生物酶用于压裂液破胶的可行性研究

摘要

水力压裂是油气田增产、注水井增注的主要措施。低温(20～50℃)下实施压裂作业时，压裂液的流变、抗剪切、悬砂性能均较易满足，要取得良好的压裂效果，关键就在于解决低温压裂液的破胶问题。低温下，常规的化学破胶剂存在化学污染严重、破胶程度有限等不足。为了提高压裂液的破胶效果，本论文以常用的过硫酸铵破胶剂(化学破胶剂)为参比，对生物酶进行筛选、评价以及复配，寻找适合低温水基压裂液的破胶剂。
　　首先根据石油行业标准SY/T5107-2005《水基压裂液性能评价方法》和SY/T6376-2008《压裂液通用技术条件》以及现场施工配方优选出用来筛选和评价破胶剂的压裂液配方。配方组成：0.4％HPG+0.45‰Na2CO3+1％黏土稳定剂+0.3％助排剂+0.3％破乳剂+0.05％杀菌剂(基液)；0.8％硼砂(交联液)；交联比是100:8。
　　低温下用上述压裂配方对过硫酸铵破胶剂的评价结果：当温度为20℃时，过硫酸铵到1300mg·L-1依然没有破胶效果；当温度为30℃～40℃时，需要催化过硫酸盐浓度大于450mg·L-1；当温度为50℃时，过硫酸铵浓度大于800mg·L-1才能达到破胶要求。过硫酸盐破胶时间长，需要6.5～9h。过硫酸盐破胶后压裂液残渣含量580～730mg·L-1。岩心伤害率超过36％。
　　通过对多种生物酶进行筛选和评价，结果反映五种生物酶具有破胶效果，通过性能评价，这五种生物酶按其破胶效果好坏的排序是：DBT-4>JN-2>RST-3>KBT-1>LFC-5。其中效果最好(DBT-4)的评价结果是：破胶浓度小于10mg·L-1；破胶后残渣含量小于258mg·L-1，岩心伤害率小于23.26％；破胶时间小于3h。对这四种生物酶进行了选择性复配，通过性能评价其中三个配方效果较好：40℃，DBT-4:KBT-1=1:1=5mg·L-1；40℃，JN-2:KBT-1=1:1=5mg·L-1；30℃，DBT-4:JN-2=1:1=10mg·L-1，评价结果同复配前相比残渣含量和岩心伤害率均得到降低，并且耐剪切性得到提高。
　　综合分析比较生物酶与过硫酸铵的破胶效果：生物酶的破胶浓度不到过硫酸铵的1/50；残渣含量约是过硫酸铵1/2；岩心伤害率比过硫酸铵降低30％；破胶时间是过硫酸铵的1/2，说明生物酶在低温下用于压裂液破胶是可行的，而且具有成本低、效果好、无污染等优势。

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第一章 绪论

1.1 压裂液的作用和基本性能要求

1.2 压裂液分类及其发展现状

1.3 压裂液添加剂

1.4 本文研究的主要内容、目的及意义

第二章 压裂液配方的筛选

2.1 压裂液基础配方各组成种类的选择

2.2 压裂液基础配方各组成浓度的筛选

2.3 添加剂对压裂液基础配方的性能影响

2.4 小结

第三章 过硫酸盐破胶剂低温破胶效果评价

3.1 实验方法

3.2 结果与讨论

3.3 本章小结

第四章 生物酶破胶效果的评价

4.1 生物酶的破胶原理

4.2 本论文评价的各种生物酶简介

4.3 实验部分

4.4 结果与讨论

4.5 小结

第五章 生物酶复配后的破胶效果评价

5.1 实验方法

5.2 结果与讨论

5.3 小结

第六章 结论与建议

6.1 结论

6.2 建议

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文