CN102153998A

CN102153998A - 一种含有脂肽生物表面活性剂的复合驱油体系及其应用

Info

Publication number: CN102153998A
Application number: CN2011100411058A
Authority: CN
Inventors: 牟伯中; 杨世忠; 刘金峰; 秦慧
Original assignee: East China University of Science and Technology
Current assignee: East China University of Science and Technology
Priority date: 2011-02-18
Filing date: 2011-02-18
Publication date: 2011-08-17

Abstract

本发明提供了一种含有脂肽生物表面活性剂的复合驱油体系，所述复合驱油体系包括以下成分：脂肽生物表面活性剂6～120mg/L、重烷基苯磺酸盐0.01～0.30w/v％和碱0.5～5w/v％。本发明将脂肽生物表面活性剂引入到现有复合体系中，明显地降低了碱、重烷基苯磺酸盐表面活性剂的用量，同时进一步加强了体系的界面活性，进一步增大了体系的活性范围，更易于控制和应用。

Description

一种含有脂肽生物表面活性剂的复合驱油体系及其应用

技术领域

本发明涉及一种油田开发驱油体系，具体涉及由脂肽生物表面活性剂、重烷基苯磺酸盐表面活性剂及碱构成的复合驱油体系。

背景技术

石油作为战略资源，对每个国家的意义不言而喻。随着原油资源的消耗和原油共需矛盾的加剧，对油藏进行深入开发的技术需求日益高涨。在石油开采初期，利用地层的天然能量进行开采称为一次采油；天然能量枯竭后，通过向油藏中注水、注气，补充能量进行开采称为二次采油。普遍认为，经历一、二次采油后，还有约70％的原油残留于地层中。利用物理、化学和生物方法对于这部分原油进行开发称为三次采油。三次采油技术目前已成为我国提高原油采收率的重要技术手段。

在三次采油技术中，碱驱、聚合物驱和表面活性剂驱都见到了较好的增油效果。但是，由于成本过高、或伤害地层或存在环境问题等原因，极大限制了这些技术的推广应用。近年来，碱/表面活性剂/聚合物三元复合体系的研究及应用倍受关注，该技术利用其中组分与原油之间多种作用并具有的协同效应，可大幅提高原油采收率。

为了达到大幅度提高原油采收率的效果，现有的三元复合体系中一般使用一种或几种高浓度的化学合成表面活性剂及高浓度的强碱。关于传统的三元复合驱的优缺点很多专著和文献有过叙述，其驱油效果目前为止是值得肯定的，缺点主要是碱、化学合成表面活性剂对地层的污染和损伤。Banat指出，使用化学合成表面活性剂驱油是“危险的、昂贵的，并且会留下我不希望留下的、难以除去、对环境会产生不利影响的残留物”。由于重烷基苯磺酸盐属于阴离子表面活性剂，耐盐性差，而地层水离子强度很高，且含大量钙、镁离子，在复合驱中单独使用重烷基苯磺酸盐对地层水耐受性较差。普遍认为碱对地层、生产设备有较大危害。碱浓度较高的三元复合驱体系的现场应用结果表明，以NaOH为碱剂的三元复合驱体系常会造成生产井出现卡泵、堵塞、采出油量上升的同时产液量却明显下降等现象，导致产能衰退。在驱替过程中也出现管线腐蚀与结垢的问题。碱的应用对复合驱有一定的负面影响。综上所述，现有体系主要存在以下缺陷：

1)化学合成表面活性剂成本较高、供应短缺，影响规模性应用；

2)化学合成表面活性剂在自然界中难以降解，造成环境污染；

3)碱能引起地层粘土分散和运移，导致地层渗透率下降；与油层流体及岩石矿物反应，形成碱垢，对地层造成伤害，同时井筒结垢还会严重影响油井正常生产；

4)高浓度碱的应用能引起采油设备的严重腐蚀；

5)碱会大幅度降低聚合物的粘弹性，影响聚合物驱油作用效果；

6)针对地层水盐度较高的环境，现有体系活性范围窄，现场应用控制难度大。

研究和实践证实，生物表面活性剂不但具有环保、成本低等特点，而且还具有以下优良性能：易溶于地层水和注入水，在油水界面上具有良好的界面活性，具有很好的分散原油的能力，能明显降低油～水界面张力，形成胶束溶液，使烃乳化；改变岩石表面的润湿性；在油层岩石表面吸附量较少。因此，近年来生物表面活性剂的研究和应用颇受关注，发展潜力巨大。

发明内容

本发明的要解决的技术问题是提供一种用脂肽生物表面活性剂制成的驱油体系，同时提供这种

本发明的技术方案是，一种含有脂肽生物表面活性剂的复合驱油体系，所述复合驱油体系包括以下成分：脂肽生物表面活性剂6～120mg/L、重烷基苯磺酸盐0.01～0.3w/v％和碱0.5～5w/v％。

在一个优选的实施方案中，所述脂肽生物表面活性剂为12～60mg/L，重烷基苯磺酸盐为0.01～0.15w/v％，碱0.8～1.2w/v％。

根据本发明的含有脂肽生物表面活性剂的复合驱油体系，优选的是，所述碱选自碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钠中的一种。

更优选地是，所述碱为氢氧化钠。

进一步地，所述复合驱油体系还可包括聚合物。作为优选，所述聚合物的含量可以为0.08～0.20w/v％。在实际应用中，如需要增加复合驱油体系的粘度，可在复合驱油体系中加入合适比例的聚合物，以便进一步扩大体系的波及体积进而提高采油率。

脂肽生物表面活性剂可由芽孢杆菌类微生物发酵制备而得。得到的脂肽生物表面活性剂中的脂肽含量为80-150mg/L。

进一步地，所述芽孢杆菌为菌株编号为CGMCC1.1470的枯草芽孢杆菌。

本发明还提供了上述含有脂肽生物表面活性剂的复合驱油体系在油田开发中的应用。

在本发明的体系中，利用脂肽生物表面活性剂和重烷基苯磺酸盐表面活性剂的协同效应，提高了复合体系的界面活性，同时大幅度降低了重烷基苯磺酸盐表面活性剂的用量和强碱的用量；生物表面活性剂还可以改变岩石表面的电荷性质，减少化学表面活性剂在地层中的损失。本发明复合驱油体系可以在较低的表面活性剂用量和碱用量情况下使原油与体系界面张力达到超低，储层岩石润湿性向亲水方向转化，最终使被捕集在地层孔隙中处于分散状态的油滴或油珠脱离毛细管力的束缚，聚集并形成可以连续流动原油而被采出。

本发明开发了一种由脂肽生物表面活性剂、重烷基苯磺酸盐表面活性剂及碱构成的复合驱油体系，克服了现有复合体系存在的缺陷。

与现有体系比较，本发明体系具有如下突出的优点：将脂肽生物表面活性剂引入到现有复合体系中，明显地降低了碱、重烷基苯磺酸盐表面活性剂的用量，同时进一步加强了体系的界面活性，进一步增大了体系的活性范围，更易于控制和应用。由于降低了强碱和化学表面活性剂的用量，减轻了地层伤害，减弱了设备腐蚀，降低了环境污染，因此本发明体系更有利于促进规模化工业应用。

具体实施方式

脂肽生物表面活性剂的制备：

脂肽生物表面活性剂由枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis(保藏号CGMCC1.1470)在30℃下培养发酵生产。培养基由清水配置，成分见表1。

表1制备脂肽生物表面活性剂的培养基组成

发酵液中的脂肽生物表面活性剂含量为80-150mg/L。

实施例1不同脂肽生物表面活性剂浓度下复合驱油体系

脂肽生物表面活性剂：0、12～60mg/L

重烷基苯磺酸盐：0.05％，w/v％

NaOH：1.2％，w/v％

清水配制。

由表2可以看出，在NaOH：1.2％(w/v％)、重烷基苯磺酸盐0.05％(w/v％)条件下，现有体系(脂肽生物表面活性剂浓度为0mg/L，NaOH：1.2％w/v％、重烷基苯磺酸盐0.05w/v％)与原油界面张力为0.037mN/m；加入12～60mg/L的脂肽生物表面活性剂的本发明体系可以进一步降低界面张力，达到工业应用要求的超低界面张力(10^-3mN/m以下)，界面活性最好的复合驱油体系与原油界面张力甚至能达到10^～4mN/m，比不含脂肽生物表面活性剂时降低了2个数量级。

表2不同脂肽生物表面活性剂浓度的复合驱油体系界面活性

实施例2不同复合驱油体系界面活性

脂肽生物表面活性剂：0、12～60mg/L

重烷基苯磺酸盐：0.01～0.15，w/v％

NaOH：1.2，w/v％

地层水配制

由表3可以看出，由脂肽生物表面活性剂浓度为0mg/L、NaOH 1.2w/v％、重烷基苯磺酸盐浓度分别为0.01、0.03、0.05w/v％组成的现有体系与原油界面张力分别为0.044、0.037、0.037mN/m；本发明体系(含脂肽生物表面活性剂)可以进一步降低界面张力，仅加入了少量脂肽生物表面活性剂，重烷基苯磺酸盐在相当低的浓度(0.01～0.05w/v％)时亦可达到工业应用要求的超低界面张力(10^-3mN/m以下)，且在重烷基苯磺酸盐浓度为0.05％时，界面张力可以稳定在10^～3mN/m。而采用现有体系达到同样的界面张力值，重烷基苯磺酸盐的浓度需要0.1w/v％以上。这表明，与现有体系比较，本发明体系可降低重烷基苯磺酸盐用量50％。因此，该复合体系可以节约较为昂贵的化学合成表面活性剂的用量，采用廉价易得的脂肽生物表面活性剂代替，从而降低体系成本，提高体系的驱油效果。

表3不同配方的复合驱油体系界面活性

实施例3不同碱浓度下脂肽生物表面活性剂复合驱油体系界面张力

脂肽生物表面活性剂：0～60mg/L

重烷基苯磺酸盐：0.05，w/v％

NaOH：0.8～1.2，w/v％

地层水配制。

由表4可以看出，由脂肽生物表面活性剂浓度为0mg/L、重烷基苯磺酸盐为0.05w/v％、NaOH浓度分别为1.2，、1.0、0.8w/v％构成的现有体系与原油界面张力分别为0.037、0.012、0.010mN/m。加入脂肽生物表面活性剂获得的本发明体系与原油界面张力达到工业应用要求的超低界面张力(10^-3mN/m以下)。并且呈现出低碱浓度，低脂肽浓度；高碱浓度，高脂肽浓度时界面活性较好的特点。因此，该复合体系的使用可以比现有体系采用的碱用量降低，现场应用将能大大减少碱对地层的破坏和对设备的腐蚀。

表4复合驱油体系界面活性

实施例4

脂肽生物表面活性剂：50mg/L

重烷基苯磺酸盐：0.05w/v％

Na₂CO₃：1.0w/v％

聚合物：0.08w/v％

地层水配制。

得到的复合驱油体系与原油界面张力为0.0076mN/m.

实施例5

脂肽生物表面活性剂：60mg/L

重烷基苯磺酸盐：0.10w/v％

NaHCO₃：1.2w/v％

聚合物：0.20w/v％

地层水配制。

得到的复合驱油体系与原油界面张力为0.0085mN/m.

本发明降低了碱和化学表面活性剂的用量，减轻了地层伤害，减弱了设备腐蚀，降低了环境污染，因此本发明体系更有利于促进规模化工业应用。

Claims

1.一种含有脂肽生物表面活性剂的复合驱油体系，其特征在于：所述复合驱油体系包括以下成分：脂肽生物表面活性剂6～120mg/L、重烷基苯磺酸盐0.01～0.30w/v％和碱0.5～5w/v％。

2.根据权利要求1所述的含有脂肽生物表面活性剂的复合驱油体系，其特征在于：所述脂肽生物表面活性剂为12～60mg/L，重烷基苯磺酸盐为0.01～0.15w/v％，碱0.8～1.2w/v％。

3.根据权利要求1所述的含有脂肽生物表面活性剂的复合驱油体系，其特征在于：所述碱选自碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钠中的一种。

4.根据权利要求1所述的含有脂肽生物表面活性剂的复合驱油体系，其特征在于：所述碱为氢氧化钠。

5.根据权利要求1所述的含有脂肽生物表面活性剂的复合驱油体系，其特征在于：所述复合驱油体系包括聚合物。

6.根据权利要求5所述的含有脂肽生物表面活性剂的复合驱油体系，其特征在于：所述聚合物的含量为0.08～0.20w/v％。

7.根据权利要求1所述的含有脂肽生物表面活性剂的复合驱油体系，其特征在于：所述脂肽生物表面活性剂中的脂肽含量为80-150mg/L。

8.根据权利要求1所述的含有脂肽生物表面活性剂的复合驱油体系，其特征在于：所述脂肽生物表面活性剂由芽孢杆菌类微生物发酵制备。

9.根据权利要求7所述的含有脂肽生物表面活性剂的复合驱油体系，其特征在于：所述芽孢杆菌为菌株编号为CGMCC 1.1470的枯草芽孢杆菌。

10.权利要求1所述的复合驱油体系在油田开发中的应用。