于 打 开 油 层 的 钻 井 液 , 解 除 钻 开 液 对 油 层 的 污 染 是 最 大 程 度 获 得 最 大 油 层 保 护 效 果 的有 效 方 法 。 用 生 物 酶 解 除 钻 开 液 对 油 层 的 伤 害 是 一 个 新 的 方 向 [ 5 ] , 在 我 国 还 处 于 研 究 阶 段 。 酶 是 一 种 由生 物 有 机 体 生 成 的 特 殊 蛋 白 质 , 它 对 加 速 物 质 之 间 的 反 应 起 催 化 作 用 , 酶 在 反 应 过 程 中 不 消 亡 , 其 活 性保 持 不 变 , 是 一 种 安 全 、 环 保 的 大 分 子 降 解 剂 或 破 胶 剂 。 保 护 油 层 钻 开 液 ) 无 固 相 钻 开 液 体 系 是具 有 流 变 性 能 独 特 , 剪 切 稀 释 性 好 , 井 眼 清 洁 效 果 佳 等 特 点 的 钻 井 液 体 系 , 可 用 于 大 位 移 及 大 斜 度 井 的钻 井 。 用 于 开 液 的 破 胶 剂 的 生 物 酶 是 一 种 复 合 酶 , 其 对 井 液 的 降 解 , 首 先 是 使 聚 合 物 主 链 中 的 某 些 薄 弱 链 节 破 裂 , 再 断 裂 氢 键 [6 ] , 从 而 使 大 分 子 的 聚 合 物 断 链 成 小 分 子 的 聚 合 物 , 达到 有 效 降 低 聚 合 物 粘 度 , 破 胶 液 化 钻 开 液 的 目 的 。1   试 验 准 备111   试 验 所 用 药 品S 增 粘 剂 ; 降 滤 失 剂 ; 2B 聚 合 醇 水 基 润 滑 抑 制 剂 ; 物 酶 破 胶·19·石 油 天 然 气 学 报 (江 汉 石 油 学 院 学 报 )   2009 年 6 月   第 31 卷   第 3 期il I)   J 009   J 物 酶 载 体 剂 ; H 形 酸 ; 土 稳 定 剂 ; 溶 性 屏 蔽 粘 堵 剂 。112   试 验 所 用 配 方1) 固 相 钻 开 液 配 方 : 海 水 + 017 %S + 012 % 011 % + 11 % 11 0 % + 2 %2B。2) 生 物 酶 破 胶 液 配 方 : 600 水 + 410 % 115 %J ) 隐 形 酸 完 井 液 配 方 : 海 水 + 210 %H 310 %p H 值 = 1) 。113   试 验 步 骤① 配 制 开 液 , 测 流 变 性 及 失 水 ; ② 配 制 400 物 酶 破 胶 液 及 配 制 400 形 酸 完 井 液 ;③ 准 备 渗 透 率 为 (500~ 1000) × 10 - 3μ 心 (岩 心 基 础 数 据 见 表 1) , 测 量 基 础 数 据 : 岩 心 长 度 L 、 直径 D、 空 气 渗 透 率 岩 心 干 重 岩 心 湿 重 W 湿 ; ④ 岩 心 抽 真 空 饱 和 盐 水 ; ⑤ 用 煤 油 一 定 的 流 量 正 向驱 替 (返 排 ) 每 隔 30 录 一 次 返 排 压 力 , 将 压 力 稳 定 时 测 得 的 正 向 煤 油 渗 透 率 记 为 ⑥ 在 T =60 ℃ 、 压 差 Δ P = 017 件 下 , 用 钻 开 液 污 染 2h (反 向 ) , 记 录 1、 9、 16、 30 1、 115、 2h 的滤 失 量 ; ⑦ 利 用 高 温 高 压 岩 心 流 动 试 验 仪 , 在 T = 60 ℃ 、 Δ P = 014 力 下 , 打 开 侧 阀 门 , 用 配 制好 的 生 物 酶 破 胶 液 将 岩 心 夹 持 器 中 的 开 液 顶 出 后 , 再 继 续 顶 替 1 关 闭 侧 阀 门 , 打 开 岩 心 夹持 器 另 一 端 的 出 口 阀 , 观 察 滤 失 量 随 时 间 的 变 化 , 最 长 4h (反 向 ) ; ⑧ 利 用 高 温 高 压 静 滤 失 仪 , 在 T =60 ℃ 、 Δ P = 014 力 下 , 向 岩 心 驱 替 破 胶 液 , 观 察 滤 失 量 随 时 间 的 变 化 , 最 长 4h (反 向 ) ; 放 出 破胶 液 , 再 在 T = 60 ℃ 、 Δ P = 014 力 下 , 向 岩 心 驱 替 完 井 液 , 观 察 1h 内 滤 失 量 随 时 间 的 变 化 (反向 ) ; ⑨ 重 复 步 骤 ⑤ ,测 ⑩ 计 算 渗 透 率 恢 复 值 (破 胶 后 和 破 胶 前 的 ) 。表 1   岩 心 的 基 础 数 据人 造 岩 心 10 - 3μ 0/ 10 - 3μ 入 体 积 / 隙 度 / %36 # 111183 811 536 71 773 221 4834 # 835199 3941 812 71 849 221 7530 # 1010152 3131 98 71 812 261 3注 : 饱 和 盐 水 密 度 : 1119g/ 岩 心 为 高 温 高 压 岩 心 流 动 试 验 仪 数 据 及 高 温 高 压 静 滤 失 仪 数 据 。2   生 物 酶 破 胶 液 对 岩 心 油 层 保 护 效 果 评 价实 验 室 评 价 生 物 酶 破 胶 剂 的 油 层 保 护 效 果 一 般 可 通 过 下 列 两 种 方 法 : ① 用 一 定 比 例 的 生 物 酶 破 胶 液与 配 制 好 的 开 液 混 合 , 在 试 验 温 度 下 , 经 过 一 定 时 间 后 测 定 表 观 粘 度 降 低 率 来 衡 量 生 物 酶 破 胶剂 的 破 胶 效 果 。 该 方 法 的 优 点 是 : 测 定 简 单 , 现 象 直 观 ; 缺 点 是 : 对 于 泥 饼 及 进 入 岩 心 中 的 钻 开 液 的 降解 无 法 真 实 地 模 拟 。 ② 通 过 岩 心 试 验 评 价 生 物 酶 破 胶 液 对 于 污 染 岩 心 的 渗 透 率 恢 复 值 影 响 , 试 验 方 法 及步 骤 见 上 节 。 该 方 法 优 点 是 : 与 现 场 实 际 情 况 接 近 , 能 真 实 地 模 拟 生 物 酶 破 胶 液 对 进 入 储 层 岩 心 孔 隙 中的 开 液 的 降 解 效 果 。由 于 氧 化 破 胶 法 使 用 的 破 胶 剂 在 运 输 和 储 存 过 程 中 的 存 在 安 全 隐 患 问 题 , 研 究 发 现 用 生 物 酶 解 除 无固 相 钻 开 液 对 油 层 的 污 染 是 一 种 有 效 、 环 保 和 安 全 的 方 法 。 与 用 破 胶 液 直 接 对 开 液 破 胶 不 同 ,用 无 固 相 钻 开 液 正 向 污 染 岩 心 后 , 再 反 向 挤 入 生 物 酶 破 胶 液 降 解 胶 液 , 这 种 试 验 方 法 更 符 合 现 场 实 际 情况 。 为 了 研 究 和 考 察 生 物 酶 破 胶 剂 对 无 固 相 钻 开 液 滤 液 及 泥 饼 污 染 的 降 解 效 果 , 开 展 了 生 物 酶 破 胶 剂 的岩 心 破 胶 试 验 。挤 入 无 固 相 钻 开 液 120 计 716 , 采 用 生 物 酶 破 胶 液 反 向 挤 240 共 挤 入 生 物 酶 破 胶 液215 再 正 向 驱 替 煤 油 , 测 定 破 胶 后 的 渗 透 率 恢 复 值 。 试 验 条 件 : 采 用 36 # 岩 心 。 反 向 挤 钻 开 液 时 :T = 60 ℃ ,Δ P = 017反 向 挤 生 物 酶 破 胶 剂 时 : T = 60 ℃ ,Δ P = 014正 向 挤 煤 油 时 : T = 60 ℃ ,μ = 11083 s , 流 量 Q = 0150试 验 结 果 见 表 2。·29·   石 油 天 然 气 学 报 (江 汉 石 油 学 院 学 报 ) 2009 年 6 月表 2   生 物 酶 破 胶 液 直 接 破 胶 的 岩 心 渗 透 率 恢 复 值注 入 体 积 / · 1 Δ P/   生 物 酶 破 胶 液 与 液 直 接 混 合 的 破 胶 效 率不 同 时 间 / h s 破 胶 率 / %空 白 44 915 78141 410 90192 210 95143 210 95144 210 9514由 表 3 用 钻 开 液 与 生 物 酶 破 胶 液 混 合 破 胶试 验 结 果 可 看 出 , 配 制 的 生 物 酶 破 胶 液 对 无 固相 钻 开 液 的 破 胶 效 果 明 显 。 表 2 经 过 240 胶 后 岩 心 的 渗 透 率 恢 复 值 较 低 , 为49137 % , 分 析 认 为 一 般 市 售 的 生 物 酶 制 剂 或多 或 少 会 掺 杂 一 些 用 于 稳 定 生 物 酶 和 稀 释 生 物酶 的 载 体 , 这 些 载 体 物 质 既 是 生 物 酶 的 诱 导 剂也 是 维 持 菌 体 生 长 和 取 得 能 量 的 碳 源 和 能源 [6 ] 。 而 这 些 诱 导 剂 通 常 为 水 不 溶 物 , 试 验 将 生 物 酶 溶 于 水 中 , 可 发 现 大 量 的 水 不 溶 的 固 体 悬 浮 物 , 这些 生 物 酶 掺 和 物 与 酶 制 剂 本 身 形 成 了 对 岩 心 孔 喉 通 道 的 堵 塞 , 降 低 了 生 物 酶 的 油 层 伤 害 解 除 效 果 , 造 成与 直 接 用 生 物 酶 破 胶 液 的 破 胶 效 果 相 差 较 大 。3   生 物 酶 破 胶 液 与 完 井 液 配 合 使 用 的 油 层 保 护 效 果 评 价采 用 完 井 液 与 破 胶 液 配 合 的 完 井 破 胶 处 理 工 艺 是 用 于 解 除 钻 开 液 对 油 层 污 染 现 场 应 用 较 为 成 熟 的 技术 。 现 场 一 般 通 过 破 胶 后 , 使 用 隐 形 酸 完 井 液 完 井 , 隐 形 酸 完 井 液 溶 解 破 胶 后 的 聚 合 物 残 渣 , 疏 通 堵 塞的 油 层 孔 隙 , 增 加 岩 心 的 渗 透 率 恢 复 值 , 提 高 油 层 保 护 效 果 。 试 验 通 过 挤 入 钻 开 液 120 计 1214 再 用 生 物 酶 破 胶 液 反 向 挤 240 共 挤 入 生 物 酶 破 胶 液 计 12910 再 反 向 驱 替 完 井 液 60计 21 再 正 向 驱 替 煤 油 , 测 定 破 胶 率 , 计 算 岩 心 渗 透 率 恢 复 值 (表 4) 。表 4   生 物 酶 破 胶 液 与 隐 形 酸 完 井 液 配 合 使 用 的岩 心 渗 透 率 恢 复 值注 入 体 积 / · 1 Δ P/ , 生 物 酶 破 胶 配 合 完井 液 浸 泡 的 岩 心 渗 透 率 恢 复 值 降 低 为 37175 % , 而 表 2中 直 接 用 生 物 酶 破 胶 液 降 解 染 岩 心 的 渗 透 率 恢复 值 为 49137 % , 说 明 隐 形 酸 与 生 物 酶 破 胶 液 共 同 使 用将 产 生 一 定 的 不 良 影 响 , 生 物 酶 破 胶 液 不 适 于 直 接 配 合隐 形 酸 完 井 液 使 用 。试 验 条 件 : 采 用 36 # 岩 心 。 反 向 挤 钻 开 液 时 : T =60 ℃ ,Δ P = 315 反 向 挤 生 物 酶 破 胶 剂 时 : T =60 ℃ ,Δ P = 014再 反 向 驱 替 完 井 液 时 : T = 60 ℃ ,Δ P = 014 正 向 挤 煤 油 时 : T = 25 ℃ ,μ = 21210 s , Q = 0150试 验 结 果 见 表 4。·39·第 31 卷 第 3 期 许 明 标 等 : 生 物 酶 破 胶 对 开 液 的 油 层 保 护 效 果 研 究  4   屏 蔽 暂 堵 剂 对 生 物 酶 破 胶 液 的 油 层 保 护 的 改 善 效 果 评 价为 了 改 善 生 物 酶 破 胶 液 对 油 层 的 保 护 效 果 , 提 高 生 物 酶 破 胶 液 破 胶 后 的 岩 心 渗 透 率 恢 复 值 , 室 内 进行 了 大 量 试 验 评 价 , 发 现 在 钻 开 液 中 加 入 适 量 的 酸 溶 性 屏 蔽 暂 堵 剂 , 可 以 改 善 岩 心 驱 替 的 渗 透 率 恢 复值 。 挤 入 含 有 3 % 钻 开 液 120 计 312 , 采 用 生 物 酶 破 胶 液 对 岩 心 进 行 反 向 挤 240 入 12910 然 后 让 驱 替 到 岩 心 中 的 生 物 酶 破 胶 液 浸 泡 岩 心 18h , 再 正 向 驱 替 煤 油 , 测 定 岩 心 渗 透率 恢 复 值 。 从 加 入 3 % 钻 开 液 生 物 酶 破 胶 的 岩 心 渗 透 率 恢 复 值 的 情 况 可 以 看 出 , 在 加 入 ,钻 开 液 生 物 酶 破 胶 后 的 油 层 保 护 效 果 得 到 改 善 , 可 以 达 到 80 %以 上 , 基 本 满 足 钻 开 液 完 井 后油 层 保 护 的 需 要 。试 验 条 件 : 采 用 30 # 岩 心 。 反 向 挤 钻 开 液 时 : T = 60 ℃ ,Δ P = 210 反 向 挤 生 物 酶 破 胶 剂 时 :T = 60 ℃ ,Δ P = 110再 反 向 驱 替 完 井 液 时 : T = 25 ℃ ,μ = 21210 s , Q = 0150试 验 结果 见 表 5。表 5   加 入 屏 蔽 暂 堵 剂 的 生 物 酶 破 胶 液 破 胶 效 果时 间 / P/ 入 体 积 / · 1 (   结     语从 实 验 室 评 价 结 果 可 以 看 出 : ① 直 接 采 用 生 物 酶 破 胶 液 进 行 钻 开 液 的 破 胶 液 化 处 理 , 不 能 得 到 较 好的 油 层 保 护 效 果 效 果 ; ② 而 采 用 隐 形 酸 完 井 液 与 生 物 酶 破 胶 液 配 合 进 行 完 井 破 胶 处 理 无 法 提 高 岩 心 渗 透率 恢 复 值 ; ③ 在 无 固 相 钻 开 液 中 加 入 3 % , 无 固 相 钻 开 液 的 生 物 酶 破 胶 后 的 岩 心 渗 透 率 恢 复 值得 到 极 大 地 提 高 , 可 以 达 到 83 %以 上 , 基 本 满 足 无 固 相 钻 开 液 完 井 破 胶 油 层 保 护 的 需 要 。[参 考 文 献 ][ 1 ] 马 美 娜 , 许 明 标 1 一 种 井 液 性 能 评 价 [J ] 1 天 然 气 勘 探 与 开 发 , 2006 , 29 (2) : 53~ 551[ 2 ] 许 明 标 , 马 美 娜 , 张 峰 , 等 1 适 于 生 物 酶 破 胶 的 新 型 水 平 井 钻 开 液 体 系 [J ] 1 石 油 天 然 气 学 报 , 2006 , 28 (6) : 130~ 1321[ 3 ] 谢 克 姜 , 胡 文 军 , 方 满 宗 1 层 钻 井 液 技 术 研 究 与 应 用 [J ] 1 石 油 钻 采 工 艺 , 2007 , 29 (6) : 99~ 1011[ 4 ] 马 美 娜 , 许 明 标 , 唐 海 雄 1 有 效 降 解 井 液 的 低 温 破 胶 剂 J 内 研 究 [J ] 1 油 田 化 学 , 2005 , 22 (4) : 289~ 2911[ 5 ] , , 1 J ] 1 4702 , 20051[ 6 ] 齐 义 鹏 1 纤 维 素 酶 及 其 应 用 [ M ] 1 成 都 : 四 川 人 民 出 版 社 , 19801[编 辑 ]   萧   雨·49·   石 油 天 然 气 学 报 (江 汉 石 油 学 院 学 报 ) 2009 年 6 月Ex il f d , C, 00280 , U ( x d , 00280 , a to of 2D of as a of on of n 2007 , 2D 1502D us y an 2D is on is of s us to of of as of is 32D on a m ( x f il y) , ry J 34023 , H of of he a m in by so in he of an to it is in of ( f il f d , 57015 , S of in to of as it of is to is on t is ( T et x S I N O P L 75300 , ( D et x S I N O P 57001 , I ( et x S I N O P L 75300 , ( D et x S I N O P 57001 , To of of in ut at on of of to he of 170171 m nd of breakthroughs
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