CN104152129A - 枯草菌脂肽钠作为驱油剂的用途及包含枯草菌脂肽钠的驱油剂 - Google Patents

Abstract

本发明属于石油开采领域，公开了枯草菌脂肽钠作为驱油剂的用途及包含枯草菌脂肽钠的驱油剂。本发明以枯草菌脂肽钠作为驱油剂热稳定性好，不存在色谱分离现象，在不外加碱和有机溶剂等驱油物质单独使用时，在较小的浓度范围内即可达到较低的油/水界面张力，有利于原油从地层表面洗下来，提高驱油效率，进而提高原油采收率，同时可避免加入碱性体对油层的伤害，有利于石油开采的可持续发展。本发明所述复合驱油剂包括枯草菌脂肽钠，枯草菌脂肽钠与化学驱油剂配伍性好，在保证界面张力达到较低的同时可明显降低化学驱油剂的用量，在提高油田三次采油的采收率的同时有效降低三次采油的成本。

Description

枯草菌脂肽钠作为驱油剂的用途及包含枯草菌脂肽钠的驱油剂

技术领域

本发明属于石油开采领域，具体涉及枯草菌脂肽钠作为驱油剂的用途及包含枯草菌脂肽钠的驱油剂。

背景技术

石油作为极其重要的能源和化工原料，世界范围内的需求持续增长。尤其在我国，一方面国民经济发展对石油需求量的增长速度比以往任何时候都大；另一方面，我国的各主力油田经过了几十年的开发，剩余储量大都集中在高含水、低渗透、稠油、高温高盐油藏、非均质极强的碳酸盐岩缝洞油藏等开采难度较大的地方，产量递减幅度加大，而且后备储量严重不足，石油的供求矛盾日益突出。缓解石油供求之间日益突出的矛盾有两条有效的途径：一是寻找新的原油地质储量；二是提高现有地质储量中的可采储量，即提高采收率。但是，石油是一种不可再生资源，它的总地质储量是一定的，而且我国陆上石油资源的勘探程度已经很高，新增地质储量的难度越来越大，潜力越来越少。近年来，几个大油田新增地质储量多数都是丰度很低、油层物性差、开采难度大的油藏。在有限的原油地质储量中，其可采储量是一个变量。它随着开采技术的发展而增加，而且其潜力一般很大。石油是一种流体矿藏，具有独特的开采方式。在各种矿物中，石油的采收率是比较低的。在目前技术水平下，石油的采收率平均约在30％～60％之间。与勘探新油田不同，提高采收率问题自油田发现到开采结束，自始至终地贯穿于整个开发全过程。可以说，提高采收率是油田开采永恒的主题。大庆油田是我国最大的油田，按现已探明的地质储量计算，采收率每提高一个百分点，就可增油5000万吨。这对国民经济的发展具有极其重要的意义。

石油开采过程分为一次采油、二次采油和三次采油。通常把利用油藏天然能量开采石油的过程称为一次采油，把以补充地层能量为目的的采油方法称为二次采油。而通过注入其他流体和采用物理、化学、热量、生物等方法改变油藏岩石及流体性质，提高水驱后油藏采收率的方法称为三次采油。一次采油和二次采油均为物理方法采油，通常可以采出30％～40％的原油。我国的主要油田(大庆、胜利、辽河等)已经进入二次采油的后期阶段，为了提高现有油田的采油率，三次采油技术得到日益广泛的应用。

目前三次采油的方法包括化学驱油、热力采油、气相驱油、微生物驱油等四大类，其中化学驱油方法又包括聚合物驱油法、复合驱油法、碱驱油法和表面活性剂驱油法。

目前我国主要采取聚合物驱油法，其提高采收率的增幅在10％OOIP以上。然而聚合物驱主要适用于中高渗油田，其适用的油田类型有限，对低压低渗油田和稠油油田其提高采收率的效果不佳。而表面活性剂驱油法(包括表面活性剂/聚合物二元复合驱油剂)可以解决这一难题。

表面活性剂是一种以提高驱油效率为主的技术方法，各大油田对于表面活性剂的需求也急剧加大。表面活性剂具有双亲官能结构，当表面活性剂溶于水时，分子主要分布在油水界面上，可以降低油水界面张力。油水界面张力的降低意味着粘附功的减小，即油易从地层表面洗下来，提高洗油效率。表面活性剂的驱油效果还表现在使亲油的岩石表面润湿性反转、原油乳化、提高表面电荷密度及油滴聚并等作用。表面活性剂驱油剂分为稀体系和浓体系。浓体系指溶解或分散在水中的表面活性剂浓度大于2％以上的体系。稀体系的表面活性剂浓度一般小于2％。一般认为，能使原油采收率大幅提高的表面活性剂至少应具备以下条件：能使原油与水的界面张力降至较低的程度，应低于1×10^-2mN/m～1×10^-3mN/m，具有适宜的溶解度、pH值、浊点和相持性；可降低岩层对原油的吸附作用；在储油层的环境中，能长时间保持理化稳定性，耐盐性好，对电解质不敏感；能与大部分的储油层接触，提高驱油率；具有可以接受的成本。

目前在油田上应用较多是石油磺酸盐表面活性剂，但由于复杂的地藏条件和油田的生产成本考虑，单一驱油剂所需的首要技术要求就是油/水界面张力达到1×10^-3mN/m数量级。但石油磺酸盐一般只能降低油/水界面张力至1×10^-2mN/m数量级，达不到驱油所需超低油水界面张力的要求。而传统的驱油剂为了追求低的油水界面张力，不注重油藏地质及原油物性条件，加入了一定量的碱(NaOH)，由于碱(NaOH)在地层中大量被吸附，堵塞了地层孔道，致使地层结构的破坏，为进一步开采带来了巨大困难。

枯草菌脂肽钠是枯草菌脂肽的钠盐，枯草菌脂肽译为Surfactin，是一种由枯草芽孢杆菌合成的环肽，多以钠盐形式应用。自1968年被Arima等人首次发现以来，Surfactin一直是表面活性最强、研究较多的生物表面活性剂之一，被广泛应用在农业、化妆品、食品、医药工业。然而，目前还未见枯草菌脂肽钠在驱油剂方面相关研究报道。

发明内容

有鉴于此，本发明的一个目的是提供枯草菌脂肽钠作为驱油剂的用途。

本发明的另一个目的是提供一种驱油剂，其为枯草菌脂肽钠。

本发明的另一个目的是提供一种复合驱油剂包括枯草菌脂肽钠。

本发明的另一个目的是提供一种二元复合驱油剂，包括枯草菌脂肽钠和表面活性剂。

作为优选，所述表面活性剂为重烷基磺酸盐和甜菜碱。

本发明的另一个目的是提供一种二元复合驱油剂，由枯草菌脂肽钠、重烷基磺酸盐、甜菜碱、助表面活性剂和水组成。

作为优选，所述的重烷基苯磺酸盐为C₁₂-C₁₄的烷基磺酸盐、C₁₂-C₁₄的二烷基苯磺酸盐、C₁₂-C₁₄的二苯烷磺酸盐、C₁₂-C₁₄的二烷基萘满磺酸盐中的一种或两种以上。

作为优选，所述的甜菜碱为十四烷基二甲基甜菜碱、十六烷基羟基磺基甜菜碱、N-(3-十四烷氧基-2-羟基丙基)-N，N二甲基甜菜碱中的一种或两种以上。

作为优选，所述的助表面活性剂为C3-C4醇类。

本发明的另一个目的是提供一种二元复合驱油剂的制备方法，在常温常压下，将枯草菌脂肽钠、重烷基磺酸盐、甜菜碱充分搅拌，然后与总水量的50％水混和搅拌，最后加入助表面活性剂搅拌后加入余下的50％水，充分搅拌均匀即得。

与现有技术相比，本发明至少具有以下一种有益效果：

(1)、本发明以枯草菌脂肽钠作为驱油剂热稳定性好，不存在色谱分离现象，在不外加碱和有机溶剂等驱油物质单独使用时，在较小的浓度范围内即可达到较低的油/水界面张力，有利于降低三次采油的成本，而且有利于原油从地层表面洗下来，提高驱油效率，进而提高原油采收率。油田矿场实验显示，以枯草菌脂肽钠作为驱油剂，原油采收率可显著提高。同时可避免加入碱性体对油层的伤害，有利于石油开采的可持续发展。

(2)、本发明所述复合驱油剂包括枯草菌脂肽钠，枯草菌脂肽钠与化学驱油剂配伍性好，在保证界面张力达到较低的同时可明显降低化学驱的用量，在提高油田三次采油的采收率的同时有效降低三次采油的成本。

(3)本发明所述包括枯草菌脂肽钠的复合驱油剂的制备方法简单，原料廉价易得，反应易于控制，应用范围广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本发明所述枯草菌脂肽钠的结构示意图；

图2为实施例3所述复合驱油剂的界面张力测试图；其中，横坐标为时间，单位为秒(s)，纵坐标为界面张力VG，单位mN/m；

图3为实施例4所述复合驱油剂的界面张力测试图；其中，横坐标为时间，单位为秒(s)，纵坐标为界面张力VG，单位mN/m。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

枯草菌脂肽钠来源于枯草芽孢杆菌发酵产物，结构为一种环状脂肽钠盐化合物，其分子式为：C₅₂H₉₀N₇NaO₁₃，分子量为：1044。其结构式为：

本发明通过界面张力实验检测不同浓度的枯草菌脂肽钠的界面张力，结果显示枯草菌脂肽钠在不外加碱和有机溶剂等驱油物质单独使用时，在较小的浓度范围内(500ppm)即可达到10^-3mN/m的油/水界面张力，表明枯草菌脂肽钠的加入有利于原油从地层表面洗下来，提高驱油效率，进而提高原油采收率。因此本发明提供了枯草菌脂肽钠作为驱油剂的用途。

本发明还提供了一种驱油剂，其为枯草菌脂肽钠。

进一步的，本发明还提供了一种复合驱油剂，包括枯草菌脂肽钠。枯草菌脂肽钠与化学驱油剂复配得到复合驱油剂，使界面张力在非常低的条件下的化学剂浓度大幅度降低。

其中，本发明所述复合驱油剂中所述化学驱油剂选自聚合物驱油剂、表面活性剂驱油剂、碱驱油剂中的一种或两种以上的组合。

在一些实施方案中，所述化学驱油剂为聚合物驱油剂，枯草菌脂肽钠与聚合物驱油剂复配得到二元复合驱油剂。枯草菌脂肽钠与聚合物驱油剂两者相结合，以枯草菌脂肽钠为主，很好的降低体系油水界面张力，同时通过添加聚合物，使体系粘度增大，扩大水驱波及体积，从而更好提高复合体系的驱油效果。

在一些实施方案中，所述化学驱油剂为表面活性驱油剂，枯草菌脂肽钠与表面活性驱油剂复配得到二元复合驱油剂。枯草菌脂肽钠与表面活性剂两者相结合，从而更好提高复合体系的驱油效果。其中，所述二元复合驱油剂中所述表面活性剂优选为石油磺酸盐、重烷基磺酸盐、石油羧酸盐、木质素磺酸盐或甜菜碱一种或两种以上。

在一些实施方案中，所述二元复合驱油剂中所述表面活性剂为重烷基磺酸盐和甜菜碱。

进一步的，在一些实施方案中，所述二元复合驱油剂还包括助表面活性剂和水。

在另一些实施方案中，本发明所述二元复合驱油剂由枯草菌脂肽钠、重烷基磺酸盐、甜菜碱、助表面活性剂和水组成。

在一些具体实施例中，上述二元复合驱油剂中各组分的重量百分比为枯草菌脂肽钠5％-10％、重烷基磺酸盐10％-20％、甜菜碱20％-25％、助表面活性剂3％-10％、水40％-60％。

本发明所述的重烷基磺酸盐优选为C₁₂-C₁₄的烷基苯磺酸盐、C₁₂-C₁₄的二烷基苯磺酸盐、C₁₂-C₁₄的二苯烷磺酸盐、C₁₂-C₁₄的二烷基萘满磺酸盐中的一种或两种以上。

在一些具体实施例中，所述的重烷基磺酸盐为十二烷基苯磺酸钠、十三烷基苯磺酸钠。

本发明所述的甜菜碱优选为十四烷基二甲基甜菜碱、十六烷基羟基磺基甜菜碱、N-(3-十四烷氧基-2-羟基丙基)-N，N二甲基甜菜碱中的一种或两种以上。

本发明所述的助表面活性剂优选为C3-C4醇类。进一步的，所述的助表面活性剂更优选为异丙醇、正丁醇或异丁醇中的一种或两种以上。

本发明还提供了上述二元复合驱油剂的制备方法，具体为在常温常压下，将枯草菌脂肽钠、重烷基磺酸盐、甜菜碱充分搅拌，然后与总水量的50％水混和搅拌，最后加入助表面活性剂搅拌后加入余下的50％水，充分搅拌均匀即得。

其中，所述枯草菌脂肽钠、重烷基磺酸盐与甜菜碱的搅拌时间优选为30min-45min。所述与总水量的50％水混和搅拌的时间优选30min。所述加入助表面活性剂搅拌的时间优选45min。

本发明所述的枯草菌脂肽钠可以通过商业渠道购买得到，也可以按现有技术已知的方法制备得到。

在一些实施方案中，本发明所述枯草菌脂肽钠的制备方法是以保藏编号为CGMCC No.1107的枯草芽孢杆菌E8作为出发菌株，接种斜面培养基31～35℃培养48～72h后4℃保藏2～15d，然后取斜面培养基保藏菌落接种种瓶培养基培养，最后接种发酵培养基发酵制备得到枯草菌脂肽钠。

进一步的，在一些实施例中所述枯草菌脂肽钠是先按照申请号为201010566490.3的中国专利公开的方法制备获得枯草菌脂肽钠发酵液，之后经预处理后纯化得到。其中，所述发酵液预处理为枯草菌脂肽钠发酵液过滤除菌体，调节pH值至2～5，0～8℃静置12～20h以上，收集沉淀，干燥得枯草菌脂肽钠粗提物。所述纯化可以按照现有技术已知的方法进行，也可按照申请号为201310016068.4的中国专利和申请号为201310016078.8的中国专利公开的方法进行。

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明进行详细说明。其中本发明中使用的所有原材料均可以通过商业渠道购得。其中1ppm即为1μg/mL。

实施例1：不同浓度的枯草菌脂肽钠的界面张力的检测

测试仪器：Model510旋转滴界面张力仪(SY/T5370-1999)；

温度：55℃；

原油：实验标准原油(华北任丘油田马95断块)；

水：地层水(油田厂家提供，属于NaHCO₃型)；

驱油剂组成：不同浓度的枯草菌脂肽钠；

统计不同浓度的枯草菌脂肽钠的界面张力，结果见表1。

表1界面张力

枯草菌脂肽钠浓度(ppm)	原油/地层水之间界面张力(mN/m)
		3000	0.3×10-3
2000	0.4×10-3
		1000	1.4×10-3
500	3.2×10-3
		100	6.4×10-3

结果显示枯草菌脂肽钠在不外加碱和有机溶剂等驱油物质单独使用时，在较小的浓度范围内(500ppm)即可达到10^-3mN/m的油/水界面张力。而500ppm的用量远小于目前驱油剂的用量。表明以枯草菌脂肽钠作为驱油剂用量小，有利于降低三次采油的成本。

实施例2：枯草菌脂肽钠的热稳定性

在实验室模拟的油田的矿场条件下，添加500ppm的枯草菌脂肽钠，然后放在烘箱中(105℃)60min，之后转入冰箱中使瞬间将至5℃以下，观察枯草菌脂肽钠在烧杯中的透明情况，结果显示没有沉淀产生。表明枯草菌脂肽钠作为驱油剂热稳定性好。

实施例3：本发明所述复合驱油剂

一种复合驱油剂由如下重量百分比的成分组成：枯草菌脂肽钠5％、十二烷基苯磺酸钠20％、十四烷基二甲基甜菜碱20％、异丙醇10％、水45％。

制备方法为在常温常压下，将枯草菌脂肽钠、十二烷基苯磺酸钠、十四烷基二甲基甜菜碱充分搅拌45min，然后与总水量的50％水混和搅拌30min，最后加入异丙醇搅拌45min后，加入余下的50％水，充分搅拌均匀即得。

实施例4：本发明所述复合驱油剂

一种复合驱油剂由如下重量百分比的成分组成：枯草菌脂肽钠10％、十三烷基苯磺酸钠10％、十六烷基羟基磺基甜菜碱25％、正丁醇3％、水52％。

制备方法为在常温常压下，将枯草菌脂肽钠、十三烷基苯磺酸钠、十六烷基羟基磺基甜菜碱充分搅拌45min，然后与总水量的50％水混和搅拌30min，最后加入正丁醇搅拌45min后，加入余下的50％水，充分搅拌均匀即得。

实施例5：本发明所述复合驱油剂

一种复合驱油剂由如下重量百分比的成分组成：枯草菌脂肽钠5％、十二烷基苯磺酸钠10％、N-(3-十四烷氧基-2-羟基丙基)-N，N二甲基甜菜碱20％、异丁醇5％、水60％。

制备方法为在常温常压下，将枯草菌脂肽钠、十二烷基苯磺酸钠、N-(3-十四烷氧基-2-羟基丙基)-N，N二甲基甜菜碱充分搅拌30min，然后与总水量的50％水混和搅拌30min，最后加入异丁醇搅拌45min后，加入余下的50％水，充分搅拌均匀即得。

实施例6：本发明所述复合驱油剂

一种复合驱油剂由如下重量百分比的成分组成：枯草菌脂肽钠10％、十三烷基苯磺酸钠20％、十四烷基二甲基甜菜碱20％、异丙醇10％、水40％。

制备方法为在常温常压下，将枯草菌脂肽钠、十三烷基苯磺酸钠、十四烷基二甲基甜菜碱充分搅拌30min，然后与总水量的50％水混和搅拌30min，最后加入异丙醇搅拌45min后，加入余下的50％水，充分搅拌均匀即得。

实施例7：本发明所述复合驱油剂

一种复合驱油剂由如下重量百分比的成分组成：枯草菌脂肽钠8％、十二烷基苯磺酸钠15％、十六烷基羟基磺基甜菜碱22％、正丁醇8％、水47％。

制备方法为在常温常压下，将枯草菌脂肽钠、十二烷基苯磺酸钠、十六烷基羟基磺基甜菜碱充分搅拌30min，然后与总水量的50％水混和搅拌30min，最后加入正丁醇搅拌45min后，加入余下的50％水，充分搅拌均匀即得。

实施例8：本发明所述复合驱油剂的界面张力的测试

样品：实施例3所述复合驱油剂，浓度0.3％；

原油：华北任丘油田马95原油；

实验用水：华北任丘油田马95地层水；

界面张力检测仪：德国SVT20/DCAT21转速3000r/min

实验温度：50℃

界面张力动态曲线图如图2所示。

结果显示马95油水密度差为：0.1523g/cm³，浓度为0.3％的实施例3所述复合驱油剂油水界面张力为：0.00183286mN/m。

实施例9：本发明所述复合驱油剂的界面张力的测试

样品：实施例4所述复合驱油剂，浓度0.5％；

原油：马95原油；

实验用水：马95地层水；

界面张力检测仪：德国SVT20/DCAT21转速3000r/min

实验温度：50℃

界面张力动态曲线图如图3所示。

结果显示马95油水密度差为：0.1523g/cm³，浓度为0.5％的实施例3所述复合驱油剂油水界面张力为：0.00024128mN/m

按照实施例9所述方法检测实施例5-7所述复合驱油剂的界面张力，结果显示，实施例5-7所述复合驱油剂在浓度为0.5％以下，油水界面张力均能达到10^-3mN/m。

Claims (10)

1.枯草菌脂肽钠作为驱油剂的用途。

2.一种驱油剂，其特征在于，其为枯草菌脂肽钠。

3.一种复合驱油剂，其特征在于，包括枯草菌脂肽钠。

4.一种二元复合驱油剂，其特征在于，包括枯草菌脂肽钠和表面活性剂。

5.根据权利要求5所述的二元复合驱油剂，其特征在于，所述表面活性剂为重烷基磺酸盐和甜菜碱。

6.一种二元复合驱油剂，其特征在于，由枯草菌脂肽钠、重烷基磺酸盐、甜菜碱、助表面活性剂和水组成。

7.根据权利要求6所述的二元复合驱油剂，其特征在于，所述的重烷基苯磺酸盐为C₁₂-C₁₄的烷基磺酸盐、C₁₂-C₁₄的二烷基苯磺酸盐、C₁₂-C₁₄的二苯烷磺酸盐、C₁₂-C₁₄的二烷基萘满磺酸盐中的一种或两种以上。

8.根据权利要求6所述的二元复合驱油剂，其特征在于，所述的甜菜碱为十四烷基二甲基甜菜碱、十六烷基羟基磺基甜菜碱、N-(3-十四烷氧基-2-羟基丙基)-N，N二甲基甜菜碱中的一种或两种以上。

9.根据权利要求6所述的二元复合驱油剂，其特征在于，所述的助表面活性剂为C3-C4醇类。

10.一种权利要求6所述二元复合驱油剂的制备方法，其特征在于：在常温常压下，将枯草菌脂肽钠、重烷基磺酸盐、甜菜碱充分搅拌，然后与总水量的50％水混和搅拌，最后加入助表面活性剂搅拌后加入余下的50％水，充分搅拌均匀即得。