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聚合物降解产物伤害与糖甙键特异酶破胶技术

发布日期:2015-05-05 20:44:30
水基冻胶压裂液
钻井、完井和增产处理中选用的多糖类聚合物水基冻胶压裂液具有可增稠、可输送支撑剂、可悬浮、可控制滤失及 可进行层间隔离的特性,但在作业完成之后难降解, 往往会造成聚合物伤害。水力压裂是发生大量聚合 物伤害的作业之一。水力压裂液中的聚合物不能充 分降解,对支撑剂充填层的导流能力及地层的原始 渗透率可造成伤害,导致被处理井产能大幅度下降。 大分子量的聚合物裂解产物和未分解的滤饼是聚合 物伤害的两种主要形式。在不同地层原始渗透率和 不同压裂液效率条件下所作的研究表明,滤饼中多 糖浓度比原配制压裂液中多糖浓度高10!25倍以 上。
 
因此,要提高油气井产能,显然应当以最有效的 手段减少或消除多糖类聚合物伤害。
 
1 聚合物裂解产物伤害及清除技术 Q,2]! 1聚合物裂解产物伤害[1]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。通常通过观察返排液的粘度来判断 聚合物降解与否,只要地面返排液粘度很低,就认为 冻胶已充分破解。近几年来已改变了以粘度表示破 胶程度的理念即要求返排液的粘度至少低于5 mPa ?s才视为已破胶。
 
以水力压裂为例,返排液的粘度很低虽然表明 冻胶已破解,但不一定说明裂缝中的压裂液已返排 干净,裂缝的导流能力已提高。例如,使用氧化破胶 剂在71F将瓜尔胶冻胶破胶至粘度为3 mPa_s,返 排液中聚合物的平均分子量范围为2.5X105!5.0 X105,有约20%的聚合物基本上未降解,其分子量 大于2.0X106。另外,冻胶破解后产生的不溶性聚 合物降解产物,自冻胶破解液中析出,虽可使返排液的粘度下降,却会伤害支撑剂充填层和地层渗透率。
 
Almond等人曾观察到破胶后的瓜尔胶压裂液 可导致孔隙介质的流动能力大大下降;破胶温度或 破胶机理是决定流动能力下降程度的重要因素。 Volk和Gall等人运用粒子筛析色谱法对破胶后压 裂液中聚合物的分子尺寸进行了研究,结果表明:冻 胶破胶液粘度下降未能确保压裂液全部返出,破胶 液中含有大量的部分降解产物,足以伤害和限制裂 缝的渗透率。另外,研究分子量分布不同的各种已 破胶压裂液对地层渗透率的影响时发现:各种已破 胶压裂液对不同基岩渗透率造成的伤害不尽相同, 地层基岩原始渗透率越大,聚合物降解产物对地层 的伤害程度越严重。
 
! 2聚合物降解产物伤害清除技术[2]为了提高生产井的产能,国内外石油与天然工业曾使用各种方法消除聚合物造成的伤害。过去 在清除作业中使用的无非是强酸或氧化剂。这类常 规处理剂的非专一性化学反应特性限制了它们的推 广应用。有些地层为酸敏地层,与酸反应产物不配 伍就可能发生伤害,同时管件也可能受到酸的腐蚀。 因此以前使用的伤害清除技术不是专门针对聚合物 伤害的。
 
另外一种清除聚合物伤害的商业化处理液是氟 化物离子、沉淀抑制剂和各种氧化盐的复合物(包括 过硫酸铵和过硼酸钠)。在低温条件下需要用活化 剂来激活处理液中的氧化剂。该处理液中的氟化物 离子活性极大,可与大多数金属和许多非金属离子 反应。游离状态的氟化物离子可与油管金属反应, 也可与地层中的钙离子反应生成氟化钙而从水溶液 中沉淀,从而对产层造成伤害。另外,各种氧化剂和 各种酸的效力有限,在井下发生的许多不同性质的 激烈反应过程中可能先被消耗,因而部分失去降解 聚合物的能力。
 
生物技术领域的成就已为油气开采工业作出了 重大的贡献,酶作为低温破胶剂已使用多年。以往 的酶制品是几种不同的非离析酶的混合物,没有特 异性,用于压裂液破胶时可产生尺寸和伤害趋势变 化范围很大的聚合物降解产物。
 
近几年来生物技术领域研制的特异性复合酶, 能提高对多糖聚合物的降解率。该项新技术利用对 特定键的裂解(水解)具有特异性的复合酶使聚合物 水解成尽可能小的分子,交联剂及多糖聚合物类型 都不影响特异性酶对目标聚合物的最终降解幅度。 这种酶的英文名为 polymeric linkage-spesific enzymes, 8。下文中由于主要涉及的是多糖 聚合物的糖甙键,故将这种基质特异性酶称为糖甙 键特异酶。这种基质特异酶可将多糖聚合物降解至 不可还原的单糖和二糖,从而大大减少聚合物伤害。 与酸化和氧化处理不同,新型特异性酶体系除与目 标多糖聚合物反应外,不与其它物质反应。特异性 酶具有一种独特的性能,在其引发的反应过程中不 改变本身的结构,还能以超常的速度催化起始反应。
 
对比研究了各种破胶剂对交联和非交联瓜尔胶 的降解效率,普通酶破胶剂比氧化剂和活性氧化剂 破胶剂能更有效地降低瓜尔胶的分子量;而糖甙键 特异酶破胶剂的性能更优于普通酶破胶剂和氧化破 胶剂。特异性酶制品对环境无损害,已广泛应用到 修井和完井作业中,以促进聚合物的降解,清除残余 聚合物造成的伤害。
 
2LSE降解机理[3]业内以往常用的酶破胶剂都是非特异性酶基质 混合物,只能随机分解多糖聚合物,使多糖聚合物部 分降解,生成短链多糖和少量的单糖和二糖。短链 多糖可交联,相对来讲不易溶解,可引起渗透率的严 重伤害。例如,若在瓜尔胶的甘露糖主链被甘露糖 酶降解之前,半乳糖支链从甘露糖主链上脱下,瓜尔 胶甘露糖主链就变得不溶。这印证了“一把钥匙配 一把锁”的作用原理。聚合物糖甙键(“锁” 一旦被 非特异性酶或氧化剂所转化,原用的破胶剂“钥 匙”就很难将其进一步分解。
 
新型特异性酶体系为多糖聚合物糖甙键特异性 水解酶,遵循的是“一把钥匙配一把锁”原理,只分解 多糖聚合物结构中特定的糖甙键,可将聚合物降解 为非还原性的单糖和二糖。
 
现已研制出可用来消除压裂、砾石充填或修井 作业中产生的纤维素、瓜尔胶及淀粉等多糖聚合物 残渣伤害的复合酶。根据对目标聚合物链中特定糖 甙键的分解能力,研究和优选出了适用于各个具体 聚合物的特异性酶体系。每种聚合物糖甙键特异性 酶的特性取决于发酵过程的环境条件。其作用机理 简要分述如下。
 
2. 1纤维素糖甙键特异酶降解机理纤维素是一种直链多糖聚合物,由1,4-2〇-糖 甙键将萄糖基连接在一起。1,4!糖甙键环内水解 酶可有效地分解纤维素,生成约80%的单糖和20%的二糖。发生的化学反应是纤维素中1,4-#D-糖甙 键的环内水解反应。添加某种$键环外水解酶例 如一种#D-糖甙葡糖水解酶(纤二糖酶),可分解末 端的非还原性卩-D-葡萄糖基,将剩余的20%二糖分 解成单糖。该机理简示于图1中。
 
木聚糖环内、环外水解酶也可有效地分解纤维素。木糖中的1,4-#糖甙键与纤维素中的类似,所 使用的复合酶是1,4-#木聚糖环内分解酶和1,4-# 木糖环外分解酶的组合(木二糖酶或#木糖甙酶)。
 
纤维素糖甙键特异酶的性能见图4和图5。
 
2.2瓜尔胶糖甙键特异酶降解机理1,4-?甙键特异酶万方数据瓜尔胶属于半乳甘露聚糖类,所用瓜尔胶分子主链由i,4!-糖甙键将£)-甘露糖单兀连接而成,_D- 半乳糖取代基通过1,6"-糖甙键接在甘露糖主链 上,沿甘露糖主链随机分布,半乳糖与甘露糖单元之 比约为1:2。
 
半乳甘露聚糖特异复合酶可有效地水解半乳甘 露聚糖,它由两种'键水解酶组合而成,两种酶的 降解机理示于图2中。第一种'键水解酶是"半 乳糖甙酶(蜜二糖酶),专门作用于半乳糖取代基,可 用来水解末端的非还原性-I-半乳糖甙键。第二 种'键水解酶过去常用来分解瓜尔胶分子,在此专 门作用于甘露糖主链,这种水解酶被称作1,4 -卩-甘 露聚糖环内水解酶(甘露糖1,4-!甘露糖甙环内水 解酶),可随机水解1,4!-D-甘露糖甙键。半乳甘露 聚糖特异酶的降解性能见图4和图5。
 
2.3淀粉糖甙键特异酶降解机理淀粉有许多种类,但业内普遍采用的是非衍生 淀粉(简单淀粉)。钻井、完井及修井作业中通常使 用简单淀粉作为防滤剂,因此可能产生淀粉伤害,有 几种特异酶可有效地分解此类淀粉伤害。简单淀粉 是由两种聚合物混合而成的,一种是直链淀粉,即直 链型1,4"-D-葡萄糖;另一种是支链淀汾,即支链 型I-葡萄糖,连接键大多数为1,4"-I-糖甙键和约 4%的1,6"-I-糖甙键。使用最广泛的淀粉糖甙键 特异酶当属"O-糖甙键环内水解酶及"O-糖甙键 环外水解酶,例如"淀粉酶,淀粉酶及糖甙淀粉酶 (1,4"-糖甙键环外水解酶)。
 
"O-糖甙键环内水解酶与淀粉发生反应,环内 水解多糖(含3个以上1,4-"键的I-葡糖单元)内 的1,4"-万-糖甙键。因此,这类糖甙键环内水 图5各种特异性复合酶溶液的pH_活性关系解酶专用于淀粉,其水解反应可从分子链的非还原 端除去连续的麦芽糖单元。有些淀粉环外特异酶不 仅可顺序从分子链的末端水解由1,4-糖甙键连接 的"I单元,而且当按顺序下一个键是1,4-糖甙键 时也可水解1,6--I-糖甙键。
 
配套使用这类特异酶降解淀粉产生的大部分是 单糖,如图3所示。最适用于降解淀粉的特异酶性 能见图4和图5。
 
3 LSE性能测试及结果[1,3,4]3.1岩样特性[1,]实验用不同渗透率范围的岩样矿物成份见表1。用标准波义耳定律双光电管孔隙仪测量岩样的 孔孔隙度,在2.76MPa(400 psi)的围压下使干氮气流 过岩样,测量岩样的干氮气渗透率,结果列于表2。
 
表1 实验岩样的矿物成份~主要矿物~伊蒙混层!高岭石~绿泥石~石英石~长石 质量分数 / %0#20#50#3 80#95 0#6! 80%伊利石层920%蒙脱石膨胀层。
 
表2实验岩样的平均孔隙度和平均渗透率类型孔隙度/%氮气渗透率/$m2特渗1513可渗17.4#24.40.22#0.50低渗7#17.20.01范围15#240.003#1.9743.2实验用冻胶压裂液[1,]使用的冻胶压裂液有瓜尔胶、羧甲基羟丙基瓜 尔胶(CMHPG)及羟丙基瓜尔胶(HPG)压裂液,聚 合物浓度为0.48kg/m3[40pptg(磅/千加仑)],使 用的交联剂有锆交联剂和硼交联剂,压裂液PH值 范围为4.5~9.6。
 
所用破胶剂都是瓜尔胶糖甙键特异酶,用量为0.001m3/m3(1加仑/千加仑);以普通酶破胶剂和 过硫酸铵氧化破胶剂作对比,普通酶破胶剂用量为0.0018kg/m3(0.15pptg);过硫酸铵用量为 0.003 kg/m3(0.25pptg)。破胶剂的加入速度保持恒定, 确保聚合物降解产物分子量分布基本均匀。
 
用去离子水或2%的KC1盐水配制聚合物溶 液,每批1升,分成250 mL的小份。按规定用量将 破胶剂加入3小份中,第四小份留作空白。在所有 溶液中加入交联剂和适当的添加剂。配好的压裂液 立即使用,其中两份分别注入各对岩心,第三份用来 进行传导性测试。
 
3.3岩心流动实验从低渗、可渗和特渗岩心段上各并排钻取一对 长 50.8径 25.4 mm清洗干净,用含互溶剂和强亲水表面活性剂的氯化 铵溶液浸泡。将每对岩样装在橡胶套中,用13.79 MPa(2000 Psi)的围压封闭。从任意方向连续注入 合成油或KC1溶液,直到呈现稳态流动(敁/ck !
 
0)。分别从相反的方向注入已分配好的压裂液,注 入过程中分别收集经过各岩样流出的液相,用于分 析含糖量和分子量分布。注入压裂液后将实验装置 关闭一夜,使压裂液冻胶破胶,然后冲洗出岩样中残 留的聚合物,采集几份液样。再次以任意方向建立 流动直至稳流,测定形成的渗透率伤害。
 
在每对岩样中取一个破开,用电子扫描显微镜 观察,发现有一些聚合物附着在石英颗粒围成的孔 隙壁上,有一些附着在粘土矿物上。高岭土上无合 适的附着点。孔喉因聚合物聚积完全堵塞,有些孔 隙被聚合物微丝桥堵。
 
在另一个渗透率受到伤害的岩样中注入糖甙键 特异酶处理液,关闭流程,放置过夜。之后以任意流 向恢复流动直至出现稳流。在压裂液注入后和特异 酶处理后等待出现稳流的过程中定时(8、28、48、72、 96和120小时)米集液样,以便分析含糖量和分子 量分布。最后拆下岩心夹持器,烘干岩样,用电子扫 描显微镜进行检验,发现残留聚合物的尺寸已缩小 到直径小于1微米,孔隙和孔喉均洁净无污染。
 
表3给出了一部分流动实验的结果。由表中的 数据可以看出,特异酶处理后的低渗岩样伤害程度 最为严重,而可渗、特渗及特低渗岩样的渗透率则完 全或接近完全恢复原始值。这一实验中特低渗岩样使用了低pH压裂液,而其他岩样则使用pH>9的压裂液。
 
表3岩心流动实验结果渗透率/"K2渗透率变化/%岩样类型原始值压裂液伤害后特异酶处理后低渗0.0320.0110"027-16可渗0.1850"0900"1850特渗1.901"301"900可渗0"1220"0480"118-3特低渗0"00340.002 70.003 3-33.4含糖量分析液样含糖量(总糖含量)测定采用蒽酮显色比色 法。糖类化合物在非氧化条件下受各种强无机酸作 用可发生脱水反应,分解成单糖组合,单糖组合受浓 硫酸作用时转变成糠醛或羟甲基糠醛。这些杂环醛 类化合物与蒽酮反应生成各种有色的缩合产物。缩 合产物溶液的色度与原试样含糖量成正比。用紫外 /可见光分光光度计在波长625 nm处测定反应产 物溶液的透光率,根据透光率-糖浓度标准曲线便可 求出液样的含糖量。
 
表4列出用含糖量为0.48 kg/m3(40 pptg)的 压裂液和不同类型岩样所作的流动实验过程中所取 液样的含糖量分析结果。第一和第二个流出液样的 含糖量约为0.24 kg/m3,说明基岩对压裂液中的聚 合物(瓜尔胶,CMHPG及HPG)有相当强的过滤作 用。其中有两个岩样在冲洗时,流出液的含糖量降 至0.012 kg/cm3以下或更低,但岩样确已受到伤害 (见3.3节)。用LSE处理液处理后,流出液含糖量 进一步下降,聚合物伤害被消除。
 
表4含糖量分析结果液样不同类型岩样流出液含糖量/kg mD-3特渗特渗特渗可渗低渗压裂液0480.480.480.480.48流出液样10.229026902230.2760.345流出液样202230.1980.2400.1940.028 8冲洗液样10.09120.080 40.019 20.114—#冲洗液样20.010 80.018 00.019 20.033 6—#冲洗液样30 004 80.008 40.012 00.048 0—#24 E样 48 E样0.012 00.019 20.012 00.012 0——#96 E样0 009 60.009 60.0012—#LSE处理样10 004 80.003 60.009 60.010 80.008 4LSE处理样20.006 00.009 60.006 00.007 20.005 0#低于可检测量。
 
因此可以说压裂后产出液含糖量大于0.012 kg/m3(1 pptg)、压裂液返排量少于80%且与同一产 层的邻井相比产量低于期望值的任意井,都可能成 为进行特异酶处理的候选井。
 
3.5分子量分布测定对岩心流动实验和传导性测试过程中采集到的 所有液样都测定了分子量分布。分子量分布采用超 滤分子量截止技术测定。在离心作用下使一定量的 溶液滤过半渗透膜,尺寸太大不能通过滤膜的聚合 物降解产物被截留在过滤膜面上,用称量法测定其 质量。所使用的过滤膜是标准的微孔超级无氯过滤 膜,可用来分离分子量为1 200 k、300 k、100 k、30 k、10 k和5 k的聚合物降解产物。由测得的各级分 的质量和质量百分率得到该聚合物降解产物的分子 量分布。
 
3.6传导性测试瓜尔胶压裂液伤害在加砂水力压裂中最常见。 在此用传导性测试方法评价瓜尔胶特异酶清除瓜尔 胶伤害的效果作为例子。传导性测试中使用改进型 API传导性测试岩心夹持器,岩心夹持器中两块俄 亥俄砂岩板样之间填充67mL水力压裂液和20/40 目的支撑剂,支撑剂填充密度为9.77 kg/m2(2.0磅 /英尺2)。施加预定围压,将回压保持在3.45 MPa (500 Psi),在此条件下模拟压裂液的滤失情况。将 夹持器加热到所需温度(为了模拟最严重的滤饼伤 害情况,压裂液中未加破胶剂),在该围压下关闭岩 心夹持器18小时,使压裂液发生热降解。18小时 后用2%的KC1溶液模拟压裂液的返排情况,使流 过支撑剂充填层的溶液形成稳流,测量岩心夹持器 上3个孔口之间的压差或压降,使用线性电位计测 量支撑剂充填层的宽度。
 
根据这些测量数据计算压裂液处理后的渗透 率,对比未用压裂液处理的净支撑剂充填层的渗透 率,得到压裂液处理后渗透率百分率。净支撑剂充 填层的渗透率是已知的或可计算的。
 
然后向岩心夹持器注入特异酶处理液,清除瓜 尔胶聚合物伤害,注入完成后将岩心夹持器关闭24 小时。所注入的特异酶处理液体积是净支撑剂充填 层孔隙体积的两倍。该处理液为水基溶液,内含 KC1聚合物特异酶破胶剂、铁离子控制剂、表面活 性剂和发泡剂。此后再次使2%的KC1溶液以稳定 的流量流过支撑剂充填层,测量岩心夹持器上3个 孔口之间的压差,分时间段收集排出液样,计算特异 酶处理后支撑剂充填层的渗透率。
 
测试结果(见表5)表明瓜尔胶特异酶可清除瓜 尔胶聚合物伤害。无论是哪种衍生物(瓜尔胶、 HPG或CMHPG)或交联剂的类型,用瓜尔胶特异 酶进行处理都可成功地清除地层中瓜尔胶聚合物的 伤害。
 
表5导流能力恢复情况压裂液体系导流能力/%温度围压压裂液特异酶处理后处理后lh2h3h瓜尔胶/硼82.26.90369096瓜尔胶/硼121.141.43285CMHPG/锆82"26"90168993CMHPG/锆121"141"42189HPG/锆钛82"26.90318892在82.2?下所作的标准API传导性测试还表 明渗透性较好的支撑剂充填层受瓜尔胶溶液的伤害 较为严重,但经瓜尔胶特异酶处理后渗透率的恢复 也较好。
 
4 LSE破胶技术的现场应用[1,3,5]4.1选井注意事项[1]为了确定某口压裂后不能按预期水平生产的井 是否需要进行LSE处理,决策过程中应作以下几方 面的考虑。
 
(1)根据测井资料和进行过类似压裂处理的邻 井的经验对压裂后的储层进行合理的产量预测,确 定目标井是否发生了聚合物伤害而不能达到预期的 生产水平。
 
(2)考虑目标井压裂处理前、后的产量,并与邻 井或其它实施过类似处理的井加以比较。若目标井 的产量大大低于邻井,压裂液的返排程度和返排量 又很低,说明地层中确实残留有聚合物,就可选择 LSE处理。
 
(3)对压裂处理设计及其实施过程予以评价,产 品质量、压裂液体系类型及压裂施工的制约因素、压 裂液与储层的配伍性、破胶剂类型和用量及支撑剂 的充填情况等等都是重要的信息,其中任何一项有 问题都可能导致聚合物伤害,使产能下降。
 
(4)对目标井压裂后的返排液进行一系列分析 测试,包括含糖量分析、分子量分布测定,返出液粘 度、pH值及细菌含量测定。若压裂处理液中使用酶 破胶剂,还应检测酶是否具有活性。
 
4.2LSE技术的实施要点[1,3]为了成功地应用糖甙键特异酶处理技术,施工 设计中既要考虑酶处理液的化学因素又要考虑施工 因素,即达到特异酶处理液的化学性质与注入工艺 的适当匹配。为了清除支撑剂充填层和地层中未能 充分破胶的压裂液,酶处理液的注入压力不能超过 压裂施工时的破裂压力,否则,支撑剂就可能被挤出 生产层;酶处理液体积至少应是计算的支撑剂充填 层孔隙体积的两倍;另外,酶处理液的反应速度必须 加以控制,以便处理液最大程度地渗入地层,尽可能 多地解除聚合物伤害。反应速度过快时,在充分渗 入之前近井筒的滤饼会被降解,可能引起漏失。使 用酶处理液起泡技术可促进酶处理液的渗入和转 向。为了使酶能充分降解聚合物,注入完成后需关 井一定时间,视所用酶的浓度和井下温度,一般可关 井12!24小时。
 
4.3实例研究1[1]美国Matagord地区的一口井有上、下两个砂岩 地层,该地区的井底静温146.1-。该井在下砂岩 层(0.01 "m2)单层完井,上部砂岩层(约0.05 "m2) 处于选择状态。最初投产时该井下砂岩层初始产量 为产气53.8 X 1〇4 m3/d( 19百万英尺3/日),产凝析 油 30.7m3/d( 193 桶/ 日),产水 10.8 m3/d(68 桶/ 日),自喷油压为27.58 MPdUOO psi);—个月后产 量下降至产气46.4 X 1〇4 m3/d(16.4百万英尺3/ 日),产凝析油16.2 m3/d(165桶/日),产水10.3 m3/d(65桶/日),自喷油压降为22.62 MPd(3 28. P9)。此时射开上部砂岩层,用硼冻胶压裂液对两 个层位进行了压裂,但上部砂岩层压裂完井后却无 井流。本指望多增加一个层位可将该井的产气量提 高到 70.8X 1〇4~99.1 X 1〇4 m3/d(25~35 百万英 尺/日),但产气量仅为52.4 m3/d(18.5百万英 尺/日),而自喷油压仅为22.34 MPa(3 240 Psi)。
 
将返排液样送到化验室进行分析,未发现含有 糖类化合物。这是一个极好的例子,充分说明只检 测返排液含糖量不能确定一口井是否发生了聚合物 伤害。授权进行了进一步分析,测井结果表明上部 层位仅有顶部的1.83!2.44 m井段有产量。与下 部层位封隔开后,上部层位仅产气22.7 X 1〇4 m3/d (8百万英尺/日),产凝析油14.2m3/d(89桶/日), 产水43万方数据d d 275桶/日),自喷油压为22,23 MPd(3 225 Psi)。
 
井底静温高达146.1-,尽管许多人士怀疑处 理能否成功,仍对上部层位进行了 LSE处理。处理 后上部层位的初始产量提高到产气ffi.6 X 104 m3/d (22.1百万英尺/日),产凝析油28.6m3/d(180桶/ 日),产水82. 7 m3/d ( 520桶/日),自喷油压为 21.47 MPd(3 114 Psi),与处理前的 22.7X104 m3/d 8百万英尺/日)相比,上部层位产气量增加了 275%。上下两层的初期总产量达到产气77.6 X 104m3/d(25.3百万英尺/日),产凝析油35.5m3/d (223桶/日),产水40.9 m3/d(507桶/日),自喷油 压为20.69 MPd(3 000 Psi),两层的总产量提高了 40%。而邻井的平均产气量仅为42 . 5 X 104 m3/d (15百万英尺/日)。
 
4.4实例研究2[1,3]德克萨斯Crocket县有一口 Canyon砂岩井,该 井最初曾用瓜尔胶硼冻胶压裂液和过硫酸铵破胶剂 进行过压裂处理,射孔井段1898.9! 1983.77 m,井 底静温71.1-,产层渗透率0.000 1 "m2。当时该 井的产量仅是邻井的一半,返排液样中有聚合物降 解产物。
 
用792 4 m3(纯度75%)氮气辅助的18.93 m3 LSE处理液处理该井。处理压力23. 4 MPa (3 400 Psi),低于最初的压裂施工压力(26.2 MPa 即3 800 Psi)。处理液以1.59 m3/min的总排量通 过118.8mm(4$英寸)套管泵入。
 
压裂之前该井产气量为1.56X106 m3/d(55百 万英尺/日),压裂后仅为2.40X106m3/d(85百万 英尺/日)。实施LSE处理后一个月时,该井产气 量升为3.82xl06m3/d(135百万英尺3/日),9个月 后产量仍在上升,最后稳定在7.22X10m3/d(255 百万英尺/日),几乎是压裂后产量的3倍。与邻井 4.50X106 m3/d(160百万英尺/日)的平均产量相 比增产显着。
 
4.5实例研究3[5]Grayburg-Jackson油田位于新墨西哥东南,有 381 口生产井,产层是Grayburg和San Andres地 层,深度在823~1 127 m。Grayburg地层的平均孔 隙度为7.2%,平均渗透率为0.000 81 "m2,而San Andes地层的平均孔隙度为7.5%,平均渗透率为0.000 28 "m2。该油田的生产井投产时需进行压裂 改造才能获得足够的产量。
 
该油田米用炮眼直径为10.16mm(0. 40英寸) 的限流法射孔技术完井,水力压裂改造中使用的是 水基瓜尔胶压裂液,交联剂是硼酸盐。在该油田5 年的开发过程中,不断尝试过硼酸盐交联剂和各种 破胶剂的不同组合,以改善压裂液的性能、最大限度 地提高处理井的产量。先后使用过过硫酸盐氧化破 胶剂、常规高pH值酶破胶剂,最后决定采用瓜尔胶 特异酶破胶剂,并将传统的单硼酸盐高pH值交联 瓜尔胶压裂液改为有机硼酸盐高PH值交联瓜尔胶 压裂液。
 
实际应用情况表明,使用瓜尔胶特异酶破胶剂 和有机硼酸盐瓜尔胶压裂处理的61 口井的产量,比 使用单硼酸盐交联压裂液和非特异酶破胶剂压裂处 理的59 口井的产量明显提高,初始产量大约高 75%,90天累积产量高19%,每英尺有效厚度的初 始产量高158%。
 
此例说明聚合物特异酶破胶技术除可用来清除 以往水力压裂时残留的聚合物伤害外,还可直接添 加到压裂液中,使压裂液充分降解,更易返排,从而 明显提高被处理井的产量。
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