CN101845296B - 一种耐盐抗剪切深海细菌胞外多糖驱油体系 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种驱油体系，是深海细菌Wangia profunda SM-A87T分泌的胞外多糖的水溶液；其中所述深海细菌Wangia profunda SM-A87T已于2006年12月15日保藏在中国典型培养物保藏中心，保藏编号为CCTCC AB 206139T。本发明的驱油体系中胞外多糖的质量百分比浓度为0.1～1％，其具有比传统部分水解聚丙烯酰胺(PHPA)体系更强的耐盐和抗剪切能力，在高矿化度水中的驱油效果优于PHPA体系，可用于PHPA驱后进一步提高采收率。
Description
技术领域
本发明涉及一种驱油体系，尤其涉及一种在强化采油中可提高原油采收率的一种耐盐抗剪切深海细菌胞外多糖驱油体系，属采油技术领域。
背景技术
随着石油开采的不断进行，许多油田已进入开发后期的高含水阶段，需采用强化采油技术提高采收率，其中聚合物驱是被广泛应用的技术之一。
目前，应用最广泛的聚合物驱油体系是部分水解聚丙烯酰胺(PHPA)溶液，因其具有较高的粘度和粘弹性，现场应用获得良好的驱油效果，一般在水驱的基础上可提高原油采收率8％左右。但此体系存在耐盐和抗剪切能力差等缺点，其应用效果受到影响。例如，高矿化度可导致其粘度大幅度下降，因而在高矿化度油藏中的应用受到限制；现场施工注入时的高剪切和在油藏渗流过程中的剪切作用均使其粘度大幅下降，驱油效果明显降低。为进一步提高PHPA驱油体系的粘度，采用了交联技术，现场应用表明交联体系可明显提高采收率，但耐盐和抗剪切能力仍不理想。黄原胶和疏水缔合聚合物驱油体系的耐盐抗剪切能力较强，但因成本太高未获得广泛应用。研发耐盐抗剪切能力强、成本低、驱油效率高的新型驱油体系是强化驱油领域的重要研究课题之一。
另外，聚合物(PHPA)驱油的有效期较短，很多油田在聚合物(PHPA)驱后遇到产水量大幅上升，产油量急剧下降等问题，聚合物(PHPA)驱油后如何进一步提高采收率是一个有待解决的问题。
目前的研究发现，采自深海的微生物分泌的胞外多糖一般具有良好的耐盐性能和抗剪切性能，但将其作为强化驱油体系的应用还未见报道。
发明内容
针对现有聚合物驱油体系的缺陷，本发明提供了一种耐盐抗剪切深海细菌胞外多糖驱油体系，简称SM-A87 EPS驱油体系，其作为强化驱油体系耐盐抗剪切能力明显优于传统的PHPA驱油体系，能广泛适用于高矿化度油藏和聚合物(PHPA)驱后油藏的驱油工程中。
本发明所述的驱油体系，即SM-A87 EPS驱油体系其特征在于：所述驱油体系是深海细菌Wangia profunda SM-A87T分泌的胞外多糖(EPS)的水溶液。
其中：所述胞外多糖的水溶液是胞外多糖的淡水水溶液、胞外多糖的盐水水溶液或胞外多糖的油田污水水溶液。
上述盐水的总矿化度小于10％，优选的总矿化度为0.57～5.0％；上述油田污水是指油田中被石油污染的水。
上述驱油体系中胞外多糖的质量百分比浓度为0.1～1％；进一步优选的方式是：所述胞外多糖的水溶液中胞外多糖的质量百分比浓度为0.2～0.5％。
上述的深海细菌Wangia profunda SM-A87T采自日本冲绳槽海域深度为1245米的海底，其能大量分泌胞外多糖(EPS)；所述胞外多糖具有生产周期短、生长条件易控制、产糖量高等优点。
上述菌株深海细菌Wangia profunda SM-A87T申请人已于2006年12月15日保藏在中围典型培养物保藏中心，保藏编号为CCTCC AB 206139T。关于菌株及其应用的成果申请人也已公开于诸多的论文中。
上述的胞外多糖(EPS)优选以如下方式培养、分离获得：
将Wangia profunda SM-A87T菌种接入到75ml 23℃、pH＝7的培养基中，置200rpm的摇床上培养3天；然后将培养液在4℃、10,000×g(Eppendorf Centrifuge5804R，Germany)下离心10分钟获得上清液(以此方法可放大实施)。将冷的甲醇加入上清液中(使甲醇/水＝1)沉淀出粗产品。然后将粗品溶于去离子水中，用5％(w/v)活性炭脱色除去残留培养液。加入一定体积比的氯仿和正丁醇，搅拌20min，低温、高速离心脱蛋白，重复3次。再次向上清液中加入适量无水乙醇将多糖析出，再离心即得到由深海细菌Wangiaprofunda SM-A87T分泌的胞外多糖(EPS)。
其中：上述培养基组成为：2％(w/v)玉米淀粉、1％麸皮、2％豆粕、0.1％Na2HPO4，0.03％KH2PO4、0.1％CaCl2。
具体的胞外多糖(EPS)制备方法详见发明人公开发表的论文：Weizhi Zhou，JingWang，Boling Shen，Wanguo Hou，Yuzhong Zhang，Colloids and Ssurface B：Biointerface 72(2009)295-302，Biosorption of copper(II)and cadmium(II)by a novel exopolysaccharidesecreted from deep-sea mesophilic bacterium。
本发明所述驱油体系(SM-A87 EPS驱油体系)的制备方法，是按胞外多糖的质量百分比浓度为0.1～1％的量，以溶剂为淡水、盐水或油污水，将其混合、搅拌、溶解制成。
利用本发明所述的SM-A87 EPS驱油体系实施耐盐性、抗剪切性及室内模拟驱油实验，步骤如下：
(1)耐盐性实验
用不同矿化度的水配制驱油体系，用ZNN-D6型六速旋转粘度计在600rpm下测定表观粘度，进而得出耐盐粘度保持率。
耐盐粘度保持率＝(含盐溶液的表观粘度/无盐溶液的表观粘度)×100％
(2)抗剪切性实验
将驱油体系在GJ-2S型高速搅拌机上10000rpm下剪切一定时间后，静置10min，用ZNN-D6型六速旋转粘度计在600rpm下测定表观粘度，进而得出抗剪切粘度保持率。
抗剪切粘度保持率＝(剪切后的表观粘度/剪切前的表观粘度)×100％
(3)室内模拟驱油实验
钢制岩芯管，长20cm，直径2.7cm；填充沙为胜利孤岛油田地层沙，油为胜利孤岛油田原油，60℃粘度为1066mPa·s(10s-1)；水为淡水(去离子水)、人工合成盐水(即矿化度不同的水)或油田污水；实验温度60℃。用填充沙装填岩芯管，气测渗透率；饱和水；饱和油；水驱岩芯至含水率98％，记录采收率(RW)；注入0.3PV(岩芯孔隙体积)驱油体系，后续水驱至含水率98％，记录采收率(RP1)，此为一次聚合物驱采收率；再注入0.3PV驱油体系，后续水驱至含水率98％，记录采收率(RP2)，此为二次聚合物驱采收率。
实验结果证实：
本发明所述的SM-A87 EPS驱油体系耐盐性强于传统的PHPA体系(分子量1700万，水解度为28.7％，下同)。图1、图2是NaCl浓度为0～8.0％时二者粘度及耐盐粘度保持率对比的实验结果。当溶液中盐浓度不断增加时，0.2％PHPA体系的粘度由高于0.2％SM-A87EPS体系的粘度降低至低于0.2％SM-A87 EPS体系的粘度，SM-A87 EPS体系的耐盐粘度保持率高于PHPA体系。
本发明所述的SM-A87 EPS驱油体系抗剪切能力强于传统的PHPA体系，对比结果见图3、图4。
本发明所述的SM-A87 EPS驱油体系在高矿化度下特别是聚合物(PHPA)驱后的驱油效果优于传统的PHPA体系，测试结果见表2～6。实验用水见表1
表1 室内模拟驱油实验用水离子组成
表2 人工合成盐水(总矿化度为0.57％)中一次驱油效果对比
表3 人工合成盐水(总矿化度为0.57％)中二次驱油效果对比
表4 人工合成盐水(总矿化度为5.0％)中一次驱油效果对比
表5 人工合成盐水(总矿化度为5.0％)中二次驱油效果对比
表6 油田污水(总矿化度2.0％)中二次驱油效果对比
综上，本发明的SM-A87 EPS驱油体系的优点是：
所述的SM-A87 EPS驱油体系具有良好的耐盐性和抗剪切能力，在高矿化度水中驱油效果优于PHPA体系，特别是聚合物(PHPA)驱后能进一步提高采收率。
附图说明
本发明所述菌株深海细菌Wangia profunda SM-A87T申请人已于2006年12月15日保藏在中国典型培养物保藏中心，保藏编号为CCTCC AB 206139T。关于菌株及其应用的成果申请人也已公开于诸多的论文中。
图1是0.2％PHPA溶液及不同浓度SM-A87 EPS驱油体系的粘度随NaCl浓度的变化。
图2是0.2％PHPA溶液及不同浓度SM-A87 EPS驱油体系的粘度保持率随NaCl浓度的变化。
图3是0.2％PHPA溶液和不同浓度SM-A87 EPS驱油体系的粘度随高速剪切时间的变化。
图4是0.2％PHPA溶液和不同浓度SM-A87 EPS驱油体系的粘度保持率随高速剪切时间的变化。
具体实施方式
本发明所述的由深海细菌Wangia profunda SM-A87T分泌的胞外多糖(SM-A87 EPS)目前已为稳定的产品，其具体的制备方法详见发明人公开发表的论文：Weizhi Zhou，JingWang，Boling Shen，Wanguo Hou，Yuzhong Zhang，Colloids and Ssurface B：Biointerface 72(2009)295-302，Biosorption of copper(II)and cadmium(II)by a novel exopolysaccharidesecreted from deep-sea mesophilic bacterium。
实施例1：
在装有搅拌装置的1000ml烧杯中加入500ml淡水(去离子水)，称取1.0g由深海细菌Wangia profunda SM-A87T分泌的胞外多糖(SM-A87 EPS)加入烧杯中，常温搅拌5小时左右，得浓度为0.2％的淡水SM-A87 EPS驱油体系，测得其表观粘度为7.0mPa·s。高速剪切3min，静置10min后，测得表观粘度为5.7mPa.s，则浓度为0.2％的SM-A87 EPS驱油体系的抗剪切粘度保持率为81.4％。相同条件下0.2％的PHPA体系的抗剪切粘度保持率为74.3％。
实施例2：
在装有搅拌装置的1000ml烧杯中加入450ml淡水(去离子水)，称取1.0g由深海细菌Wangia profunda SM-A87T分泌的胞外多糖(SM-A87 EPS)加入烧杯中，常温搅拌至完全溶解；再加入50ml浓度为10％的NaCl水溶液，搅拌均匀，得浓度为0.2％的含1％NaCl的SM-A87 EPS驱油体系，测得表观粘度为6.6mPa·s。参照实施例1结果可得，浓度为0.2％的SM-A87 EPS驱油体系在含1％NaCl时的耐盐粘度保持率为94.3％。相同条件下0.2％的PHPA体系在含1％NaCl时的耐盐粘度保持率为33.9％。高速剪切3min，静置10min后，测得表观粘度为5.4mPa·s。参照实施例1结果可得，浓度为0.2％的含1％NaCl的SM-A87 EPS驱油体系的抗剪切粘度保持率为81.8％。相同条件下0.2％的PHPA体系在含1％NaCl时的抗剪切粘度保持率为78.4％。
实施例3：
在装有搅拌装置的1000ml烧杯中加入500ml人工合成盐水(总矿化度为0.57％)，称取1.0g SM-A87 EPS加入烧杯中，常温搅拌5小时左右，得浓度为0.2％的人工合成盐水(总矿化度为0.57％)SM-A87 EPS驱油体系，进行室内模拟一次驱油实验。在水驱基础上，得到RP1＝11.4％；相同条件下对于0.2％的人工合成盐水(总矿化度为0.57％)PHPA体系，RP1＝13.6％。具体结果见表2。此结果表明：同等条件及低矿化度下，SM-A87 EPS驱油体系的驱油效果不如PHPA体系。
实施例4：
在装有搅拌装置的1000ml烧杯中加入500ml人工合成盐水(总矿化度为0.57％)，称取2.5g SM-A87 EPS加入烧杯中，常温搅拌5小时左右，得浓度为0.5％的人工合成盐水(总矿化度为0.57％)SM-A87 EPS驱油体系，进行室内模拟一次驱油实验。在水驱基础上，得到RP1＝17.2％；相同条件下对于0.2％的人工合成盐水(总矿化度为0.57％)PHPA体系，RP1＝13.6％。具体结果见表2。此结果表明：同等条件及低矿化度下0.5％SM-A87 EPS体系的驱油效果优于0.2％PHPA体系。
实施例5：
配制500ml 0.2％的人工合成盐水(总矿化度为0.57％)SM-A87 EPS及PHPA驱油体系进行室内模拟0.2％PHPA体系一次驱后二次驱油实验。0.2％SM-A87体系二次驱得RP2＝9.1％；0.2％PHPA体系二次驱的RP2＝7.4％。具体结果见表3。结果表明：相同条件下在聚合物驱后SM-A87驱油体系具有较好的增采效果。
实施例6：
在装有搅拌装置的1000ml烧杯中加入500ml人工合成盐水(总矿化度为5.0％)，称取1.0g SM-A87 EPS加入烧杯中，常温搅拌5小时左右，得浓度为0.2％的人工合成盐水(总矿化度为5.0％)SM-A87 EPS驱油体系，进行室内模拟一次驱油实验。在水驱基础上，得到RP1＝10.3％；相同条件下对于0.2％的人工合成盐水(总矿化度为5.0％)PHPA体系，RP1＝5.6％。具体结果见表4。结果表明：同等条件及高矿化度下SM-A87 EPS体系的驱油效果优于PHPA体系。
实施例7：
配制500ml 0.2％的人工合成盐水(总矿化度为5.0％)SM-A87 EPS及PHPA驱油体系进行室内模拟0.2％PHPA体系一次驱后二次驱油实验。0.2％SM-A87体系二次驱得RP2＝9.2％；0.2％PHPA体系二次驱得RP2＝3.2％。具体结果见表5。结果表明：相同条件及高矿化度下在聚合物驱后SM-A87驱油体系具有非常明显的增采效果。
实施例8：
配制500ml 0.2％的油田污水SM-A87EPS及PHPA驱油体系进行室内模拟0.2％PHPA体系一次驱后二次驱油实验。0.2％SM-A87体系二次驱得RP2＝8.9％；0.2％PHPA体系二次驱得RP2＝4.5％。具体结果见表6。结果表明：相同条件下在聚合物驱后油田污水配制的SM-A87驱油体系较PHPA体系有更好的驱油效果。
Claims (6)
1.一种驱油体系，其特征在于：所述驱油体系是深海细菌Wangia profunda SM-A87T分泌的胞外多糖的水溶液；其中所述深海细菌Wangia profunda SM-A87T已于2006年12月15日保藏在中国典型培养物保藏中心，保藏编号为CCTCC AB 206139T。
2.如权利要求1所述的驱油体系，其特征在于：所述胞外多糖的水溶液是胞外多糖的淡水水溶液、胞外多糖的盐水水溶液或胞外多糖的油田污水水溶液。
3.如权利要求2所述的驱油体系，其特征在于：所述盐水的总矿化度小于10％。
4.如权利要求3所述的驱油体系，其特征在于：所述盐水的总矿化度为0.57～5.0％。
5.如权利要求1或2所述的驱油体系，其特征在于：所述胞外多糖的水溶液中胞外多糖的质量百分比浓度为0.1～1％。
6.如权利要求5所述的驱油体系，其特征在于：所述胞外多糖的水溶液中胞外多糖的质量百分比浓度为0.2～0.5％。
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