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1、油气田开发新技术,生物酶技术在油气田开发中的应用,内容提要,生物酶概述 生物酶在油气工业开采中的应用 钻井液污染清除 酶基酸化处理技术 生物酶压裂破胶剂,1,1、生物酶概述,生物酶是高分子的氨基酸聚合物,主要作为一种加速有利于生命体化学反应的催化剂，通常在比较温和的pH和温度环境下发生作用。不同生物酶具有不同的催化活性，并且是极度专一。生物酶通常在水中的溶解性非常好，并且不会造成严重环境问题，而且往往来代替一些对环境有害的化学处理方法。作为工业酶有许多不同来源，像细菌、真菌。这些酶专一催化反应能力使得在许多主要工业中得到了应用。,2,基因工程是在基因信息库中，用来分离单个有用生物酶基因编码，并
2、且通过蛋白工程提高生物酶性能。自然界中生物酶非常高的耐温、耐盐以及对重金属离子、表面活性剂具有抵抗能力特性，通过现代生物酶工程和筛选技术来实现。因此，耐温、pH和耐盐自然环境条件下筛选出来的生物酶是工业生物酶主要来源。,3,2、生物酶在油气工业开采中的应用,现代生物技术使得生物酶具有适应油气储层条件的能力，相对于传统化学技术提供了另一种选择。生物酶被应用于降解不需要的化学物质，或者产生希望得到的化学物质。根据实际生产的需求以及生物酶的作用原理，生物酶在油气田生产过程中可以被应用在以下几种工程中：,4,较长水平段水平井和多分支井面临主要问题之一就是井筒清除，目前应用最广的水基钻井液，它们所产生的
3、滤饼对改造层造成相当大的伤害，对钻井液滤饼分析结果表明，主要有固体颗粒和降滤失剂多糖聚合物组成。通常，各种水平井聚合物钻井液中均含有高分子聚合物，聚合物不完全降解形成的大分子量产物和未被分解的滤饼是形成聚合物伤害的两种主要形式。,2.1钻井液污染清除,5,目前对于水平井钻井液滤饼清除以生物酶为基础技术主要有以下几种：（1）降解聚合物的生物酶和物理清除（2）降解生物聚合物的生物酶和CaCO3桥堵剂的有机酸或者可以在储层条件下生成有机酸的脂类。,6,（1）生物酶与物理方法结合清除技术,目前生物酶与物理机械法结合清除技术主要有两种：生物酶与高压水力喷射漩流结合清除技术 生物酶与砾石充填循环分离装置结
4、合清除技术。,7,生物酶与高压水力喷射漩流结合清除技术：主要针对不同渗透率多分支井。生物酶主要作用是降解渗透率较低、滤失较小的储层钻井液滤饼中的聚合物纤维素和淀粉。物理机械法主要利用一种高压水力喷射装置，原理是通过装置中的一个喷嘴形成的水压来清除液体滤失比较大的分支井中的滤饼。这种方法与单纯酸化和氧化过程不同，生物酶只对其特有的作用底物有降解能力，而对其它物质不起活化作用,因此可以避免和消除因使用酸或氧化剂而产生的诸多副作用。同时，在高渗地层，由于生物酶处理液滤失，造成生物酶用来增大，从而处理成本增高，且达不到应有的处理效果，利用高压水力喷射技术可以避免这一情况出现。,8,生物酶与砾石充填循环
5、分离装置结合清除技术：主要针对海洋砾石充填完井的水平井。这种新技术是通过循环分离装置，将生物酶滤饼清除剂和砾石充填液分离开，在砾石充填后，保持砾石充填液留在中心管，生物酶处理剂在被处理区域进行循环处理，循环可以通过冲洗管注入、从冲洗管和中心管环空中返出。这样可以有以下好处。首先，可以保证砾石充填的连续性，同时确保生物酶清除剂与滤饼在整个区域充分接触。其次，这个过程将砾石充填、生物酶处理液与聚合物滤饼长时间的浸泡、注入清除桥堵剂HCl溶液三个过程合为一个工序，降低施工难度。此技术的关键是在砾石充填过程中，滤饼清除时间要长，也就是生物酶与滤饼中聚合物反应时间要长。,9,(2)生物酶与有机酸滤饼清除
6、技术 目前常用钻井液形成的滤饼中不仅含有降滤失剂多糖聚合物，而且还含碳酸钙或地层矿物质颗粒，而生物酶不能溶解这些固体颗粒。因此，为了降解滤饼中聚合物和碳酸钙或可溶于酸的地层矿物，就将碳酸钙溶解剂和生物酶配合使用。由于生物酶和常规盐酸配伍性差，往往不能同时应用来进行水平井滤饼清除和储层改造。直到最近，国外开始利用一些脂类化合物在储层条件下可以缓慢生成有机酸（甲酸或乳酸），与生物酶具有很好的配伍性，同时，碳酸钙和有机酸的反应速度比较慢，这能够保证生物酶与有机酸滤饼清除有效性。,10,2.2 酶基酸化处理技术,酶基酸化工艺打破了常规的“活性酸反应降速”思维模式，它最初的流体中完全不含酸，但却能根据需
7、要在速度得到控制的情况下生成酸。这一工艺是由一种酯性基质(可被酶分解的化学物质)与酯酶在地层内反应生成有机酸(通常是醋酸)达到目的。这种酸化工艺中使用的酶能耐高盐、高温和高压。对整个酸液生成过程(即酸生成的速度和数量)的控制则通过使用酶催化剂来实现。,11,由于该流体的活性很低，且只在到达井筒或油层后才开始生成酸液，所以对井筒及施工设备基本没有腐蚀，且它能有效地进入目的层，到达常规酸很难达到的地方。这种工艺有利于保护环境和操作人员的健康，因为它所有的成分和生成物都是低毒的，对环境没有大的影响。,12,实验结果表明，对于由水基、油基泥浆所致的伤害问题，用酶基酸化工艺处理十分有效，它在消除伤害的同
8、时，还可获得80100 的渗透率。酶基酸化技术为实现砂岩油井表皮系数为零以及碳酸盐井表皮系数为负数提供了可能。酶基酸化处理技术现场应用主要针对碳酸岩储层钻井液伤害。试验结果表明，8口井中，4口取得了预期效果，增产25，4口并没见到增产效果；利比亚进行了4口酶基酸化处理工艺技术试验，返排液测试结果证明，达到了清除近井地带钻井液伤害目的，但并没有获得提高天然气产量目的。因此，生物酶适合国内油气田清除钻井液伤害的应用还需进行更多试验。,13,2.3 生物酶压裂破胶剂,压裂施工中要在压裂液中加入破胶剂，使聚合物冻胶破解，聚合物大分子分解成能自裂缝中返排出的较小分子。水力压裂液中的聚合物若不能充分降解，
9、会伤害到支撑剂充填层的导流能力及地层的原始渗透率，导致被处理井产能大幅度下降。酶作为破胶剂在国外已成熟使用多年，属于生物催化剂。酶的高效性在于它在短时间内，能将大量的田菁或瓜胶等物彻底分解，且它只是参与反应过程，反应后又恢复原状，继续参加反应，其最大特点是破胶更彻底，对环境污染小。,14,3、结论及建议（1）基于生物酶技术在油气开采应用已经有比较长历史，是目前提高油气采收率主要手段之一。（2）生物酶技术油气开采中应用实例表明，并不是所有的井都能达到提高采收率目的。因此，生物酶对储层适应性还需进一步研究。（3）随着生物酶和基因工程不断发展，通过现代生物酶工程和筛选技术，自然界中生物酶非常高的耐温、耐盐以及对重金属离子、表面活性剂具有抵抗能力特性生物酶不断出现。因此，基于生物酶提高油气采收率技术有更广阔的应用前景。,15,END,
