【正文】 者 信 息 姓名 屈展 性別 男 出生 年月 1957 年 12 月 民族 漢族 學(xué)位 博士 職稱 教授 主要研究領(lǐng) 域 石油與天然氣工程 應(yīng)用力學(xué) 信息科學(xué)應(yīng)用技術(shù) 電話 02988382202 電子郵件 傳真 02988234429 個(gè)人網(wǎng)頁 工作單位 西安石油大學(xué) 在研項(xiàng)目批準(zhǔn)號 依托單位信息 名稱 西安石油大學(xué) 代 碼 71006103 聯(lián)系人 丁昌峰 電子郵件 電話 02988382398 網(wǎng)站地址 合作單位信息 單 位 名 稱 代 碼 [ 在此錄入修改] [ 在此錄入修改] 項(xiàng) 目 基 本 信 息 項(xiàng)目名稱 復(fù)雜條件下泥頁巖井壁損傷機(jī)理及 演化 失穩(wěn)過程研究 資助類別 重大研究計(jì)劃 亞類說明 面上項(xiàng)目 附注說明 西部能源利用及其環(huán)境保護(hù)的若干關(guān)鍵問題 申 請 代碼 E040103:油氣資源開采 E0402:鉆井科學(xué)與工 程 基地類別 預(yù)計(jì)研究年限 2020 年 1 月 — 2020 年 12 月 研究屬性 應(yīng)用基礎(chǔ)研究 申請經(jīng)費(fèi) 萬元 摘 要 項(xiàng)目研究內(nèi)容和意義簡介 （限 400 字） ： 本項(xiàng)目主要利用環(huán)保生物酶科技，實(shí)現(xiàn)石油開發(fā)和環(huán)境保護(hù)相互促進(jìn)，全面增強(qiáng)可持續(xù)發(fā)展能力，達(dá)到低滲透油田增產(chǎn)增效，節(jié)能環(huán)保，油藏保護(hù)，環(huán)境保護(hù)，科學(xué)發(fā)展的目的。具體擬研究以下五個(gè)方面的內(nèi)容：（ 1）生物酶油井改造增產(chǎn)技術(shù)機(jī)理研究；（ 2）生物酶壓裂一體化及二次利用技術(shù)研究；（ 3）生物酶完井技術(shù)研究；（ 4）生物酶區(qū) 塊降壓增注，保護(hù)油藏，節(jié)能增效，提高采收率技術(shù)研究；（ 5）生物酶增產(chǎn)及提高采收率的評價(jià)方法和標(biāo)準(zhǔn)模型建立。 并且也是 一種能夠有效提高油田采收率，操作簡便，經(jīng)濟(jì)可行的方法， 該項(xiàng)技術(shù)的研究將 對 低滲、特低滲透油氣藏 的增油增效， 可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生重要的積極 作用 。 關(guān) 鍵 詞 (用分號分開，最多 5個(gè) ) 低滲透；生物酶； 壓裂完井； 節(jié)能環(huán)保； 提高采收率； 國家自然科學(xué)基金申請書 第 3 頁 版本 項(xiàng)目組主要 成員 (杰出青年科學(xué)基 金不填此欄 ) 編號 姓 名 出生年月 性別 職 稱 學(xué) 位 單位名稱 電話 電 子 郵 件 項(xiàng)目分工 每年工作時(shí)間（月） 1 李天太 19620918 男 教授 碩士 西安石油大學(xué) 029－ 88382318 物理模型 8 2 陳軍斌 19630414 男 教授 博士 西安石油大學(xué) 029－ 88382732 數(shù)學(xué)模型 10 3 劉易非 19620701 男 副教授 碩士 西安石油大學(xué) 029－ 88382675 實(shí)驗(yàn)?zāi)M 8 4 高永利 19641002 男 副教授 碩士 西安石油大學(xué) 029－ 88382675 物理模擬 8 5 屈撐囤 19641207 男 副教授 碩士 西安石油大學(xué) 029－ 88382693 化學(xué)模型 10 6 沈建文 19741012 男 工程師 碩士 西安石油大學(xué) 029－ 88382732 力學(xué)模型 10 7 高榮芳 19631113 男 副教授 碩士 西安石油大學(xué) 029－ 88382710 計(jì)算機(jī)模擬 10 國家自然科學(xué)基金申請書 第 4 頁 版本 8 闕征 1960531 男 工程師 學(xué)士 西安石油大學(xué) 02988382727 實(shí)驗(yàn)與測試 10 9 黨林立 19691119 男 講師 碩士 西安石油大學(xué) 029－ 88382732 計(jì)算機(jī)模擬 8 總?cè)藬?shù) 高級 中 級 初級 博士后 博士生 碩士生 10 7 3 說明 : 1. 高級、中級、初級、博 士后、博士生、碩士生人員數(shù)由申請者負(fù)責(zé)填報(bào)，總?cè)藬?shù)自動生成。 經(jīng)費(fèi)申請表 （金額單位：萬元） 科目 申請經(jīng)費(fèi) 備注（計(jì)算依據(jù)與說明） 一 .研究經(jīng)費(fèi) （ 1）測試 /計(jì)算 /分析費(fèi) 10（人年） *=18 （ 2）能源 /動力費(fèi) 4（年） *= （ 3）會議費(fèi) /差旅費(fèi) 4(年） *3（人次） *=6 （ 4）出版物 /文獻(xiàn) /信息傳播費(fèi) 4（年） *4（人次） *= （ 5）其它 （ 1）原材料 /試劑 /藥品購置費(fèi) 實(shí)驗(yàn)材料、化學(xué)藥品購置等 （ 2）其它 試驗(yàn)測試損耗等 （ 1）購置 自制設(shè)備材 料加工費(fèi) （ 2）試制 國家自然科學(xué)基金申請書 第 5 頁 版本 二 .國際合作與交流費(fèi) 三 .勞務(wù)費(fèi) 4（年） *5（人次） *= 四 .管理費(fèi) 項(xiàng)目組織實(shí)施等 合 計(jì) 與本項(xiàng)目相關(guān)的 其他經(jīng)費(fèi)來源 國家其他計(jì)劃資助經(jīng)費(fèi) 其他經(jīng)費(fèi)資助（含部門匹配） 其他經(jīng)費(fèi)來源合計(jì) 查看報(bào)告正文撰寫提綱 國家自然科學(xué)基金申請書 第 6 頁 版本 報(bào)告正文 （一） 理論依據(jù)與研究內(nèi)容 立項(xiàng)依據(jù) （研究意義、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析） 目前，我國約有 60億噸的低滲透油藏儲量，超低滲透（二類， 110md，三類 ）占 58%以上，油區(qū)有 300余個(gè)。普遍存在的問題是地層壓力低，滲透率低，采收率低，注水難度大，地層敏感性問題多。由于油層滲透率低，油層孔隙半徑小，在常規(guī)微生物處理工藝中，有些細(xì)菌由于體積原因，存在有些孔喉不能進(jìn)入，且溫度、壓力、氧含量、水處理后殘余藥劑和環(huán)境等的影響，存活低，產(chǎn)生效果和應(yīng)用受到局限，且作用緩慢。超低滲透油藏采取 ASP聚合物進(jìn)行三次采油是受限制的，聚合物無法有效進(jìn)入，在地層產(chǎn)生的傷害十分嚴(yán)重，反而影響了注水和采收率。到“十一五”末： 原油年產(chǎn)量達(dá)到 1200萬噸；天然氣商品量力爭達(dá)到 15億立方米；原油年加工能力達(dá)到 1450萬噸、加工量達(dá)到 1265萬噸；各類化工產(chǎn)品總量達(dá)到 500萬噸；年銷售收入確保 800億元、力爭 1000億元；環(huán)境保護(hù)、污染減排和節(jié)能降耗達(dá)到國家要求；“十一五”末跨入中國企業(yè) 50強(qiáng)，并為“十二五”跨入世界企業(yè) 500強(qiáng)打好基礎(chǔ)。 三個(gè)立足： 一是立足石油、天然氣勘探、開采和加工，發(fā)展油、氣、煤、 鹽化工和相關(guān)裝備制造業(yè)，形成油、氣、煤、鹽一體化綜合發(fā)展的產(chǎn)業(yè)格局，延伸石油、天然氣產(chǎn)業(yè)鏈。三是立足國內(nèi)，擴(kuò)大開放，“引進(jìn)來”與“走出去”相結(jié)合，引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)和資本，跨出國門尋求資源和市場，參與國際競爭，把延長石油集團(tuán)建成國際化現(xiàn)代能源化工企業(yè)。二是依靠科技進(jìn)步和自主創(chuàng)新，提升企業(yè)的技術(shù)水平和核心競爭力。 國家自然科學(xué)基金申請書 第 7 頁 版本 三個(gè)推進(jìn)： 一是推進(jìn)思想解放和改革開放，實(shí)現(xiàn)跨越發(fā)展。三是推進(jìn)企地結(jié)合，共同發(fā)展，實(shí)現(xiàn)互利共贏。符合國家“十一五”計(jì)劃的要求，符合延長油田發(fā)展思路，達(dá)到節(jié)能減排，保護(hù)環(huán)境，提高采收率的效果，為實(shí)現(xiàn)延長油田的發(fā)展 目標(biāo)奠定良好的基礎(chǔ)。現(xiàn)場應(yīng)用的拓展十分迅速，已經(jīng)涉及到稠油、常規(guī)稠油、含蠟井、低滲透解堵及三采、海洋油田等區(qū)域的油田增產(chǎn)工藝和壓裂、完井過程中。 為了探索陜北低滲透油田有效開發(fā)動用的途徑，改善油田開發(fā)效果，對生物酶的解堵、驅(qū)油效果、壓裂破膠以及破膠后廢液的回收利用和完 井效果進(jìn)行評價(jià)，并對其影響因素進(jìn)行分析與研究，對生物酶能夠在現(xiàn)場應(yīng)用、提高低滲透油藏的采收率具有非常重要的意義。此后，歐美微生物學(xué)家不斷進(jìn)行深入研究，并且拓展新的用途，生物酶現(xiàn)已應(yīng)用于石油工業(yè)油水井增產(chǎn)處理，油污土壤、含油污水處理和油罐清洗等過程。這些生物酶無毒性、無腐蝕性、無揮發(fā)性，并且可全部生物降解。 生物酶是一種以蛋白質(zhì)為基質(zhì)的非活性催化劑，系采用現(xiàn)代基因工程、細(xì)胞工程和酶工程等現(xiàn)代生化技術(shù)研制成的，具有快速、高效、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。 目前國內(nèi)生物酶在油田中的應(yīng)用正在火熱的研究中，大慶、勝利等大油田應(yīng)用APOLLO、 SUN生物酶進(jìn)行油水井改造，如油井吞吐解堵，水井降壓增注，壓裂破膠等工藝已見到良好效果。 由于國外酶成本高，國內(nèi)油井普遍產(chǎn)量低，大量應(yīng)用受到一定抑制，但是某些公司 國家自然科學(xué)基金申請書 第 8 頁 版本 （如 SUN生物酶等）經(jīng)過引進(jìn)消化吸收，進(jìn)行國產(chǎn)化，成本大幅降低，特別是 SUN生物酶產(chǎn)品在油田中的應(yīng)用已自成系列。 利用生物酶在油氣井的井眼或地層中產(chǎn)生某些特殊的化學(xué)劑（酸、凍膠、樹脂礦物），進(jìn)行酸化、增產(chǎn)、增注、控水或防砂。關(guān)于這方面的研究也有報(bào)道。它具有環(huán)保無毒高效的優(yōu)點(diǎn)，還可進(jìn)行化學(xué)劑的有效傳遞并減少其用量，因此具有廣闊的應(yīng) 用前景。生物酶制劑能夠解決水傷害問題造成新的堵塞，注水困難，采出液困難的問題。 國內(nèi)外技術(shù)發(fā)展趨勢 國外生物酶油田技術(shù)發(fā)展歷程：從混合酶的使用到特異酶的提出，再到特異酶與酸、粘彈性表面活性 劑等化學(xué)劑的復(fù)配或與物理法結(jié)合應(yīng)用。這才有可能在油氣開發(fā)中形成廣泛應(yīng)用的基礎(chǔ)。根據(jù)油田目前生產(chǎn)的需求以及生物酶的作用原理，生物酶在油 /氣田生產(chǎn)過程中可以被應(yīng)用在以下幾種工程中： （ 1）生物酶解堵驅(qū)油技術(shù) 酶是生物體內(nèi)一類具有催化活性和特殊空間構(gòu)象的生物大分子物質(zhì)。現(xiàn)用于石油行業(yè)的特異酶體系為多糖類聚合物糖苷鍵特異性水解酶 ,其遵循的是“鎖匙原理” ,即“一把鑰匙配一把鎖”原理 ,只斷開多糖類聚合物結(jié)構(gòu)中特定的糖苷鍵 ,從而使聚合物降解為非還原性的單糖和二糖。在上世紀(jì) 70年代末 ,國外研究者就認(rèn)識到這些聚合物對儲層的傷害。經(jīng)過近 30年的研究 ,此項(xiàng)技術(shù)已逐漸趨于成熟 ,回顧其發(fā)展過程 ,大致經(jīng)歷了以下三個(gè)階段。使用了幾種酶的混合物 ,它可以非專一的水解聚合物。此類混合物中的各組分分別對胍膠、纖維素、淀粉和膠質(zhì)具有專一的水解特性。因?yàn)槊糠N酶只和聚合物中特定的化學(xué)鍵發(fā)生反應(yīng) ,所以對于具體的一種聚合物只有特定的酶才能降解 ,而其它不參加反應(yīng)的酶一旦被聚合物綁定就不能再發(fā)生反應(yīng) ,并且也不能從聚合物體中釋放出來 ,從而阻止有效酶對聚合物進(jìn)行降解作用。 2）聚合物特異酶的應(yīng)用 ①聚合物特異酶的提出 為解決單一使用幾 種酶的混合物帶來的問題 ,TjonJoePin和 Brannon等人于 1992年在其申請的專利“半乳甘露聚糖壓裂液中使用的生物酶破膠劑”中首次提出了聚合物特異酶的概念 ,在其專利中證明了聚合物特異酶能在低溫寬 pH值范圍內(nèi)有效清潔硼交聯(lián)流體。此法主要通過兩步完成清潔過程 :首先用酶溶液降解聚合 物 。但使用強(qiáng)的無機(jī)酸存在著許多缺點(diǎn) ,如可能造成流體乳化、地層酸敏、二次沉淀、對工具的腐蝕等問題 ,因此 ,SEB法于 1999年被 Frederick SSSEB(SingleStep Specific Enzyme Breaker)法 ,它是在 SEB法的基礎(chǔ)上把兩步清除泥餅法合并為一步來清潔井筒。當(dāng)使用 SSSEB法清潔 井筒時(shí) ,酶作用于聚合物 ,同時(shí)有機(jī)酸體系作用于泥餅中的 CaCO3,從而有效地解決了由鉆井液形成的泥餅引起的滲透率降低問題 ,并避免使用無機(jī)酸造成的地層酸敏問題。為解決這一問題 , 2020年提出了將粘彈性表面活性劑與酶結(jié)合使用以消除水 國家自然科學(xué)基金申請書 第 10 頁 版本 平井中的泥餅 ,其中粘彈性表面活性劑多使用陽離子表面活性劑。酶的作用是降解聚合物 ,同時(shí)粘彈性表面活性劑用來提高溶液的粘度 ,以減小處理劑的漏失 ,使酶溶液充分利用 ,從而達(dá)到提高清潔效率的目的。 2020年針對處于碳酸巖層的多分支水平井使用了將生物酶與射水法結(jié)合使用以清除泥餅的方法 ,利用一口三分支井進(jìn)行了現(xiàn)場施工。另一方面 ,由于