(延長油田股份有限公司開發(fā)部，陜西 延安716000）

延長油田是典型的低滲透油田，在壓裂過程中使用的過硫酸銨屬于氧化型破膠劑，其價格便宜，現(xiàn)場應用方便，但存在如下不足：①反應時間及其活性主要依賴于溫度，溫度低于50℃時反應很慢，必需添加激活劑；高于93℃時分解很快，反應不能控制。②糖苷鍵的氧化斷裂具有隨機性，瓜爾膠不能完全降解，約有20%的相對分子質量大于2．0×106的聚合物基本上不降解[1]。③持續(xù)破膠時間短。為此，開發(fā)出適于低滲透油田的生物酶破膠劑SH-2。下面，筆者針對該研究區(qū)油藏儲層特點進行了生物酶破膠劑SH-2的研究。

1 生物酶破膠機理

油田壓裂所用稠化劑均為瓜爾膠，其化學本質為半乳甘露聚糖，其結構主鏈是以β-1，4-糖苷鍵連接而成的甘露聚糖，側鏈是以α-1，6-糖苷鍵連接而成的半乳甘露聚糖，分子中甘露糖與半乳糖的比例為2∶1(見圖1）。

圖1 瓜爾膠分子結構

生物酶分子結合于主鏈上的β-1，4-糖苷鍵，酶分子與糖苷鍵構象互補，酶分子結合上去降低該鍵的活化能，使之更易斷裂，斷裂后酶分子從主鏈上脫離下，以同樣的方式結合下一個鍵，如此往復直至將底物降解為單分子物質。該酶具有高效性，能在短時間內以較低濃度將大量瓜膠底物徹底降解，且可通過控制酶濃度在作業(yè)時間一定的情況下來控制破膠，其作用機理如圖2所示[2]。

圖2 生物酶作用機理

2 室內性能評價

2．1 活力評價

延長油田延長組儲層使用的壓裂液的適用條件為溫度30～50℃、pH8～9，在該條件下對生物酶破膠劑SH-2進行活力評價，若生物酶活力單位達到3000（IU／L×103）以上，則認為生物酶活性不受影響。將該生物酶適用的pH值范圍可擴大到6～10（見表1）、溫度范圍可擴大到30～70℃(見表2），0%～10%的KCl溶液(礦化度100000mg／L）（見表3）。結果表明，改變pH、溫度和礦化度后生物酶酶活力單位均在3000以上，其活性不受影響。

表1 生物酶破膠劑SH-2適用pH值范圍

表2 生物酶破膠劑SH-2適用溫度范圍

2．2 破膠程度

破膠程度是評價破膠劑的重要指標之一，一般通過破膠液殘渣含量來表征，此外，還可通過測量破膠液含糖量及其中多糖聚合物相對分子質量來評價。壓裂液破膠程度越大，破膠越徹底，則越容易返排，對地層傷害越小。

表3 生物酶破膠劑SH-2耐鹽度試驗結果

根據(jù)延長油田志丹油區(qū)井深及地溫情況，試驗溫度設定為40℃，生物酶破膠劑SH-2濃度分別選取40、50、60及100mg／L，檢測生物酶破膠情況，并與目前現(xiàn)場使用APS破膠情況進行對比。試驗結果如表4所示。由表4可知，氧化型破膠劑過硫酸銨在30min內基液粘度已經降到35．6mPa·s，無法滿足生產施工所需的50mPa·s（最終破膠粘度）的攜砂要求。如果減少過硫酸銨使用濃度，雖然可以滿足攜砂要求，但不能達到最終破膠粘度，而生物酶破膠劑SH-2在一定濃度范圍(40～60mg／L）內，在30min左右時，基液粘度達到76．4mPa·s，滿足施工所需的最終破膠粘度的攜砂要求；在120min后，基液粘度為3．6mPa·s，又能實現(xiàn)完全破膠。

表4 生物酶破膠劑SH-2與過硫酸銨破膠程度對比

2．3 殘渣含量

壓裂液殘渣是植物膠水不溶物、未完全破膠水化的壓裂液及壓裂液添加劑中的雜質共同組成的。殘渣含量越低，壓裂液對地層傷害越小。與氧化型破膠劑過硫酸銨對比，在生物酶破膠劑SH-2作用下，壓裂液破膠液殘渣含量較低，對儲層的傷害較輕(見表5）。

2．4 破膠液巖心傷害試驗

按照石油天然氣行業(yè)標準SY／T 5107-2005《水基壓裂液性能評價方法》，測定壓裂液破膠液對巖心油相(煤油）滲透率的傷害率。用生物酶破膠劑SH-2作破膠劑時，壓裂液破膠液對巖心的傷害比氧化型破膠劑過硫酸銨低，傷害率在20%以下(見表6）。

表5 破膠后殘余液中殘渣含量的對比

表6 壓裂液破膠液巖心傷害測試結果

3 現(xiàn)場試驗

延長油田志丹油區(qū)的油井埋深1200～1600m，平均孔隙度10．1%，滲透率小于3×10-3μm2。生物酶破膠劑SH-2在前置液階段開始注入，以鍥型加入，實現(xiàn)壓裂液徹底破膠返排，共進行了10井次壓裂液生物酶破膠試驗。油井壓裂施工中單井最高加砂40m3，壓裂施工順利，壓力平穩(wěn)，返排液粘度在3mPa·s以下，返排率在65%以上，累計增油421．9t。

4 結 語

生物酶破膠劑SH-2針對特定化學鍵裂解(水解），可將多糖聚合物降解至不可還原的水溶性單糖，從而大大減少殘渣傷害。該酶可以作為高專屬性水解酶作用于半乳甘露聚糖，對瓜爾膠破膠作用具有溫度范圍廣、耐鹽、耐酸堿和使用安全可靠的特點?，F(xiàn)場應用表明，生物酶破膠劑SH-2在延長油田志丹油區(qū)使用效果明顯，壓裂后壓裂液返排及時，儲層傷害小，對增加油井液量和油量具有良好作用。

[1]李明志，王勇．聚合物降解產物傷害與糖甙鍵特異酶破膠技術 [J]．油田化學，2002，19（1）：89-96．

[2]丁紹卿，郭和坤．應用核磁共振技術研究壓裂液傷害機理 [J]．鉆井液與完井液，2006，23（3）：60-62．