CN106467731A - 一种微生物发酵制备降粘剂的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种微生物发酵制备降粘剂的方法，属于降粘剂制备技术领域。本发明取沼气液与发酵培养基混合发酵，经离心得上清液，与无水乙醇混合静置分层，得有机相，经减压蒸馏、水浴反应制得改性油脂混合液，与蓖麻油、浓硫酸等制得的磺化蓖麻油混合液等混合制得降粘基料，再与硬脂酸钠等搅拌混合制得降粘剂。本发明的有益效果是：本发明制备步骤简单，利用微生物发酵法制得降粘剂，有效提高了其降粘率和抗盐抗温能力，针对性强；所得产品降粘效果好，安全环保，易降解。
Description
技术领域
本发明涉及一种微生物发酵制备降粘剂的方法，属于降粘剂制备技术领域。
背景技术
石油资源存在于天然形成的油藏之中，其开采技术随油藏类型、原油特性而不同。稠油，通常是指粘度高，相对密度大的原油，即高粘重质原油。国外称稠油为重质原油，对粘度极高的重油称为沥青或沥青砂油。由于稠油在油层中粘度高，流动阻力大，通常采用蒸汽驱等方法开采；深井/超深井油藏温度相对较高，在油藏条件下能够流动，主要问题是随着井筒的举升，原油粘度逐渐增大，甚至无法流动，严重影响稠油开采。目前稠油降粘使用的降粘剂有油溶性降粘剂和水溶性降粘剂，目前油溶性降粘、水溶性稠油降粘存在的主要问题：油溶性降粘剂普遍存在降粘效果差、降粘率较低、应用范围窄的问题。油溶性降粘技术起步晚，至今尚未形成主导降粘剂系列，一方面国内外开展的油溶性降粘技术实际为降凝工艺，其主要用于高含蜡原油，对高含胶质沥青质原油的研究报道较少，不适用于高含沥青质的稠油降粘。另一方面，油溶性降粘剂主要采用各种溶剂，主要降粘机理是溶剂效应。两个原因造成目前油溶性降粘剂降粘效果差。水溶性降粘技术适合低粘度(粘度＜50×104mPa·s)、含水高(＞30%)及低矿化度的稠油降粘，且水溶性降粘技术使用后带来的破乳困难，抗盐抗温能力差。因此研究出一种降粘效果好、抗盐抗温能力强的降粘剂，在相关领域具有重要的发展前景和社会效益。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：针对降粘剂降粘效果差、降粘率较低，且抗盐抗温能力差的弊端，提供了一种将沼气液与发酵培养基混合发酵，经离心得上清液，与无水乙醇混合静置分层，得有机相，经减压蒸馏、水浴反应制得改性油脂混合液，与蓖麻油、浓硫酸等制得的磺化蓖麻油混合液等混合制得降粘基料，再与硬脂酸钠等搅拌混合制得降粘剂的方法。本发明制备步骤简单，利用微生物发酵法制得降粘剂，有效提高了其降粘率和抗盐抗温能力，针对性强，所得产品降粘效果好。
为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：
（1）依次称取50～60g葡萄糖、10～12g酵母膏、8～12g蛋白胨、4～6g硫酸铵、2～4g磷酸氢二钾和800～1000mL去离子水，搅拌均匀后放入灭菌罐中，在100～110℃下灭菌10～20min，得到发酵培养基，将其置于发酵罐中，再将沼气液过滤，得滤液，取200～300mL滤液加入到发酵罐中，再加入100～200mLpH为6.5～6.8磷酸氢二钠-氢氧化钠缓冲溶液，在25～35℃下发酵2～3天，再升温至35～45℃发酵1～2天，发酵结束，升温至100～110℃，搅拌10～20min，随后置于离心机中，在6000～7000r/min下离心30～40min，收集上清液；
（2）将上述上清液加入到烧杯中，再加入100～200mL石油醚，搅拌10～20min，静置分层，收集有机相，将有机相减压蒸馏至原体积的1/3，得到油脂混合物，将油脂混合物加入到烧杯中，将烧杯置于水浴锅中，升温至60～70℃，搅拌20～30min，加入100～200mL质量分数为10%氢氧化钠溶液，搅拌反应1～2h，再用质量分数为5%盐酸调节pH为7.0，得到改性油脂混合液，备用；
（3）称取10～20g蓖麻油，加入到带有温度计和回流装置的三口烧瓶中，将烧瓶置于水浴锅中，升温至40～50℃，搅拌10～20min，再加入0.8～1.0mL浓硫酸，搅拌反应1～2h，反应结束，降温至5～10℃，加入100～200mL质量分数为5%氯化钠溶液，搅拌反应20～30min，随后静置20～30min，收集油相，将油相加入到烧杯中，同时加入60～70mL质量分数为30%氢氧化钠溶液，搅拌反应30～40min，反应结束，用质量分数为10%盐酸调节pH为7.0，得到磺化蓖麻油混合液；
（4）按重量份数计，称取50～60份步骤（2）备用的改性油脂混合液、20～30份上述磺化蓖麻油混合液、5～8份N-乙烯基吡咯烷酮、30～40份正庚烷、3～5份月桂醇聚氧乙烯醚，加入到烧杯中，搅拌20～30min，得到降粘基料；
（5）按重量份数计，称取70～80份上述降粘基料、4～6份十八烷基三甲基氯化铵、2～4份十二烷基苯磺酸钠、10～12份硬脂酸钠、6～8份月桂酸、8～12份聚乙二醇、3～5份氯化钠和1～3份硫酸钠，加入到搅拌机中，在50～60℃、800～900r/min下搅拌2～3h，随后自然冷却至室温，即可得到降粘剂。
本发明制得的降粘剂抗温能力达285～300℃，抗盐达9～11%，抗钙能力达到6.3×103～6.7×103mg/L，降粘率达到91.6%以上。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
（1）本发明制备步骤简单，利用微生物发酵法制得降粘剂，有效提高了其降粘率和抗盐抗温能力，针对性强；
（2）所得产品降粘效果好，安全环保，易降解。
具体实施方式
首先依次称取50～60g葡萄糖、10～12g酵母膏、8～12g蛋白胨、4～6g硫酸铵、2～4g磷酸氢二钾和800～1000mL去离子水，搅拌均匀后放入灭菌罐中，在100～110℃下灭菌10～20min，得到发酵培养基，将其置于发酵罐中，再将沼气液过滤，得滤液，取200～300mL滤液加入到发酵罐中，再加入100～200mLpH为6.5～6.8磷酸氢二钠-氢氧化钠缓冲溶液，在25～35℃下发酵2～3天，再升温至35～45℃发酵1～2天，发酵结束，升温至100～110℃，搅拌10～20min，随后置于离心机中，在6000～7000r/min下离心30～40min，收集上清液；然后将上述上清液加入到烧杯中，再加入100～200mL石油醚，搅拌10～20min，静置分层，收集有机相，将有机相减压蒸馏至原体积的1/3，得到油脂混合物，将油脂混合物加入到烧杯中，将烧杯置于水浴锅中，升温至60～70℃，搅拌20～30min，加入100～200mL质量分数为10%氢氧化钠溶液，搅拌反应1～2h，再用质量分数为5%盐酸调节pH为7.0，得到改性油脂混合液，备用；再称取10～20g蓖麻油，加入到带有温度计和回流装置的三口烧瓶中，将烧瓶置于水浴锅中，升温至40～50℃，搅拌10～20min，再加入0.8～1.0mL浓硫酸，搅拌反应1～2h，反应结束，降温至5～10℃，加入100～200mL质量分数为5%氯化钠溶液，搅拌反应20～30min，随后静置20～30min，收集油相，将油相加入到烧杯中，同时加入60～70mL质量分数为30%氢氧化钠溶液，搅拌反应30～40min，反应结束，用质量分数为10%盐酸调节pH为7.0，得到磺化蓖麻油混合液；按重量份数计，称取50～60份备用的改性油脂混合液、20～30份上述磺化蓖麻油混合液、5～8份N-乙烯基吡咯烷酮、30～40份正庚烷、3～5份月桂醇聚氧乙烯醚，加入到烧杯中，搅拌20～30min，得到降粘基料；最后按重量份数计，称取70～80份上述降粘基料、4～6份十八烷基三甲基氯化铵、2～4份十二烷基苯磺酸钠、10～12份硬脂酸钠、6～8份月桂酸、8～12份聚乙二醇、3～5份氯化钠和1～3份硫酸钠，加入到搅拌机中，在50～60℃、800～900r/min下搅拌2～3h，随后自然冷却至室温，即可得到降粘剂。
实例1
首先依次称取50g葡萄糖、10g酵母膏、8g蛋白胨、4g硫酸铵、2g磷酸氢二钾和800mL去离子水，搅拌均匀后放入灭菌罐中，在100℃下灭菌10min，得到发酵培养基，将其置于发酵罐中，再将沼气液过滤，得滤液，取200mL滤液加入到发酵罐中，再加入100mLpH为6.5磷酸氢二钠-氢氧化钠缓冲溶液，在25℃下发酵2天，再升温至35℃发酵1天，发酵结束，升温至100℃，搅拌10min，随后置于离心机中，在6000r/min下离心30min，收集上清液；然后将上述上清液加入到烧杯中，再加入100mL石油醚，搅拌10min，静置分层，收集有机相，将有机相减压蒸馏至原体积的1/3，得到油脂混合物，将油脂混合物加入到烧杯中，将烧杯置于水浴锅中，升温至60℃，搅拌20min，加入100mL质量分数为10%氢氧化钠溶液，搅拌反应1h，再用质量分数为5%盐酸调节pH为7.0，得到改性油脂混合液，备用；再称取10g蓖麻油，加入到带有温度计和回流装置的三口烧瓶中，将烧瓶置于水浴锅中，升温至40℃，搅拌10min，再加入0.8mL浓硫酸，搅拌反应1h，反应结束，降温至5℃，加入100mL质量分数为5%氯化钠溶液，搅拌反应20min，随后静置20min，收集油相，将油相加入到烧杯中，同时加入60mL质量分数为30%氢氧化钠溶液，搅拌反应30min，反应结束，用质量分数为10%盐酸调节pH为7.0，得到磺化蓖麻油混合液；按重量份数计，称取50份备用的改性油脂混合液、20份上述磺化蓖麻油混合液、5份N-乙烯基吡咯烷酮、30份正庚烷、3份月桂醇聚氧乙烯醚，加入到烧杯中，搅拌20min，得到降粘基料；最后按重量份数计，称取70份上述降粘基料、4份十八烷基三甲基氯化铵、2份十二烷基苯磺酸钠、10份硬脂酸钠、6份月桂酸、8份聚乙二醇、3份氯化钠和1份硫酸钠，加入到搅拌机中，在50℃、800r/min下搅拌2h，随后自然冷却至室温，即可得到降粘剂；制得的降粘剂抗温能力达285℃，抗盐达9%，抗钙能力达到6.3×103mg/L，降粘率达到91. 9%。
实例2
首先依次称取55g葡萄糖、11g酵母膏、10g蛋白胨、5g硫酸铵、3g磷酸氢二钾和900mL去离子水，搅拌均匀后放入灭菌罐中，在105℃下灭菌15min，得到发酵培养基，将其置于发酵罐中，再将沼气液过滤，得滤液，取250mL滤液加入到发酵罐中，再加入150mLpH为6.7磷酸氢二钠-氢氧化钠缓冲溶液，在30℃下发酵3天，再升温至40℃发酵2天，发酵结束，升温至105℃，搅拌15min，随后置于离心机中，在6500r/min下离心35min，收集上清液；然后将上述上清液加入到烧杯中，再加入150mL石油醚，搅拌15min，静置分层，收集有机相，将有机相减压蒸馏至原体积的1/3，得到油脂混合物，将油脂混合物加入到烧杯中，将烧杯置于水浴锅中，升温至65℃，搅拌25min，加入150mL质量分数为10%氢氧化钠溶液，搅拌反应2h，再用质量分数为5%盐酸调节pH为7.0，得到改性油脂混合液，备用；再称取15g蓖麻油，加入到带有温度计和回流装置的三口烧瓶中，将烧瓶置于水浴锅中，升温至45℃，搅拌15min，再加入0.9mL浓硫酸，搅拌反应2h，反应结束，降温至8℃，加入150mL质量分数为5%氯化钠溶液，搅拌反应25min，随后静置25min，收集油相，将油相加入到烧杯中，同时加入65mL质量分数为30%氢氧化钠溶液，搅拌反应35min，反应结束，用质量分数为10%盐酸调节pH为7.0，得到磺化蓖麻油混合液；按重量份数计，称取55份备用的改性油脂混合液、25份上述磺化蓖麻油混合液、7份N-乙烯基吡咯烷酮、35份正庚烷、4份月桂醇聚氧乙烯醚，加入到烧杯中，搅拌25min，得到降粘基料；最后按重量份数计，称取75份上述降粘基料、5份十八烷基三甲基氯化铵、3份十二烷基苯磺酸钠、11份硬脂酸钠、7份月桂酸、10份聚乙二醇、4份氯化钠和2份硫酸钠，加入到搅拌机中，在55℃、850r/min下搅拌3h，随后自然冷却至室温，即可得到降粘剂；制得的降粘剂抗温能力达293℃，抗盐达10%，抗钙能力达到6.5×103mg/L，降粘率达到92.3%。
实例3
首先依次称取60g葡萄糖、12g酵母膏、12g蛋白胨、6g硫酸铵、4g磷酸氢二钾和1000mL去离子水，搅拌均匀后放入灭菌罐中，在110℃下灭菌20min，得到发酵培养基，将其置于发酵罐中，再将沼气液过滤，得滤液，取300mL滤液加入到发酵罐中，再加入200mLpH为6.8磷酸氢二钠-氢氧化钠缓冲溶液，在35℃下发酵3天，再升温至45℃发酵2天，发酵结束，升温至110℃，搅拌20min，随后置于离心机中，在7000r/min下离心40min，收集上清液；然后将上述上清液加入到烧杯中，再加入200mL石油醚，搅拌20min，静置分层，收集有机相，将有机相减压蒸馏至原体积的1/3，得到油脂混合物，将油脂混合物加入到烧杯中，将烧杯置于水浴锅中，升温至70℃，搅拌30min，加入200mL质量分数为10%氢氧化钠溶液，搅拌反应2h，再用质量分数为5%盐酸调节pH为7.0，得到改性油脂混合液，备用；再称取20g蓖麻油，加入到带有温度计和回流装置的三口烧瓶中，将烧瓶置于水浴锅中，升温至50℃，搅拌20min，再加入1.0mL浓硫酸，搅拌反应2h，反应结束，降温至10℃，加入200mL质量分数为5%氯化钠溶液，搅拌反应30min，随后静置30min，收集油相，将油相加入到烧杯中，同时加入70mL质量分数为30%氢氧化钠溶液，搅拌反应40min，反应结束，用质量分数为10%盐酸调节pH为7.0，得到磺化蓖麻油混合液；按重量份数计，称取60份备用的改性油脂混合液、30份上述磺化蓖麻油混合液、8份N-乙烯基吡咯烷酮、40份正庚烷、5份月桂醇聚氧乙烯醚，加入到烧杯中，搅拌30min，得到降粘基料；最后按重量份数计，称取80份上述降粘基料、6份十八烷基三甲基氯化铵、4份十二烷基苯磺酸钠、12份硬脂酸钠、8份月桂酸、12份聚乙二醇、5份氯化钠和3份硫酸钠，加入到搅拌机中，在60℃、900r/min下搅拌3h，随后自然冷却至室温，即可得到降粘剂；制得的降粘剂抗温能力达300℃，抗盐达11%，抗钙能力达到6.7×103mg/L，降粘率达到92.6%。
Claims (1)
1.一种微生物发酵制备降粘剂的方法，其特征在于具体制备步骤为：
（1）依次称取50～60g葡萄糖、10～12g酵母膏、8～12g蛋白胨、4～6g硫酸铵、2～4g磷酸氢二钾和800～1000mL去离子水，搅拌均匀后放入灭菌罐中，在100～110℃下灭菌10～20min，得到发酵培养基，将其置于发酵罐中，再将沼气液过滤，得滤液，取200～300mL滤液加入到发酵罐中，再加入100～200mLpH为6.5～6.8磷酸氢二钠-氢氧化钠缓冲溶液，在25～35℃下发酵2～3天，再升温至35～45℃发酵1～2天，发酵结束，升温至100～110℃，搅拌10～20min，随后置于离心机中，在6000～7000r/min下离心30～40min，收集上清液；
（2）将上述上清液加入到烧杯中，再加入100～200mL石油醚，搅拌10～20min，静置分层，收集有机相，将有机相减压蒸馏至原体积的1/3，得到油脂混合物，将油脂混合物加入到烧杯中，将烧杯置于水浴锅中，升温至60～70℃，搅拌20～30min，加入100～200mL质量分数为10%氢氧化钠溶液，搅拌反应1～2h，再用质量分数为5%盐酸调节pH为7.0，得到改性油脂混合液，备用；
（3）称取10～20g蓖麻油，加入到带有温度计和回流装置的三口烧瓶中，将烧瓶置于水浴锅中，升温至40～50℃，搅拌10～20min，再加入0.8～1.0mL浓硫酸，搅拌反应1～2h，反应结束，降温至5～10℃，加入100～200mL质量分数为5%氯化钠溶液，搅拌反应20～30min，随后静置20～30min，收集油相，将油相加入到烧杯中，同时加入60～70mL质量分数为30%氢氧化钠溶液，搅拌反应30～40min，反应结束，用质量分数为10%盐酸调节pH为7.0，得到磺化蓖麻油混合液；
（4）按重量份数计，称取50～60份步骤（2）备用的改性油脂混合液、20～30份上述磺化蓖麻油混合液、5～8份N-乙烯基吡咯烷酮、30～40份正庚烷、3～5份月桂醇聚氧乙烯醚，加入到烧杯中，搅拌20～30min，得到降粘基料；
（5）按重量份数计，称取70～80份上述降粘基料、4～6份十八烷基三甲基氯化铵、2～4份十二烷基苯磺酸钠、10～12份硬脂酸钠、6～8份月桂酸、8～12份聚乙二醇、3～5份氯化钠和1～3份硫酸钠，加入到搅拌机中，在50～60℃、800～900r/min下搅拌2～3h，随后自然冷却至室温，即可得到降粘剂。
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