CN103614131B - 一种生化型抗盐抗高温驱油降粘剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种降粘剂，尤其涉及一种生化型抗盐抗高温驱油降粘剂及其制备方法，所述抗盐抗高温驱油降粘剂按质量百分比包括下述组分：微生物发酵液30～85%、阴离子型表面活性剂0.5～5%、非离子型表面活性剂0.5～10%、蒸馏水余量；所述微生物发酵液为产糖脂或脂肽生物表面活性剂的微生物菌株发酵液，本发明有益效果为与现有降粘剂比本发明所述降粘剂具有耐高温性、耐高矿化度能力、高效降低油水界面张力、增强湿润性的优点，相同条件下比现有降粘剂降粘效果提高10%，对中等粘度的稠油降粘效果为99%，安全环保，效果稳定，兼具降粘和驱油双重能力。
Description
技术领域
本发明涉及一种驱油降粘剂，尤其涉及一种生化型抗盐抗高温驱油降粘剂及其制备方法。
背景技术
目前，我国大部分油田已经进入开采中后期，采出油的含水率有的高达90%，进入高含水阶段。
三次采油中注入的驱油降粘剂，对于普通油藏而言，无论是聚合物还是表面活性剂类型的驱油剂，都已具有规模化生产的能力，在提高油田采收率方面也取得了十分可观的效果。但是对于相对极端的高温高矿化度油藏，在极端环境下，化学剂的结构极易发生改变，最终导致驱油降粘剂无法达到应有的效果。因此，近年来对抗高温高盐的驱油降粘剂的研究备受关注，从三次采油的发展前景看，提高驱油降粘剂对温度和矿化度的适应性和耐受性是一项紧迫而艰巨的工作。尤其对于像塔里木这种高温高矿化度油藏来说，更是具有十分重要的现实意义。
驱油降粘剂一般是复合型的油藏处理剂，由多种表面活性剂类物质复配而成，具有降低油水界面张力、润湿油藏、增溶，与油藏配伍性良好等特点。主要原理是驱油降粘剂注入到油藏中后，能够克服油层空隙的毛细管压力，降低界面张力，解除地层堵塞。同时利用自身可以吸附在油层孔隙表面的特点，使亲油表面产生润湿反转从而变为亲水，增强原油在孔隙中的流动性，增加近井地带的导流能力，达到降粘、增产以及助排的目的。
目前，在驱油降粘剂中使用较多的表面活性剂类物质主要可以分为两大类：一是低成本的以工业生产副产物为主要原料的混合型表面活性剂，二是以有机化工原料为主的复配以及改性的表面活性剂。其中以工业副产物为主要原料的混合型表面活性剂主要包括各种磺酸盐、苯磺酸盐和羧酸盐等，主要特点是来源较广泛，成本低廉。复配和改性的表面活性剂种类繁多，对温度和矿化度的单一耐受性较强，但同时既耐受高温又耐受高矿化度的种类相对较少。因此需要一种新型高效的，同时对温度和矿化度均具有较高耐受能力的驱油降粘剂产品。
开发抗盐抗高温的驱油降粘剂有以下几种途径，一是将具有不同特点的表面活性剂进行复配使用，二是将现有的具有良好性能的表面活性剂进行改性。现阶段使用的阴离子-非离子型表面活性剂、芳基烷基磺酸盐、α-烯烃磺酸盐以及高分子型阴离子表面活性剂具有一定的抗盐抗高温能力。但是以这些种类的表面活性剂为主要成分的驱油降粘剂在应用时也存在一定的困难，其化学性质与其它化学剂、原油以及地层水的性质关系紧密，同时在一定程度上处于先导性试验阶段，技术不够成熟。基于此，寻求一种效果更好，适应性更强的驱油降粘剂是目前亟待解决的问题，应引起足够的重视，以便能尽快的应用到采油的工作当中去，为油田提高采收率服务。
生物表面活性剂，是微生物在一定条件下培养时，其代谢过程中分泌出的具有表面活性的物质，如糖脂、脂肽或中性类脂衍生物等。与化学工业合成的表面活性剂相比，生物表面活性剂，尤其是糖脂类表面活性剂的分子结构庞大、复杂，除具有降低表面张力、稳定乳化液和增加泡沫、生物相容性好、无毒、能生物降解、无污染、专一性和良好的选择性等优点外，某些糖脂类生物表面活性剂还具有良好的抗菌性能，良好的化学稳定性，耐强碱、强酸，有多种多样的药理作用和免疫功能等，这是一般化学合成的表面活性剂难以匹敌的。糖脂类生物表面活性剂因具有许多优良特性，从而吸引着越来越多的研究者。
发明内容
本发明以产糖脂或脂肽生物表面活性剂的微生物菌株发酵液为基液，辅以多种化学表面活性剂制备的生化型抗盐抗高温驱油降粘剂，能够适应极端油藏环境，通过降低油水界面张力、降低稠油粘度、增加流动性，达到改善作业效果、实现节能环保的目标、提高采收率。
本发明提供了一种生化型抗盐抗高温驱油降粘剂，所述抗盐抗高温驱油降粘剂按质量百分比包括下述组分：
所述微生物发酵液为产糖脂或脂肽生物表面活性剂的微生物菌株发酵液。
本发明所述产糖脂生物表面活性剂的微生物菌株为铜绿假单胞菌PseudomonasaeruginosaATCCNO.9027；所述产脂肽生物表面活性剂的微生物菌株为枯草芽孢杆菌BacillussubfilisCCTCCM2011289或枯草芽孢杆菌BacillussubtilisATCCNO.21332。
本发明所述抗盐抗高温驱油降粘剂按质量百分比优选为包括下述组分：
本发明所述阴离子型表面活性剂优选为烷基苯磺酸盐、烯烃磺酸盐和高级脂肪酰胺磺酸盐中的至少一种。
本发明所述非离子型表面活性剂优选为脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、聚氧乙烯酰胺和多元醇脂肪酸脂中的至少一种。
本发明的另一目的在于提供一种上述生化型抗盐抗高温驱油降粘剂制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
①将产糖脂或脂肽生物表面活性剂的微生物菌株接种在固体培养基上培养，所述固体培养基为琼脂粉15～20g/L，葡萄糖5～15g/L，NH4Cl0.5～2.5g/L，K2HPO42～4g/L，KH2PO40.1～1g/L，MgSO4·7H2O0.1～1g/L，FeSO4·7H2O0.1～0.5g/L，补水至1L，pH为7～8；
②将步骤①所得固体培养基单菌落转接于种子培养基内震荡培养，得到种子液，所述种子培养基为葡萄糖5～15g/L，NH4Cl0.5～2.5g/L，K2HPO4·12H2O2～4g/L，KH2PO40.1～1g/L，KCl0.1～1g/L，MgSO4·7H2O0.1～1g/L，FeSO4·7H2O0.1～1g/L，补水至1L，pH为7～8；
③将步骤②所得种子液转移至发酵培养基中培养，得到微生物发酵液，所述葡萄糖5～15g/L，NH4Cl2～4g/L，K2HPO4·12H2O2～4g/L，KH2PO40.1～1g/L，KCl0.1～1g/L，MgSO4·7H2O0.1～1g/L，FeSO4·7H2O0.1～1g/L，MnSO40.001～0.005g/L，CuSO4·5H2O0.01～0.02g/L，补水至1L，pH为7～8；
④在25～40℃下，将质量百分比为30～85%的微生物发酵液、0.5～5%的阴离子型表面活性剂混合搅拌40～60min；
⑤向步骤①所得溶液中加入0.5～10%的非离子型表面活性剂、余量的蒸馏水在25～55℃下搅拌60～90min。
与现有技术比本发明所述培养基增加了碳氮比，有利于提高生物表面活性剂的产量；同时增大了离子强度，如Mn2+、Cu2+等，以及不同微量元素之间的比例，对生物表面活性剂的合成具有促进作用。
本发明所述步骤①培养条件优选为30～37℃培养1～2天。
本发明所述步骤②培养条件优选为30～37℃下150～200rpm震荡培养1～2天。
本发明所述步骤③培养条件优选为30～37℃培养2～5天，所述种子液与发酵培养基体积比为1：20～50。
本发明有益效果为：与现有降粘剂比本发明所述降粘剂具有较高的耐温性和耐矿化度能力，现有普通降粘剂在温度高于100℃或矿化度大于105mg/L时，降粘效果大大降低，现有耐高温降粘剂价格昂贵，经济效益差，本发明所述降粘剂最高耐温达120℃、最高耐矿化度达20×104mg/L，仍可有效降低油水界面张力，在高温高矿化度条件下，对粘度大于105mPa·s的稠油仍有降粘效果。本发明所述降粘剂还具有增加润湿性、水溶性好、安全无毒、方便施工、工艺简单、应用范围广、可有效降低稠油粘度、提高极端环境油藏的原油采收率。可应用于高温深井油藏的储层改造、水驱、井筒举升、近井端解堵等开发增产措施。
附图说明
本发明附图3幅，
图1为抗盐抗高温驱油降粘剂使用浓度实验结果；
图2为抗盐抗高温驱油降粘剂温度适应性实验结果；
图3为抗盐抗高温驱油降粘剂矿化度适应性实验结果。
具体实施方式
下述非限制性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。
下述改性α-烯烃磺酸盐购于广州市佐治利化工有限公司；
下述LAS购于锦州市凌河区英超物资供应中心；
下述OP-40购于江苏省海安石油化工厂；
下述TX-30购于江苏省海安石油化工厂。
实施例1
一种生化型抗盐抗高温驱油降粘剂的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
①将铜绿假单胞菌PseudomonasaeruginosaATCCNO.9027接种在固体培养基上37℃培养1天，所述固体培养基为琼脂粉20g/L，葡萄糖10g/L，NH4Cl2g/L，K2HPO43.5g/L，KH2PO40.5g/L，MgSO4·7H2O0.2g/L，FeSO4·7H2O0.1g/L，补水至1L，pH为7；
②将步骤①所得固体培养基单菌落转接于种子培养基内，37℃下150rpm震荡培养2天，得到种子液，所述种子培养基为葡萄糖10g/L，NH4Cl2g/L，K2HPO4·12H2O3.5g/L，KH2PO40.5g/L，KCl0.5g/L，MgSO4·7H2O0.2g/L，FeSO4·7H2O0.1g/L，补水至1L，pH为7；
③将步骤②所得种子液加入发酵培养基中，37℃培养4天，得到微生物发酵液，所述葡萄糖12g/L，NH4Cl2g/L，K2HPO4·12H2O3.5g/L，KH2PO40.5g/L，KCl0.5g/L，MgSO4·7H2O0.2g/L，FeSO4·7H2O0.1g/L，MnSO40.005g/L，CuSO4·5H2O0.015g/L，补水至1L，pH为7.5，所述种子液与发酵培养基体积比为1：50；
④在30℃下，将质量百分比为80%的步骤③所得微生物发酵液、0.75%的改性α-烯烃磺酸盐和0.5%LAS混合搅拌40min；
⑤向步骤①所得溶液中加入0.5%的OP-40、0.8%的TX-30和17.45%的蒸馏水在50℃下搅拌90min。
实施例2
一种生化型抗盐抗高温驱油降粘剂的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
①将枯草芽孢杆菌BacillussubtilisATCCNO.21332接种在固体培养基上37℃培养1天，所述固体培养基为琼脂粉20g/L，葡萄糖10g/L，NH4Cl2g/L，K2HPO43.5g/L，KH2PO40.5g/L，MgSO4·7H2O0.2g/L，FeSO4·7H2O0.1g/L，补水至1L，pH为7；
②将步骤①所得固体培养基单菌落转接于种子培养基内，37℃下150rpm震荡培养2天，得到种子液，所述种子培养基为葡萄糖12g/L，NH4Cl1.5g/L，K2HPO4·12H2O3.5g/L，KH2PO40.5g/L，KCl0.5g/L，MgSO4·7H2O0.2g/L，FeSO4·7H2O0.2g/L，补水至1L，pH为7.5；
③将步骤②所得种子液加入发酵培养基中，37℃培养4天，得到微生物发酵液，所述葡萄糖12g/L，NH4Cl1.5g/L，K2HPO4·12H2O3.5g/L，KH2PO40.5g/L，KCl0.5g/L，MgSO4·7H2O0.2g/L，FeSO4·7H2O0.2g/L，MnSO40.003g/L，CuSO4·5H2O0.01g/L，补水至1L，pH为7.5，所述种子液与发酵培养基体积比为1：50；
④在30℃下，将质量百分比为65%的步骤③所得微生物发酵液和0.5%LAS混合搅拌20min；
⑤向步骤①所得溶液中加入0.3%的OP-40、0.7%的TX-30和33.5%的蒸馏水在50℃下搅拌70min。
应用例1
实施例1得到的生化型抗盐抗高温驱油降粘剂使用浓度确定：
将生化型抗盐抗高温驱油降粘剂配成体积分数为0.05%、0.10%、0.15%、0.20%、0.25%和0.30%的水溶液，利用JYW-200全自动表/界面张力仪测定表面张力，测定三次取平均值，实验结果见附图1。
当生化型抗盐抗高温驱油降粘剂水溶液浓度大于0.15%时，表面张力≤29.43mN/m，具有降低表界面张力的能力。
应用例2
实施例1得到的生化型抗盐抗高温驱油降粘剂温度适应性实验：
将生化型抗盐抗高温驱油降粘剂配成体积分数为0.15%的水溶液，水浴30℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃、100℃、110℃、120℃、130℃，2h后测定表面张力，实验结果见附图2。
生化型抗盐抗高温驱油降粘剂在30～120℃可有效降低表界面张力，特别在110～120℃也可以降低油水界面张力，增强润湿性，提高采收率。
应用例3
实施例1得到的生化型抗盐抗高温驱油降粘剂矿化度适应性实验：
将生化型抗盐抗高温驱油降粘剂配成体积分数为0.15%的水溶液，水浴50℃，矿化度0mg/L、5×104mg/L、10×104mg/L、15×104mg/L、20×104mg/L、25×104mg/L、30×104mg/L，2h后测定表面张力，实验结果见附图3。
生化型抗盐抗高温驱油降粘剂在矿化度为0～20×104mg/L可有效降低表界面张力，特别在矿化度为20×104mg/L时也具有较强的适应性，可满足在极端矿化度条件下的驱油要求，最大限度减少因矿化度过大对采油造成的影响。
应用例4
实施例1得到的生化型抗盐抗高温驱油降粘剂降粘性能实验：
将生化型抗盐抗高温驱油降粘剂配成体积分数为0.15%的水溶液，取30ml向其加入粘度为45000mPa·s的脱水稠油70g，50℃水浴800r/min转速搅拌15min，用旋转粘度计按SY/T0520-2008测定稠油粘度，测定两次取平均值，按式Ⅰ计算，实验结果见表1。
F=（μ0－μ）/μ0×100%
式Ⅰ
F：降粘率，%；
μ0：稠油初始粘度，mPa·s；
μ：降粘剂作用后稠油的粘度，mPa·s。
表1生化型抗盐抗高温驱油降粘剂的降粘性能实验结果
应用例5
实施例1得到的生化型抗盐抗高温驱油降粘剂驱油性能实验：
建立驱油模型模拟地层环境，用水驱至产出液不含原油，计算水驱效率；将生化型抗盐抗高温驱油降粘剂配成体积分数为0.15%的水溶液加入，在温度120℃、矿化度20×104mg/L条件下静置5d，再次水驱，直至产出液不含原油，按式Ⅱ计算最终驱油率，测定三次取平均值，实验结果见表2。
η=V1/V0×100%
式Ⅱ
η：驱油率，%；
V1：驱出油体积，mL；
V0：初始饱和原油体积，mL。
水驱替出模型中60.1%的原油，仍然有39.9%的原油残留在模型中；加入生化型抗盐抗高温驱油降粘剂水溶液后，静置5天再次水驱替，又有13.88%的原油被驱替出来。加入生化型抗盐抗高温驱油降粘剂水溶液后，减轻油砂表面原油的吸附作用，使原油的溶解能力和流动性增强，提高采收率。
现有化学驱油降粘剂作对照实验，实验结果见表2，本发明所述生化型抗盐抗高温驱油降粘剂驱油效果比现有化学驱油降粘剂在相同条件下最终采收率提高10%。
表2驱油性能实验结果
Claims (6)
1.一种生化型抗盐抗高温驱油降粘剂，所述抗盐抗高温驱油降粘剂按质量百分比包括下述组分：
所述微生物发酵液为产糖脂或脂肽生物表面活性剂的微生物菌株发酵液；
所述产糖脂生物表面活性剂的微生物菌株为铜绿假单胞菌PseudomonasaeruginosaATCCNO.9027；所述产脂肽生物表面活性剂的微生物菌株为枯草芽孢杆菌BacillussubfilisCCTCCM2011289或枯草芽孢杆菌BacillussubtilisATCCNO.21332；
所述微生物菌株的培养基以葡萄糖为碳源；
所述阴离子型表面活性剂为烷基苯磺酸盐、烯烃磺酸盐和高级脂肪酰胺磺酸盐中的至少一种；
所述非离子型表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、聚氧乙烯酰胺和多元醇脂肪酸酯中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的抗盐抗高温驱油降粘剂，其特征在于：所述抗盐抗高温驱油降粘剂按质量百分比包括下述组分：
3.一种生化型抗盐抗高温驱油降粘剂制备方法，其特征在于：所述制备方法包括如下步骤：
①将产糖脂或脂肽生物表面活性剂的微生物菌株接种在固体培养基上培养，所述固体培养基为琼脂粉15～20g/L，葡萄糖5～15g/L，NH4Cl0.5～2.5g/L，K2HPO42～4g/L，KH2PO40.1～1g/L，MgSO4·7H2O0.1～1g/L，FeSO4·7H2O0.1～0.5g/L，补水至1L，pH为7～8；
②将步骤①所得固体培养基单菌落转接于种子培养基内震荡培养，得到种子液，所述种子培养基为葡萄糖5～15g/L，NH4Cl0.5～2.5g/L，K2HPO4·12H2O2～4g/L，KH2PO40.1～1g/L，KCl0.1～1g/L，MgSO4·7H2O0.1～1g/L，FeSO4·7H2O0.1～1g/L，补水至1L，pH为7～8；
③将步骤②所得种子液转移至发酵培养基中培养，得到微生物发酵液，所述发酵培养基为葡萄糖5～15g/L，NH4Cl2～4g/L，K2HPO4·12H2O2～4g/L，KH2PO40.1～1g/L，KCl0.1～1g/L，MgSO4·7H2O0.1～1g/L，FeSO4·7H2O0.1～1g/L，MnSO40.001～0.005g/L，CuSO4·5H2O0.01～0.02g/L，补水至1L，pH为7～8；
④在25～40℃下，将质量百分比为30～85％的微生物发酵液、0.5～5％的阴离子型表面活性剂混合搅拌40～60min；
⑤向步骤④所得溶液中加入0.5～10％的非离子型表面活性剂、余量的蒸馏水在25～55℃下搅拌60～90min。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述步骤①培养条件为30～37℃培养1～2天。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述步骤②培养条件为30～37℃下150～200rpm震荡培养1～2天。
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述步骤③培养条件为30～37℃培养2～5天，所述种子液与发酵培养基体积比为1：20～50。
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