鉆井、完井和增產(chǎn)處理中選用的多糖類聚合物水基凍膠壓裂液具有可增稠、可輸送支撐劑、可懸浮、可控制濾失及 可進(jìn)行層間隔離的特性，但在作業(yè)完成之后難降解， 往往會(huì)造成聚合物傷害。水力壓裂是發(fā)生大量聚合 物傷害的作業(yè)之一。水力壓裂液中的聚合物不能充 分降解，對(duì)支撐劑充填層的導(dǎo)流能力及地層的原始 滲透率可造成傷害，導(dǎo)致被處理井產(chǎn)能大幅度下降。 大分子量的聚合物裂解產(chǎn)物和未分解的濾餅是聚合 物傷害的兩種主要形式。在不同地層原始滲透率和 不同壓裂液效率條件下所作的研究表明，濾餅中多 糖濃度比原配制壓裂液中多糖濃度高10!25倍以 上。

 

因此，要提高油氣井產(chǎn)能，顯然應(yīng)當(dāng)以最有效的 手段減少或消除多糖類聚合物傷害。

 

1 聚合物裂解產(chǎn)物傷害及清除技術(shù) Q，2]! 1聚合物裂解產(chǎn)物傷害[1]壓裂施工中要在壓裂液中加入破膠劑，使聚合 物凍膠破解，聚合物大分子分解成能自裂縫中返排 出的較小分子。通常通過(guò)觀察返排液的粘度來(lái)判斷 聚合物降解與否，只要地面返排液粘度很低，就認(rèn)為 凍膠已充分破解。近幾年來(lái)已改變了以粘度表示破 膠程度的理念即要求返排液的粘度至少低于5 mPa ?s才視為已破膠。

 

以水力壓裂為例，返排液的粘度很低雖然表明 凍膠已破解，但不一定說(shuō)明裂縫中的壓裂液已返排 干凈，裂縫的導(dǎo)流能力已提高。例如，使用氧化破膠 劑在71F將瓜爾膠凍膠破膠至粘度為3 mPa_s，返 排液中聚合物的平均分子量范圍為2.5X105!5.0 X105,有約20%的聚合物基本上未降解，其分子量 大于2.0X106。另外，凍膠破解后產(chǎn)生的不溶性聚 合物降解產(chǎn)物，自凍膠破解液中析出，雖可使返排液的粘度下降，卻會(huì)傷害支撐劑充填層和地層滲透率。

 

Almond等人曾觀察到破膠后的瓜爾膠壓裂液 可導(dǎo)致孔隙介質(zhì)的流動(dòng)能力大大下降;破膠溫度或 破膠機(jī)理是決定流動(dòng)能力下降程度的重要因素。 Volk和Gall等人運(yùn)用粒子篩析色譜法對(duì)破膠后壓 裂液中聚合物的分子尺寸進(jìn)行了研究，結(jié)果表明：凍 膠破膠液粘度下降未能確保壓裂液全部返出，破膠 液中含有大量的部分降解產(chǎn)物，足以傷害和限制裂 縫的滲透率。另外，研究分子量分布不同的各種已 破膠壓裂液對(duì)地層滲透率的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)：各種已破 膠壓裂液對(duì)不同基巖滲透率造成的傷害不盡相同， 地層基巖原始滲透率越大，聚合物降解產(chǎn)物對(duì)地層 的傷害程度越嚴(yán)重。

 

! 2聚合物降解產(chǎn)物傷害清除技術(shù)[2]為了提高生產(chǎn)井的產(chǎn)能，國(guó)內(nèi)外石油與天然氣 工業(yè)曾使用各種方法消除聚合物造成的傷害。過(guò)去 在清除作業(yè)中使用的無(wú)非是強(qiáng)酸或氧化劑。這類常 規(guī)處理劑的非專一性化學(xué)反應(yīng)特性限制了它們的推 廣應(yīng)用。有些地層為酸敏地層，與酸反應(yīng)產(chǎn)物不配 伍就可能發(fā)生傷害，同時(shí)管件也可能受到酸的腐蝕。 因此以前使用的傷害清除技術(shù)不是專門針對(duì)聚合物 傷害的。

 

另外一種清除聚合物傷害的商業(yè)化處理液是氟 化物離子、沉淀抑制劑和各種氧化鹽的復(fù)合物(包括 過(guò)硫酸銨和過(guò)硼酸鈉）。在低溫條件下需要用活化 劑來(lái)激活處理液中的氧化劑。該處理液中的氟化物 離子活性極大，可與大多數(shù)金屬和許多非金屬離子 反應(yīng)。游離狀態(tài)的氟化物離子可與油管金屬反應(yīng)， 也可與地層中的鈣離子反應(yīng)生成氟化鈣而從水溶液 中沉淀，從而對(duì)產(chǎn)層造成傷害。另外，各種氧化劑和 各種酸的效力有限，在井下發(fā)生的許多不同性質(zhì)的 激烈反應(yīng)過(guò)程中可能先被消耗，因而部分失去降解 聚合物的能力。

 

生物技術(shù)領(lǐng)域的成就已為油氣開采工業(yè)作出了 重大的貢獻(xiàn)，酶作為低溫破膠劑已使用多年。以往 的酶制品是幾種不同的非離析酶的混合物，沒(méi)有特 異性，用于壓裂液破膠時(shí)可產(chǎn)生尺寸和傷害趨勢(shì)變 化范圍很大的聚合物降解產(chǎn)物。

 

近幾年來(lái)生物技術(shù)領(lǐng)域研制的特異性復(fù)合酶， 能提高對(duì)多糖聚合物的降解率。該項(xiàng)新技術(shù)利用對(duì) 特定鍵的裂解(水解)具有特異性的復(fù)合酶使聚合物 水解成盡可能小的分子，交聯(lián)劑及多糖聚合物類型 都不影響特異性酶對(duì)目標(biāo)聚合物的最終降解幅度。 這種酶的英文名為 polymeric linkage-spesific enzymes， 8。下文中由于主要涉及的是多糖 聚合物的糖甙鍵，故將這種基質(zhì)特異性酶稱為糖甙 鍵特異酶。這種基質(zhì)特異酶可將多糖聚合物降解至 不可還原的單糖和二糖，從而大大減少聚合物傷害。 與酸化和氧化處理不同，新型特異性酶體系除與目 標(biāo)多糖聚合物反應(yīng)外，不與其它物質(zhì)反應(yīng)。特異性 酶具有一種獨(dú)特的性能，在其引發(fā)的反應(yīng)過(guò)程中不 改變本身的結(jié)構(gòu)，還能以超常的速度催化起始反應(yīng)。

 

對(duì)比研究了各種破膠劑對(duì)交聯(lián)和非交聯(lián)瓜爾膠 的降解效率，普通酶破膠劑比氧化劑和活性氧化劑 破膠劑能更有效地降低瓜爾膠的分子量;而糖甙鍵 特異酶破膠劑的性能更優(yōu)于普通酶破膠劑和氧化破 膠劑。特異性酶制品對(duì)環(huán)境無(wú)損害，已廣泛應(yīng)用到 修井和完井作業(yè)中，以促進(jìn)聚合物的降解，清除殘余 聚合物造成的傷害。

 

2LSE降解機(jī)理[3]業(yè)內(nèi)以往常用的酶破膠劑都是非特異性酶基質(zhì) 混合物，只能隨機(jī)分解多糖聚合物，使多糖聚合物部 分降解，生成短鏈多糖和少量的單糖和二糖。短鏈 多糖可交聯(lián)，相對(duì)來(lái)講不易溶解，可引起滲透率的嚴(yán) 重傷害。例如，若在瓜爾膠的甘露糖主鏈被甘露糖 酶降解之前，半乳糖支鏈從甘露糖主鏈上脫下，瓜爾 膠甘露糖主鏈就變得不溶。這印證了“一把鑰匙配 一把鎖”的作用原理。聚合物糖甙鍵(“鎖” 一旦被 非特異性酶或氧化劑所轉(zhuǎn)化，原用的破膠劑“鑰 匙”就很難將其進(jìn)一步分解。

 

新型特異性酶體系為多糖聚合物糖甙鍵特異性 水解酶，遵循的是“一把鑰匙配一把鎖”原理，只分解 多糖聚合物結(jié)構(gòu)中特定的糖甙鍵，可將聚合物降解 為非還原性的單糖和二糖。

 

現(xiàn)已研制出可用來(lái)消除壓裂、礫石充填或修井 作業(yè)中產(chǎn)生的纖維素、瓜爾膠及淀粉等多糖聚合物 殘?jiān)鼈Φ膹?fù)合酶。根據(jù)對(duì)目標(biāo)聚合物鏈中特定糖 甙鍵的分解能力，研究和優(yōu)選出了適用于各個(gè)具體 聚合物的特異性酶體系。每種聚合物糖甙鍵特異性 酶的特性取決于發(fā)酵過(guò)程的環(huán)境條件。其作用機(jī)理 簡(jiǎn)要分述如下。

 

2. 1纖維素糖甙鍵特異酶降解機(jī)理纖維素是一種直鏈多糖聚合物，由1，4-2〇-糖 甙鍵將萄糖基連接在一起。1，4!糖甙鍵環(huán)內(nèi)水解 酶可有效地分解纖維素，生成約80%的單糖和20%的二糖。發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)是纖維素中1，4-#D-糖甙 鍵的環(huán)內(nèi)水解反應(yīng)。添加某種$鍵環(huán)外水解酶例 如一種#D-糖甙葡糖水解酶（纖二糖酶），可分解末 端的非還原性卩-D-葡萄糖基，將剩余的20%二糖分 解成單糖。該機(jī)理簡(jiǎn)示于圖1中。

 

木聚糖環(huán)內(nèi)、環(huán)外水解酶也可有效地分解纖維素。木糖中的1，4-#糖甙鍵與纖維素中的類似，所 使用的復(fù)合酶是1，4-#木聚糖環(huán)內(nèi)分解酶和1，4-# 木糖環(huán)外分解酶的組合(木二糖酶或#木糖甙酶）。

 

纖維素糖甙鍵特異酶的性能見(jiàn)圖4和圖5。

 

2.2瓜爾膠糖甙鍵特異酶降解機(jī)理1,4-?甙鍵特異酶萬(wàn)方數(shù)據(jù)瓜爾膠屬于半乳甘露聚糖類，所用瓜爾膠分子主鏈由i，4!-糖甙鍵將￡)-甘露糖單兀連接而成，_D- 半乳糖取代基通過(guò)1，6"-糖甙鍵接在甘露糖主鏈 上，沿甘露糖主鏈隨機(jī)分布，半乳糖與甘露糖單元之 比約為1:2。

 

半乳甘露聚糖特異復(fù)合酶可有效地水解半乳甘 露聚糖，它由兩種'鍵水解酶組合而成，兩種酶的 降解機(jī)理示于圖2中。第一種'鍵水解酶是"半 乳糖甙酶(蜜二糖酶），專門作用于半乳糖取代基，可 用來(lái)水解末端的非還原性-I-半乳糖甙鍵。第二 種'鍵水解酶過(guò)去常用來(lái)分解瓜爾膠分子，在此專 門作用于甘露糖主鏈，這種水解酶被稱作1，4 -卩-甘 露聚糖環(huán)內(nèi)水解酶（甘露糖1，4-!甘露糖甙環(huán)內(nèi)水 解酶)，可隨機(jī)水解1，4!-D-甘露糖甙鍵。半乳甘露 聚糖特異酶的降解性能見(jiàn)圖4和圖5。

 

2.3淀粉糖甙鍵特異酶降解機(jī)理淀粉有許多種類，但業(yè)內(nèi)普遍采用的是非衍生 淀粉(簡(jiǎn)單淀粉）。鉆井、完井及修井作業(yè)中通常使 用簡(jiǎn)單淀粉作為防濾劑，因此可能產(chǎn)生淀粉傷害，有 幾種特異酶可有效地分解此類淀粉傷害。簡(jiǎn)單淀粉 是由兩種聚合物混合而成的，一種是直鏈淀粉，即直 鏈型1，4"-D-葡萄糖；另一種是支鏈淀汾，即支鏈 型I-葡萄糖，連接鍵大多數(shù)為1，4"-I-糖甙鍵和約 4%的1，6"-I-糖甙鍵。使用最廣泛的淀粉糖甙鍵 特異酶當(dāng)屬"O-糖甙鍵環(huán)內(nèi)水解酶及"O-糖甙鍵 環(huán)外水解酶，例如"淀粉酶，淀粉酶及糖甙淀粉酶 (1，4"-糖甙鍵環(huán)外水解酶）。

 

"O-糖甙鍵環(huán)內(nèi)水解酶與淀粉發(fā)生反應(yīng)，環(huán)內(nèi) 水解多糖（含3個(gè)以上1，4-"鍵的I-葡糖單元）內(nèi) 的1,4"-萬(wàn)-糖甙鍵。因此，這類糖甙鍵環(huán)內(nèi)水 圖5各種特異性復(fù)合酶溶液的pH_活性關(guān)系解酶專用于淀粉，其水解反應(yīng)可從分子鏈的非還原 端除去連續(xù)的麥芽糖單元。有些淀粉環(huán)外特異酶不 僅可順序從分子鏈的末端水解由1，4-糖甙鍵連接 的"I單元，而且當(dāng)按順序下一個(gè)鍵是1，4-糖甙鍵 時(shí)也可水解1，6--I-糖甙鍵。

 

配套使用這類特異酶降解淀粉產(chǎn)生的大部分是 單糖，如圖3所示。最適用于降解淀粉的特異酶性 能見(jiàn)圖4和圖5。

 

3 LSE性能測(cè)試及結(jié)果[1，3,4]3.1巖樣特性[1，]實(shí)驗(yàn)用不同滲透率范圍的巖樣礦物成份見(jiàn)表1。用標(biāo)準(zhǔn)波義耳定律雙光電管孔隙儀測(cè)量巖樣的 孔孔隙度，在2.76MPa(400 psi)的圍壓下使干氮?dú)饬?過(guò)巖樣，測(cè)量巖樣的干氮?dú)鉂B透率，結(jié)果列于表2。

 

表1 實(shí)驗(yàn)巖樣的礦物成份~主要礦物~伊蒙混層！高嶺石~綠泥石~石英石~長(zhǎng)石 質(zhì)量分?jǐn)?shù) / %0#20#50#3 80#95 0#6! 80%伊利石層920%蒙脫石膨脹層。

 

表2實(shí)驗(yàn)巖樣的平均孔隙度和平均滲透率類型孔隙度/%氮?dú)鉂B透率/$m2特滲1513可滲17.4#24.40.22#0.50低滲7#17.20.01范圍15#240.003#1.9743.2實(shí)驗(yàn)用凍膠壓裂液[1，]使用的凍膠壓裂液有瓜爾膠、羧甲基羥丙基瓜 爾膠（CMHPG)及羥丙基瓜爾膠（HPG)壓裂液，聚 合物濃度為0.48kg/m3[40pptg(磅/千加侖）]，使 用的交聯(lián)劑有鋯交聯(lián)劑和硼交聯(lián)劑，壓裂液PH值 范圍為4.5~9.6。

 

所用破膠劑都是瓜爾膠糖甙鍵特異酶，用量為0.001m3/m3(1加侖/千加侖）；以普通酶破膠劑和 過(guò)硫酸銨氧化破膠劑作對(duì)比，普通酶破膠劑用量為0.0018kg/m3(0.15pptg);過(guò)硫酸銨用量為 0.003 kg/m3(0.25pptg)。破膠劑的加入速度保持恒定， 確保聚合物降解產(chǎn)物分子量分布基本均勻。

 

用去離子水或2%的KC1鹽水配制聚合物溶 液，每批1升，分成250 mL的小份。按規(guī)定用量將 破膠劑加入3小份中，第四小份留作空白。在所有 溶液中加入交聯(lián)劑和適當(dāng)?shù)奶砑觿?。配好的壓裂?立即使用，其中兩份分別注入各對(duì)巖心，第三份用來(lái) 進(jìn)行傳導(dǎo)性測(cè)試。

 

3.3巖心流動(dòng)實(shí)驗(yàn)從低滲、可滲和特滲巖心段上各并排鉆取一對(duì) 長(zhǎng) 50.8徑 25.4 mm清洗干凈，用含互溶劑和強(qiáng)親水表面活性劑的氯化 銨溶液浸泡。將每對(duì)巖樣裝在橡膠套中，用13.79 MPa(2000 Psi)的圍壓封閉。從任意方向連續(xù)注入 合成油或KC1溶液，直到呈現(xiàn)穩(wěn)態(tài)流動(dòng)（敁/ck !

 

0)。分別從相反的方向注入已分配好的壓裂液，注 入過(guò)程中分別收集經(jīng)過(guò)各巖樣流出的液相，用于分 析含糖量和分子量分布。注入壓裂液后將實(shí)驗(yàn)裝置 關(guān)閉一夜，使壓裂液凍膠破膠，然后沖洗出巖樣中殘 留的聚合物，采集幾份液樣。再次以任意方向建立 流動(dòng)直至穩(wěn)流，測(cè)定形成的滲透率傷害。

 

在每對(duì)巖樣中取一個(gè)破開，用電子掃描顯微鏡 觀察，發(fā)現(xiàn)有一些聚合物附著在石英顆粒圍成的孔 隙壁上，有一些附著在粘土礦物上。高嶺土上無(wú)合 適的附著點(diǎn)。孔喉因聚合物聚積完全堵塞，有些孔 隙被聚合物微絲橋堵。

 

在另一個(gè)滲透率受到傷害的巖樣中注入糖甙鍵 特異酶處理液，關(guān)閉流程，放置過(guò)夜。之后以任意流 向恢復(fù)流動(dòng)直至出現(xiàn)穩(wěn)流。在壓裂液注入后和特異 酶處理后等待出現(xiàn)穩(wěn)流的過(guò)程中定時(shí)(8、28、48、72、 96和120小時(shí)）米集液樣，以便分析含糖量和分子 量分布。最后拆下巖心夾持器，烘干巖樣，用電子掃 描顯微鏡進(jìn)行檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)殘留聚合物的尺寸已縮小 到直徑小于1微米，孔隙和孔喉均潔凈無(wú)污染。

 

表3給出了一部分流動(dòng)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。由表中的 數(shù)據(jù)可以看出，特異酶處理后的低滲巖樣傷害程度 最為嚴(yán)重，而可滲、特滲及特低滲巖樣的滲透率則完 全或接近完全恢復(fù)原始值。這一實(shí)驗(yàn)中特低滲巖樣使用了低pH壓裂液，而其他巖樣則使用pH>9的壓裂液。

 

表3巖心流動(dòng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果滲透率/"K2滲透率變化/%巖樣類型原始值壓裂液傷害后特異酶處理后低滲0.0320.0110"027-16可滲0.1850"0900"1850特滲1.901"301"900可滲0"1220"0480"118-3特低滲0"00340.002 70.003 3-33.4含糖量分析液樣含糖量(總糖含量)測(cè)定采用蒽酮顯色比色 法。糖類化合物在非氧化條件下受各種強(qiáng)無(wú)機(jī)酸作 用可發(fā)生脫水反應(yīng)，分解成單糖組合，單糖組合受濃 硫酸作用時(shí)轉(zhuǎn)變成糠醛或羥甲基糠醛。這些雜環(huán)醛 類化合物與蒽酮反應(yīng)生成各種有色的縮合產(chǎn)物?？s 合產(chǎn)物溶液的色度與原試樣含糖量成正比。用紫外 /可見(jiàn)光分光光度計(jì)在波長(zhǎng)625 nm處測(cè)定反應(yīng)產(chǎn) 物溶液的透光率，根據(jù)透光率-糖濃度標(biāo)準(zhǔn)曲線便可 求出液樣的含糖量。

 

表4列出用含糖量為0.48 kg/m3(40 pptg)的 壓裂液和不同類型巖樣所作的流動(dòng)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中所取 液樣的含糖量分析結(jié)果。第一和第二個(gè)流出液樣的 含糖量約為0.24 kg/m3,說(shuō)明基巖對(duì)壓裂液中的聚 合物(瓜爾膠，CMHPG及HPG)有相當(dāng)強(qiáng)的過(guò)濾作 用。其中有兩個(gè)巖樣在沖洗時(shí)，流出液的含糖量降 至0.012 kg/cm3以下或更低，但巖樣確已受到傷害 (見(jiàn)3.3節(jié)）。用LSE處理液處理后，流出液含糖量 進(jìn)一步下降，聚合物傷害被消除。

 

表4含糖量分析結(jié)果液樣不同類型巖樣流出液含糖量/kg mD-3特滲特滲特滲可滲低滲壓裂液0480.480.480.480.48流出液樣10.229026902230.2760.345流出液樣202230.1980.2400.1940.028 8沖洗液樣10.09120.080 40.019 20.114—#沖洗液樣20.010 80.018 00.019 20.033 6—#沖洗液樣30 004 80.008 40.012 00.048 0—#24 E樣 48 E樣0.012 00.019 20.012 00.012 0——#96 E樣0 009 60.009 60.0012—#LSE處理樣10 004 80.003 60.009 60.010 80.008 4LSE處理樣20.006 00.009 60.006 00.007 20.005 0#低于可檢測(cè)量。

 

因此可以說(shuō)壓裂后產(chǎn)出液含糖量大于0.012 kg/m3(1 pptg)、壓裂液返排量少于80%且與同一產(chǎn) 層的鄰井相比產(chǎn)量低于期望值的任意井，都可能成 為進(jìn)行特異酶處理的候選井。

 

3.5分子量分布測(cè)定對(duì)巖心流動(dòng)實(shí)驗(yàn)和傳導(dǎo)性測(cè)試過(guò)程中采集到的 所有液樣都測(cè)定了分子量分布。分子量分布采用超 濾分子量截止技術(shù)測(cè)定。在離心作用下使一定量的 溶液濾過(guò)半滲透膜，尺寸太大不能通過(guò)濾膜的聚合 物降解產(chǎn)物被截留在過(guò)濾膜面上，用稱量法測(cè)定其 質(zhì)量。所使用的過(guò)濾膜是標(biāo)準(zhǔn)的微孔超級(jí)無(wú)氯過(guò)濾 膜，可用來(lái)分離分子量為1 200 k、300 k、100 k、30 k、10 k和5 k的聚合物降解產(chǎn)物。由測(cè)得的各級(jí)分 的質(zhì)量和質(zhì)量百分率得到該聚合物降解產(chǎn)物的分子 量分布。

 

3.6傳導(dǎo)性測(cè)試瓜爾膠壓裂液傷害在加砂水力壓裂中最常見(jiàn)。 在此用傳導(dǎo)性測(cè)試方法評(píng)價(jià)瓜爾膠特異酶清除瓜爾 膠傷害的效果作為例子。傳導(dǎo)性測(cè)試中使用改進(jìn)型 API傳導(dǎo)性測(cè)試巖心夾持器，巖心夾持器中兩塊俄 亥俄砂巖板樣之間填充67mL水力壓裂液和20/40 目的支撐劑，支撐劑填充密度為9.77 kg/m2(2.0磅 /英尺2)。施加預(yù)定圍壓，將回壓保持在3.45 MPa (500 Psi)，在此條件下模擬壓裂液的濾失情況。將 夾持器加熱到所需溫度（為了模擬最嚴(yán)重的濾餅傷 害情況，壓裂液中未加破膠劑），在該圍壓下關(guān)閉巖 心夾持器18小時(shí)，使壓裂液發(fā)生熱降解。18小時(shí) 后用2%的KC1溶液模擬壓裂液的返排情況，使流 過(guò)支撐劑充填層的溶液形成穩(wěn)流，測(cè)量巖心夾持器 上3個(gè)孔口之間的壓差或壓降，使用線性電位計(jì)測(cè) 量支撐劑充填層的寬度。

 

根據(jù)這些測(cè)量數(shù)據(jù)計(jì)算壓裂液處理后的滲透 率，對(duì)比未用壓裂液處理的凈支撐劑充填層的滲透 率，得到壓裂液處理后滲透率百分率。凈支撐劑充 填層的滲透率是已知的或可計(jì)算的。

 

然后向巖心夾持器注入特異酶處理液，清除瓜 爾膠聚合物傷害，注入完成后將巖心夾持器關(guān)閉24 小時(shí)。所注入的特異酶處理液體積是凈支撐劑充填 層孔隙體積的兩倍。該處理液為水基溶液，內(nèi)含 KC1聚合物特異酶破膠劑、鐵離子控制劑、表面活 性劑和發(fā)泡劑。此后再次使2%的KC1溶液以穩(wěn)定 的流量流過(guò)支撐劑充填層，測(cè)量巖心夾持器上3個(gè) 孔口之間的壓差，分時(shí)間段收集排出液樣，計(jì)算特異 酶處理后支撐劑充填層的滲透率。

 

測(cè)試結(jié)果(見(jiàn)表5)表明瓜爾膠特異酶可清除瓜 爾膠聚合物傷害。無(wú)論是哪種衍生物（瓜爾膠、 HPG或CMHPG)或交聯(lián)劑的類型，用瓜爾膠特異 酶進(jìn)行處理都可成功地清除地層中瓜爾膠聚合物的 傷害。

 

表5導(dǎo)流能力恢復(fù)情況壓裂液體系導(dǎo)流能力/%溫度圍壓壓裂液特異酶處理后處理后lh2h3h瓜爾膠/硼82.26.90369096瓜爾膠/硼121.141.43285CMHPG/鋯82"26"90168993CMHPG/鋯121"141"42189HPG/鋯鈦82"26.90318892在82.2?下所作的標(biāo)準(zhǔn)API傳導(dǎo)性測(cè)試還表 明滲透性較好的支撐劑充填層受瓜爾膠溶液的傷害 較為嚴(yán)重，但經(jīng)瓜爾膠特異酶處理后滲透率的恢復(fù) 也較好。

 

4 LSE破膠技術(shù)的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用[1，3,5]4.1選井注意事項(xiàng)[1]為了確定某口壓裂后不能按預(yù)期水平生產(chǎn)的井 是否需要進(jìn)行LSE處理，決策過(guò)程中應(yīng)作以下幾方 面的考慮。

 

(1)根據(jù)測(cè)井資料和進(jìn)行過(guò)類似壓裂處理的鄰 井的經(jīng)驗(yàn)對(duì)壓裂后的儲(chǔ)層進(jìn)行合理的產(chǎn)量預(yù)測(cè)，確 定目標(biāo)井是否發(fā)生了聚合物傷害而不能達(dá)到預(yù)期的 生產(chǎn)水平。

 

(2)考慮目標(biāo)井壓裂處理前、后的產(chǎn)量，并與鄰 井或其它實(shí)施過(guò)類似處理的井加以比較。若目標(biāo)井 的產(chǎn)量大大低于鄰井，壓裂液的返排程度和返排量 又很低，說(shuō)明地層中確實(shí)殘留有聚合物，就可選擇 LSE處理。

 

(3)對(duì)壓裂處理設(shè)計(jì)及其實(shí)施過(guò)程予以評(píng)價(jià)，產(chǎn) 品質(zhì)量、壓裂液體系類型及壓裂施工的制約因素、壓 裂液與儲(chǔ)層的配伍性、破膠劑類型和用量及支撐劑 的充填情況等等都是重要的信息，其中任何一項(xiàng)有 問(wèn)題都可能導(dǎo)致聚合物傷害，使產(chǎn)能下降。

 

(4)對(duì)目標(biāo)井壓裂后的返排液進(jìn)行一系列分析 測(cè)試，包括含糖量分析、分子量分布測(cè)定，返出液粘 度、pH值及細(xì)菌含量測(cè)定。若壓裂處理液中使用酶 破膠劑，還應(yīng)檢測(cè)酶是否具有活性。

 

4.2LSE技術(shù)的實(shí)施要點(diǎn)[1,3]為了成功地應(yīng)用糖甙鍵特異酶處理技術(shù)，施工 設(shè)計(jì)中既要考慮酶處理液的化學(xué)因素又要考慮施工 因素，即達(dá)到特異酶處理液的化學(xué)性質(zhì)與注入工藝 的適當(dāng)匹配。為了清除支撐劑充填層和地層中未能 充分破膠的壓裂液，酶處理液的注入壓力不能超過(guò) 壓裂施工時(shí)的破裂壓力，否則，支撐劑就可能被擠出 生產(chǎn)層；酶處理液體積至少應(yīng)是計(jì)算的支撐劑充填 層孔隙體積的兩倍;另外，酶處理液的反應(yīng)速度必須 加以控制，以便處理液最大程度地滲入地層，盡可能 多地解除聚合物傷害。反應(yīng)速度過(guò)快時(shí)，在充分滲 入之前近井筒的濾餅會(huì)被降解，可能引起漏失。使 用酶處理液起泡技術(shù)可促進(jìn)酶處理液的滲入和轉(zhuǎn) 向。為了使酶能充分降解聚合物，注入完成后需關(guān) 井一定時(shí)間，視所用酶的濃度和井下溫度，一般可關(guān) 井12!24小時(shí)。

 

4.3實(shí)例研究1[1]美國(guó)Matagord地區(qū)的一口井有上、下兩個(gè)砂巖 地層，該地區(qū)的井底靜溫146.1-。該井在下砂巖 層(0.01 "m2)單層完井，上部砂巖層（約0.05 "m2) 處于選擇狀態(tài)。最初投產(chǎn)時(shí)該井下砂巖層初始產(chǎn)量 為產(chǎn)氣53.8 X 1〇4 m3/d( 19百萬(wàn)英尺3/日），產(chǎn)凝析 油 30.7m3/d( 193 桶/ 日），產(chǎn)水 10.8 m3/d(68 桶/ 日），自噴油壓為27.58 MPdUOO psi);—個(gè)月后產(chǎn) 量下降至產(chǎn)氣46.4 X 1〇4 m3/d(16.4百萬(wàn)英尺3/ 日），產(chǎn)凝析油16.2 m3/d(165桶/日），產(chǎn)水10.3 m3/d(65桶/日），自噴油壓降為22.62 MPd(3 28. P9)。此時(shí)射開上部砂巖層，用硼凍膠壓裂液對(duì)兩 個(gè)層位進(jìn)行了壓裂，但上部砂巖層壓裂完井后卻無(wú) 井流。本指望多增加一個(gè)層位可將該井的產(chǎn)氣量提 高到 70.8X 1〇4~99.1 X 1〇4 m3/d(25~35 百萬(wàn)英 尺/日），但產(chǎn)氣量?jī)H為52.4 m3/d(18.5百萬(wàn)英 尺/日），而自噴油壓僅為22.34 MPa(3 240 Psi)。

 

將返排液樣送到化驗(yàn)室進(jìn)行分析，未發(fā)現(xiàn)含有 糖類化合物。這是一個(gè)極好的例子，充分說(shuō)明只檢 測(cè)返排液含糖量不能確定一口井是否發(fā)生了聚合物 傷害。授權(quán)進(jìn)行了進(jìn)一步分析，測(cè)井結(jié)果表明上部 層位僅有頂部的1.83!2.44 m井段有產(chǎn)量。與下 部層位封隔開后，上部層位僅產(chǎn)氣22.7 X 1〇4 m3/d (8百萬(wàn)英尺/日），產(chǎn)凝析油14.2m3/d(89桶/日）， 產(chǎn)水43萬(wàn)方數(shù)據(jù)d d 275桶/日），自噴油壓為22,23 MPd(3 225 Psi)。

 

井底靜溫高達(dá)146.1-，盡管許多人士懷疑處 理能否成功，仍對(duì)上部層位進(jìn)行了 LSE處理。處理 后上部層位的初始產(chǎn)量提高到產(chǎn)氣ffi.6 X 104 m3/d (22.1百萬(wàn)英尺/日），產(chǎn)凝析油28.6m3/d(180桶/ 日），產(chǎn)水82. 7 m3/d ( 520桶/日），自噴油壓為 21.47 MPd(3 114 Psi)，與處理前的 22.7X104 m3/d 8百萬(wàn)英尺/日）相比，上部層位產(chǎn)氣量增加了 275%。上下兩層的初期總產(chǎn)量達(dá)到產(chǎn)氣77.6 X 104m3/d(25.3百萬(wàn)英尺/日），產(chǎn)凝析油35.5m3/d (223桶/日），產(chǎn)水40.9 m3/d(507桶/日），自噴油 壓為20.69 MPd(3 000 Psi)，兩層的總產(chǎn)量提高了 40%。而鄰井的平均產(chǎn)氣量?jī)H為42 . 5 X 104 m3/d (15百萬(wàn)英尺/日）。

 

4.4實(shí)例研究2[1,3]德克薩斯Crocket縣有一口 Canyon砂巖井，該 井最初曾用瓜爾膠硼凍膠壓裂液和過(guò)硫酸銨破膠劑 進(jìn)行過(guò)壓裂處理，射孔井段1898.9! 1983.77 m，井 底靜溫71.1-，產(chǎn)層滲透率0.000 1 "m2。當(dāng)時(shí)該 井的產(chǎn)量?jī)H是鄰井的一半，返排液樣中有聚合物降 解產(chǎn)物。

 

用792 4 m3(純度75%)氮?dú)廨o助的18.93 m3 LSE處理液處理該井。處理壓力23. 4 MPa (3 400 Psi)，低于最初的壓裂施工壓力（26.2 MPa 即3 800 Psi)。處理液以1.59 m3/min的總排量通 過(guò)118.8mm(4$英寸)套管泵入。

 

壓裂之前該井產(chǎn)氣量為1.56X106 m3/d(55百 萬(wàn)英尺/日），壓裂后僅為2.40X106m3/d(85百萬(wàn) 英尺/日）。實(shí)施LSE處理后一個(gè)月時(shí)，該井產(chǎn)氣 量升為3.82xl06m3/d(135百萬(wàn)英尺3/日），9個(gè)月 后產(chǎn)量仍在上升，最后穩(wěn)定在7.22X10m3/d(255 百萬(wàn)英尺/日），幾乎是壓裂后產(chǎn)量的3倍。與鄰井 4.50X106 m3/d(160百萬(wàn)英尺/日）的平均產(chǎn)量相 比增產(chǎn)顯著。

 

4.5實(shí)例研究3[5]Grayburg-Jackson油田位于新墨西哥東南，有 381 口生產(chǎn)井，產(chǎn)層是Grayburg和San Andres地 層，深度在823~1 127 m。Grayburg地層的平均孔 隙度為7.2%，平均滲透率為0.000 81 "m2,而San Andes地層的平均孔隙度為7.5%，平均滲透率為0.000 28 "m2。該油田的生產(chǎn)井投產(chǎn)時(shí)需進(jìn)行壓裂 改造才能獲得足夠的產(chǎn)量。

 

該油田米用炮眼直徑為10.16mm(0. 40英寸） 的限流法射孔技術(shù)完井，水力壓裂改造中使用的是 水基瓜爾膠壓裂液，交聯(lián)劑是硼酸鹽。在該油田5 年的開發(fā)過(guò)程中，不斷嘗試過(guò)硼酸鹽交聯(lián)劑和各種 破膠劑的不同組合，以改善壓裂液的性能、最大限度 地提高處理井的產(chǎn)量。先后使用過(guò)過(guò)硫酸鹽氧化破 膠劑、常規(guī)高pH值酶破膠劑，最后決定采用瓜爾膠 特異酶破膠劑，并將傳統(tǒng)的單硼酸鹽高pH值交聯(lián) 瓜爾膠壓裂液改為有機(jī)硼酸鹽高PH值交聯(lián)瓜爾膠 壓裂液。

 

實(shí)際應(yīng)用情況表明，使用瓜爾膠特異酶破膠劑 和有機(jī)硼酸鹽瓜爾膠壓裂處理的61 口井的產(chǎn)量，比 使用單硼酸鹽交聯(lián)壓裂液和非特異酶破膠劑壓裂處 理的59 口井的產(chǎn)量明顯提高，初始產(chǎn)量大約高 75%，90天累積產(chǎn)量高19%，每英尺有效厚度的初 始產(chǎn)量高158%。

 

此例說(shuō)明聚合物特異酶破膠技術(shù)除可用來(lái)清除 以往水力壓裂時(shí)殘留的聚合物傷害外，還可直接添 加到壓裂液中，使壓裂液充分降解，更易返排，從而 明顯提高被處理井的產(chǎn)量。

轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明：山東東達(dá)生物化工有限公司（http://www.wabctvpresents.com/)，是專業(yè)的瓜爾膠和瓜爾豆膠生產(chǎn)廠家，專業(yè)生產(chǎn)瓜爾膠和瓜爾豆膠。擁有雄厚的技術(shù)力量，先進(jìn)的生產(chǎn)工藝和設(shè)備。山東東達(dá)生物化工有限公司全體員工為海內(nèi)外用戶提供高技術(shù),高性能，高質(zhì)量的瓜爾膠和瓜爾豆膠產(chǎn)品。熱忱歡迎國(guó)內(nèi)外廣大客戶合作共贏。