王平　李強

摘要：文章首先介紹了研究所選取的材料、應用的方法以及涉及到的基本原理，然后分別介紹了過硫酸銨破膠技術與生物酶破膠技術的原理和特點，探討了二者與油層水配伍的特點，著重對二者的破膠性能以及殘留液進行了對比，分析了二者在實際應用中的區(qū)別，最后做出了總結，希望能夠進一步促進破膠技術和水平的提高。

關鍵詞：生物酶；過硫酸銨；羥丙基；瓜膠壓裂液；破膠

中圖分類號：TE357 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）09-0026-02

1 壓裂液技術綜述

采用壓裂技術是提高低滲油氣井產量的關鍵技術，因此，壓裂水平的高低與油田開發(fā)的效率、質量和效益息息相關。當前，我國的大部分油田都是通過將植物膠作為稠化劑來實現(xiàn)開采的，由于應用的是水基壓裂液體系，這就會引發(fā)一定程度的聚合物傷害，所以還需要應用破膠劑來對聚合物進行破解。如果不能有效實現(xiàn)對聚合物的破解就會大大減小油氣井的產量。

另外，對于那些低滲油氣井，往往由于埋藏深度較小而決定了其周圍溫度相對較低，再加上油層的物理性能十分低，這就更加需要應用壓裂技術來實現(xiàn)油氣的有效開采。壓裂液破膠性能的高低直接關系著油氣井的增產、對底層的損害大小等。本文通過對生物酶破膠性能與過硫酸銨破膠性能進行對比研究，希望能夠尋找到一個成本更低、效益更高、對底層傷害更小的開采手段，進一步促進我國油氣開采水平的提高。

2 過硫酸銨與生物酶破膠技術原理及特點

2.1 生物酶的破膠原理及特點

壓裂液中所應用到的生物酶我們稱之為半乳甘露聚糖，這種生物酶中含有具備水解酶性質的β-1，4-糖苷鍵以及α-1，6-糖苷鍵，這些糖苷鍵能夠起到催化β-1，4-糖苷鍵以及α-1，6-糖苷鍵斷裂的作用，而瓜膠正是由β-1，4-糖苷鍵以及α-1，6-糖苷鍵鏈接成的，因此能夠對其起到良好的催化作用，使其分解成為無法還原的單糖或者二糖。有效提高了瓜膠的降解程度，使其能夠最大限度地從地層內排出。

另外，雖然該生物酶參與了化學反應，但是其自身的結構卻在反應前后維持不變，這大大提高了生物酶催化瓜膠降解的速率。通常情況下，該生物酶在pH值介于6～10之間，在20℃～100℃之間存在活性，在40℃～70℃之間具有良好的活性。

2.2 過硫酸銨的破膠原理及特點

過硫酸銨實現(xiàn)破膠作用的原理：通過分解得到的帶有硫酸根的自由基與瓜膠中的縮醛鍵發(fā)生化學反應來實現(xiàn)破膠，由于該化學反應為鏈式，所以同樣可以達到良好的破膠速率。另外，過硫酸銨相對生物酶而言更容易獲得，所以其應用十分普遍，成本也比較低。其不足之處在于，過硫酸銨對溫度條件的要求比較高，當溫度低于52℃時，往往需要借助一些激活劑才能發(fā)揮破膠的性能，并且往往速率較慢，效果也不理想，這時候會出現(xiàn)較大程度的植物膠殘留。而當溫度相對較高的時候，雖然能夠達到很高的破膠速率，但是破膠速率卻無法得到有效控制，另外能夠持續(xù)反應的時間也十分短暫。

通過以上分析可以看出過硫酸銨是借助氧化反應來發(fā)揮破膠作用的，對于溫度條件的要求比較嚴苛，難以實現(xiàn)持續(xù)破膠并且存在大量的殘留。而生物酶是通過催化降解來發(fā)揮破膠功能的，生物酶的活性較強，幾乎不會受到溫度的影響，反應速率較快，對瓜膠的降解也比較徹底，可以達到理想的破膠效果。

3 過硫酸銨、生物酶同油層水的配伍性研究

3.1 生物酶同油層水配伍的特點

壓裂液配制中應用到的半乳甘露聚糖酶，是一種易溶并且具備較高的潤濕效果的生物酶，能夠理想地均勻溶解于基液之中，因此能夠對瓜膠實現(xiàn)均勻而徹底的降解。并且這種生物酶在pH值介于6～10之間時具備較好的活性，壓裂液中的鈣離子、鎂離子、鈉離子以及氯離子、碘等的存在依然不會使酶的活性消失，所以依然可以進行有效的降解。

3.2 過硫酸銨同油層水配伍的特點

在對壓裂液進行配制的過程中，對于過硫酸銨投入量的控制難度較大。因為投入量過少會大大降低瓜膠分解的程度，使壓裂液中存在大量的殘留，進而會使支撐劑的導流受到干擾，油層的物理性能被嚴重破壞，而過硫酸銨投入量較大，就會直接增加溶液中的過硫酸根含量，油層水進行壓裂后會含有大量的鈣離子、鎂離子，它們與過硫酸根結合會形成難溶于水的硫酸鈣、硫酸鎂等沉淀，可能會導致油層的孔隙擁堵，嚴重破壞油層的物理性能。因此，這也成為采用過硫酸銨進行壓裂液的配制難題。

3.3 生物酶與壓裂液配伍的特點

具體實驗數(shù)據(jù)如表1所示。

通過表1數(shù)據(jù)可以看出，殺菌劑會對半乳甘露聚糖酶的破膠產生一定的抑制干擾，但一段時間后會達到有效破膠，穩(wěn)定劑、助排劑等都能夠實現(xiàn)同半乳甘露聚糖酶的良好配伍，幫助破膠的高效、順利進行。

4 生物酶與過硫酸銨在破膠性方面的對比

將生物酶與過硫酸銨分別加入到等量的破膠劑兩個小時后可以看出，二者均發(fā)揮了破膠性能，其中，生物酶的破膠體系粘度為4.51MPa·s，而過硫酸銨則為12.03MPa·s。具體的破膠性能對比數(shù)據(jù)如表2和表3所示。

表3 二者的殘液含量對比

名稱 不存在破膠劑 過硫酸銨 生物酶

殘液含量（mg/L） 235 187 76

破膠結束后，通過對不存在破膠劑、添加了過硫酸銨破膠劑、添加了生物酶破膠劑的溶液進行離心稱量可以看出，利用生物酶破膠更為徹底和迅速，尤其是在實驗進行到60min時，生物酶的破膠程度顯著高于過硫酸銨的破膠程度，通過殘液含量數(shù)據(jù)可以看出，生物酶幾乎降解了全部的瓜膠，而過硫酸銨雖然起到了一定的破膠作用，但是效果不甚理想。

5 結語

總而言之，采用生物酶進行破膠更為徹底、速率更快、殘渣更少，而添加過硫酸銨達到的破膠效果介于不添加破膠劑和添加了生物酶破膠劑之間，但是通過具體的數(shù)值可以看出生物酶的破膠效果遠遠優(yōu)于過硫酸銨。另外，還可以得出結論：采用生物酶進行破膠更能起到保護地層的結構，因此非常適用于低滲油氣開采情況，值得推廣和應用。

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作者簡介：王平（1985—），男，供職于延長油田股份有限公司子長采油廠，在讀碩士研究生，研究方向：低滲透油田開發(fā)、增產、施工。

（責任編輯：黃銀芳）