CN109852361A - 一种耐温抗盐复合降粘剂及其制备方法与应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及降粘产品技术领域，公开了一种耐温抗盐复合降粘剂，该复合降粘剂按照质量份数计包括如下组分：生物活性物质5‑12份、生物酶0.5‑5.0份、生物乳化剂2.0‑10.0份、渗透剂0.5‑8份、润湿剂0.1‑3.0份、助剂1.0‑4.0份、保护剂0.1‑2.0份，以及1000份水；该复合降粘剂适应高盐、高温等复杂油藏环境，解决稠油、特稠油甚至超稠油开采过程中降粘问题，并提供该复合降粘剂的制备方法。

Description

一种耐温抗盐复合降粘剂及其制备方法与应用

技术领域

本发明涉及降粘产品技术领域，具体涉及一种耐温抗盐复合降粘剂及其制备方法与应用。

背景技术

在石油开发过程中，稠油因其中轻组分含量低，沥青质和胶质含量较高，直链烃含量少，从而导致大部分稠油具有高密度大、粘度高、流动性差的特性，开采和运输相当困难。目前，稠油、特稠油的开采方式有：掺稀油法、加热法、改质降黏及乳化降黏等方法，稠油掺稀油方式存在着稀油量少、价格高，受稀油限制；加热法能耗大，且开采较危险。相比而言，乳化降黏法因其适用范围宽，且工艺简单等优势而越发收到重视。

随着稠油开采深度的增加和地质条件的复杂化，对乳化降黏剂提出了耐高温和抗矿盐的要求。但现有降粘剂在高盐、高温等复杂油藏环境下降粘效果较差，申请人经过多方面研发，寻求一种适应高盐、高温等复杂油藏环境的复合降粘剂，以解决稠油、特稠油甚至超稠油开采过程中降粘问题。

发明内容

本发明的发明目的在于提供一种耐温抗盐复合降粘剂，该复合降粘剂适应高盐、高温等复杂油藏环境，解决稠油、特稠油甚至超稠油开采过程中降粘问题，并提供该复合降粘剂的制备方法。

为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

一种耐温抗盐复合降粘剂，该复合降粘剂按照质量份数计包括如下组分：生物活性物质5-12份、生物酶0.5-5.0份、生物乳化剂2.0-10.0份、渗透剂0.5-8份、润湿剂0.1-3.0份、助剂1.0-4.0份、保护剂0.1-2.0份，以及1000份水。

在本发明中，进一步的，所述生物活性物质是由特定菌种代谢得到的活性物质，所述特定菌种是由石油水样中富集分离得到的菌种。

所述生物活性物质的制备包括以下步骤：首先将发酵液罐清洗干净后灭菌，然后将配置好的2000-3000g的发酵液培养基装入发酵罐中，将发酵罐在120℃灭菌20min后自然降温至30℃，最后在发酵罐中接入上述特定菌种；然后在搅拌速度为200-300r/min、通气量为3-20L/min、发酵时间为8-12h，发酵温度为60℃；最后将发酵罐中的发酵液转移至细胞破碎机(该设备为美国进口BRANSON超声波破碎仪)，每升上述发酵液超声破碎40-60min，而后转入离心机，在5000-8000r/min高速旋转20-30min，收集上清液，旋蒸除去溶剂得到粉状所述生物活性物质。

在本发明中，进一步的，所述特定菌种的富集分离及驯化包括以下步骤：

(1)富集分离：将所述石油水样接种在富集培养基上，进行富集培养20d后，再用分离培养基分离出原代菌种；

(2)驯化：将分离得到的原代菌种在以石油为唯一C源的培养基上进行驯化，每五天提高一次石油中盐度和温度，所述盐度提高比例为原盐度的2-5％，所述温度提高比例为原温度的5-20％，直至与目标高温、高盐石油的盐度和温度差别在±5％内，观察并测定驯化培养中菌种的活性；

(3)扩大培养：将步骤(2)中活性较高的菌种接种在气升式发酵罐上，接种量为6-7％(V/V)，培养温度30-37℃，培养时间48h；将得到的菌悬液以3000r/min离心20min，收集沉淀，即得到所述特定菌种。

在本发明中，进一步的，所述生物酶包括脂肪酶、蛋白酶、纤维素酶、过氧化氢酶、淀粉酶中两种或者两种以上的组合。

在本发明中，进一步的，所述生物乳化剂为黄原胶和/或鼠李糖脂；当所述生物乳化剂为黄原胶和鼠李糖脂的混合物时，两者的质量比为1:0.5-1。

在本发明中，进一步的，所述渗透剂为烷基醇聚氧乙烯醚与脂肪醇聚氧乙烯醚按照质量比为1:1～1.2的混合物；所述润湿剂为聚乙二醇。

在本发明中，进一步的，所述助剂为碱，其包括氢氧化钠、氢氧化钾或三乙醇胺中一种或者多种组合。

在本发明中，进一步的，所述保护剂为海藻糖。

海藻糖又称漏芦糖、蕈糖等，是一种安全、可靠的天然糖类。海藻糖是由两个葡萄糖分子以1，1-糖苷键构成的非还原性糖，对多种生物活性物质具有非特异性保护作用；本发明降粘剂中添加海藻糖对本发明中生物酶具有保护作用。

在本发明中，进一步的，所述耐温抗盐复合降粘剂的制备方法，包括以下步骤：在常压、50-60℃的条件下，依次将渗透剂、润湿剂、助剂、保护剂缓慢地加入到水中，搅拌至混合均匀；升温至90-100℃，除菌，再自然降温至26-30℃，加入生物活性物质、生物酶和生物乳化剂，混合均匀后备用。

在本发明中，进一步的，所述复合降粘剂用于油层开采、井筒降粘及管道运输。

由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

(1)本发明中复合降粘剂是将特定菌种在高温、高盐石油培养代谢产生活性物质能够有效降低油水界面张力，充分乳化原油以及降低粘度，从而大幅度改善原油的流动性；生物酶成分对原油中的重质难动组分，例如长链烷烃、胶质和沥青质等，具有良好的裂解能力，从而从本质上改良原油物性，降低其粘度；生物活性物质、生物酶和生物乳化剂形成降粘主料，再配合渗透剂、润湿剂、助剂、保护剂组合成，可与生物表活物质协同作用，对重质烃组分起到增溶作用，而对稠油和超稠油具有良好降粘效果；特别的，特定菌种经过高温、高盐驯化，该复合降粘剂适应高盐、高温等复杂油藏环境，能够解决稠油、特稠油甚至超稠油开采过程中降粘问题。

(2)本发明复合降粘剂中助剂为碱，加入碱是与高酸值原油(酸值＞0.5mgKOH·g^-1)中的酸性物质(如环烷酸)反应生成表面活性剂，以降低外加表面活性剂的用量。

(3)本发明复合降粘剂安全环保：可生物降解，不损害地层，不会造成环境污染，满足HSE要求。

(4)本发明复合降粘剂成本较低，与常规增产技术相比，该产品节能降耗，投入产出比高，效果显著，与电加热法相比能使采出油成本下降15元/吨油；且其适用温度范围广，耐受极端pH及矿化度；同时，施工工艺简单，利用常规注入设备即可实施，不必增添井场设备，适合工业化、规模化应用。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合实施例，进一步阐述本发明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明所用的原料均可从市面上购买。

特定菌种的富集分离及驯化包括以下步骤：

(1)富集分离：将所述石油水样接种在富集培养基上，进行富集培养20d后，再用分离培养基分离出原代菌种；

所述富集培养基为LB培养基，其pH控制在7.0-7.6；

所述分离培养基为NH₄Cl 0.5g·L^-1、K₂HPO₄0.5g·L^-1、KH₂PO₄1.5g·L^-1、MgCl·6H₂O 1.0g·L^-1、NaHCO₃5.0g·L^-1、石油0.01g·L^-1、琼脂18g·L-1及H₂O 1000g·L^-1，其pH控制在7.0-7.6；

(2)驯化：将分离得到的原代菌种在以石油为唯一C源的培养基上进行驯化，每五天提高一次石油中盐度和温度，所述盐度提高比例为原盐度的2-5％，所述温度提高比例为原温度的5-20％，直至与目标高温、高盐石油的盐度和温度差别在±5％内，观察并测定驯化培养中菌种的活性；所述目标高温、高盐石油选取胜利油田沾3-X22井的稠油及超稠油；

(3)扩大培养：将步骤(2)中活性较高的菌种接种在气升式发酵罐上，接种量为6-7％(V/V)，培养温度30-37℃，培养时间48h；将得到的菌悬液以3000r/min离心20min，收集沉淀，即得到所述特定菌种。

所述生物活性物质的制备包括以下步骤：首先将发酵液罐清洗干净后灭菌，然后将配置好的2000-3000g的发酵液培养基装入发酵罐中，将发酵罐在120℃灭菌20min后自然降温至30℃，最后在发酵罐中接入上述特定菌种；然后在搅拌速度为200-300r/min、通气量为3-20L/min、发酵时间为8-12h，发酵温度为60℃；最后将发酵罐中的发酵液转移至细胞破碎机(该设备为美国进口BRANSON超声波破碎仪)，每升上述发酵液超声破碎40-60min，而后转入离心机，在5000-8000r/min高速旋转20-30min，收集上清液，旋蒸除去溶剂得到粉状所述生物活性物质。

实施例1

一种耐温抗盐复合降粘剂：

(1)原料：生物活性物质5份、生物酶0.5份、生物乳化剂2.0份、渗透剂0.5份、润湿剂0.1份、助剂1.0份、保护剂0.1份和水1000份；

其中：①生物活性物质由上述特定菌种代谢10-20d后得到的活性物；生物酶为脂肪酶、蛋白酶按照1:1.5的比例组合的混合酶；生物乳化剂为黄原胶；

②渗透剂为烷基醇聚氧乙烯醚与脂肪醇聚氧乙烯醚按照质量比为1:1的混合物；润湿剂为聚乙二醇；助剂为氢氧化钠；保护剂为海藻糖；

(2)制备方法：在常压、50-60℃的条件下，依次将渗透剂0.5份、润湿剂0.1份、助剂1.0份、保护剂0.1份缓慢地加入到水中，搅拌至混合均匀；升温至90-100℃，除菌，再自然降温至26-30℃，加入生物活性物质5份、生物酶0.5份和生物乳化剂2.0份，混合均匀后备用。

实施例2

一种耐温抗盐复合降粘剂：

(1)原料：生物活性物质8份、生物酶1.0份、生物乳化剂2.5份、渗透剂2.0份、润湿剂0.5份、助剂1.5份、保护剂0.5份和水1000份；

其中：①生物活性物质由上述特定菌种代谢10-20d后得到的活性物；生物酶为脂肪酶、蛋白酶、纤维素酶按照1:0.5:1.2的比例组合的混合酶；生物乳化剂为黄原胶和鼠李糖脂按照1:0.5的比例组合的混合物；

②渗透剂为烷基醇聚氧乙烯醚与脂肪醇聚氧乙烯醚按照质量比为1:1的混合物；润湿剂为聚乙二醇；助剂为三乙醇胺；保护剂为海藻糖；

(2)制备方法：在常压、50-60℃的条件下，依次将渗透剂2.0份、润湿剂0.5份、助剂1.5份、保护剂0.5份缓慢地加入到水中，搅拌至混合均匀；升温至90-100℃，除菌，再自然降温至26-30℃，加入生物活性物质8份、生物酶1.0份和生物乳化剂2.5份，混合均匀后备用。

实施例3

一种耐温抗盐复合降粘剂：

(1)原料：生物活性物质10份、生物酶3.0份、生物乳化剂7.0份、渗透剂5.0份、润湿剂0.6份、助剂2.0份、保护剂0.8份和水1000份；

其中：①生物活性物质由上述特定菌种代谢10-20d后得到的活性物；生物酶为脂肪酶、蛋白酶、纤维素酶按照1:0.5:1.2的比例组合的混合酶；生物乳化剂为黄原胶和鼠李糖脂按照1:0.5比例组合的混合物；

②渗透剂为烷基醇聚氧乙烯醚与脂肪醇聚氧乙烯醚按照质量比为1:1的混合物；润湿剂为聚乙二醇；助剂为三乙醇胺；保护剂为海藻糖；

(2)制备方法：在常压、50-60℃的条件下，依次将渗透剂5.0份、润湿剂0.6份、助剂2.0份、保护剂0.8份缓慢地加入到水中，搅拌至混合均匀；升温至90-100℃，除菌，再自然降温至26-30℃，加入生物活性物质10份、生物酶3.0份和生物乳化剂7.0份，混合均匀后备用。

实施例4

一种耐温抗盐复合降粘剂：

(1)原料：生物活性物质10份、生物酶3.0份、生物乳化剂8.0份、渗透剂3.0份、润湿剂2.0份、助剂1.6份、保护剂2.0份和水1000份；

其中：①生物活性物质由上述特定菌种代谢10-20d后得到的活性物；生物酶为肪酶、蛋白酶、纤维素酶、过氧化氢酶、淀粉酶按照1:1:1:1:1的比例组合的混合酶；生物乳化剂为黄原胶和鼠李糖脂按照1:1比例组合的混合物；

②渗透剂为烷基醇聚氧乙烯醚与脂肪醇聚氧乙烯醚按照质量比为1:1的混合物；润湿剂为聚乙二醇；助剂为三乙醇胺；保护剂为海藻糖；

(2)制备方法：在常压、50-60℃的条件下，依次将渗透剂3.0份、润湿剂2.0份、助剂1.6份、保护剂2.0份缓慢地加入到水中，搅拌至混合均匀；升温至90-100℃，除菌，再自然降温至26-30℃，加入生物活性物质10份、生物酶3.0份和生物乳化剂8.0份，混合均匀后备用。

实施例5

一种耐温抗盐复合降粘剂：

(1)原料：生物活性物质12份、生物酶5.0份、生物乳化剂10.0份、渗透剂8.0份、润湿剂3.0份、助剂4.0份、保护剂2.0份和水1000份；

其中：①生物活性物质由上述特定菌种代谢10-20d后得到的活性物；生物酶为肪酶、蛋白酶、纤维素酶、过氧化氢酶、淀粉酶按照1:1:1:1:1的比例组合的混合酶；生物乳化剂为黄原胶和鼠李糖脂按照1:1比例组合的混合物；

②渗透剂为烷基醇聚氧乙烯醚与脂肪醇聚氧乙烯醚按照质量比为1:1的混合物；润湿剂为聚乙二醇；助剂为三乙醇胺；保护剂为海藻糖；

(2)制备方法：在常压、50-60℃的条件下，依次将渗透剂8.0份、润湿剂3.0份、助剂4.0份、保护剂2.0份缓慢地加入到水中，搅拌至混合均匀；升温至90-100℃，除菌，再自然降温至26-30℃，加入生物活性物质12份、生物酶5.0份和生物乳化剂10.0份，混合均匀后备用。

对比例1公开一种耐温抗盐复合降粘剂，其原料和制备方法与实施例4基本相同，区别仅在于不添加实施例4中的生物活性物质。

对比例2：中国专利授权公布号为CN105154050B名为一种耐温耐盐稠油生物降粘剂及其制备方法，该降粘剂是一种内酯型槐糖脂类生物表面活性剂，耐高的最高值为150℃，抗盐最大值为2×10⁵mg·L^-1，稠油降粘率达到99％以上，适用于稠油井的井筒举升及地面管线输送工艺中。

下面通过实验来考察本发明降粘剂的作用效果：

1、检测本发明实施例1-5和对比例1-2制备降粘剂的基本性质，具体数据如表1所示：

表1

注：①表面张力的的测试方法：用蒸馏水将样品配制成质量分数为1％的溶液，按照GB/T 5549的规定执行；

②表面张力的的测试方法：用蒸馏水将样品配制成质量分数为1％的溶液，按照SY/T 5370-1999中3.3规定用旋转滴法测定；

③上述数据均取检测5次平均值。

通过检测及数据对比，本发明实施例1-5和对比例1-2制备的降粘剂形状符合基本要求，乳液稳定性也相对较高。

2、检测本发明实施例1-5和对比例1-2制备降粘剂的降粘效果

具体实验方法：选取胜利油田的沾3-X22井的稠油

(1)取上述稠油在50℃的恒温水浴中恒温1小时，搅拌去除其中的游离水和气泡，迅速用旋转粘度计测其50℃时的粘度，记为μ0，单位mPa.s；

(2)在烧杯中加入步骤(1)加热后的稠油和本发明实施例1-5和对比例1-2制备降粘剂，二者质量比固定为100:1，放入80℃的恒温水浴中，恒温1小时，将搅拌桨置于烧杯中心，并距底部2-3mm处，调节转速为250r/min，在恒温条件下搅拌2min，得到稠油乳液，迅速用旋转粘度计测其50℃时的粘度，记为μ，单位mPa.s；

根据公式计算得到降粘率，具体数据如表2所示：

表2

注：①上述数据均取检测5次平均值。

通过表2可知，本发明实施例1-5制备的降粘剂与同类型对比例降粘剂在50℃对稠油超稠油的降粘效果相似，降粘率达到98.7％以上；实施例4制备的降粘剂与未添加生物活性物质的对比例1制备的降粘剂相比，效果尤为明显，高出近67.3％，说明本发明中添加的生物活性物质有效降低油水界面张力，充分乳化原油以及降低粘度，从而大幅度改善原油的流动性。

3、检测实施例2和对比例2制备的降粘剂在高温高盐状态下的降粘效果

取实施例2和对比例2制备的降粘剂用模拟矿化度1×10⁵mg·L^-1的地层水配置质量浓度为0.1％溶液，将该溶液放在密闭容器中置于150℃、200℃和250℃的高温恒温箱中处理24h，取地面粘度1×10⁵mPa.s的原油与高温处理后的降粘剂溶液混合，原油与降粘剂混合比例均为100mL：1mL，在恒温条件下搅拌2min，得到稠油乳液，迅速用旋转粘度计测其50℃时的粘度，具体数据如表3所示：

表3

注：①上述数据均取检测5次平均值。

通过表3可知，实施例2和对比例2制备的降粘剂在150℃时均表现出较好的降粘效果，稳定在99.0％左右；当稠油温度上升至200℃时，本发明的降粘剂的降粘效果仅有小范围下降，而对比例2降粘剂的降粘效果下降了7.0％；特别的，当稠油温度上升至250℃时，对比例2降粘剂的降粘效果下降了10.8％，说明本发明的降粘剂适应高盐、高温的油藏环境，在250℃高温时也保持较高的降粘效果。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (10)

1.一种耐温抗盐复合降粘剂，其特征在于，该复合降粘剂按照质量份数计包括如下组分：生物活性物质5-12份、生物酶0.5-5.0份、生物乳化剂2.0-10.0份、渗透剂0.5-8份、润湿剂0.1-3.0份、助剂1.0-4.0份、保护剂0.1-2.0份，以及1000份水。

2.根据权利要求1所述的耐温抗盐复合降粘剂，其特征在于，所述生物活性物质是由特定菌种代谢得到的活性物质，所述特定菌种是由石油水样中富集分离得到的菌种。

3.根据权利要求2所述的耐温抗盐复合降粘剂，其特征在于，所述特定菌种的富集分离及驯化包括以下步骤：

(1)富集分离：将所述石油水样接种在富集培养基上，进行富集培养20d后，再用分离培养基分离出原代菌种；

(2)驯化：将分离得到的原代菌种在以石油为唯一C源的培养基上进行驯化，每五天提高一次石油中盐度和温度，所述盐度提高比例为原盐度的2-5％，所述温度提高比例为原温度的5-20％，直至与目标高温、高盐石油的盐度和温度差别在±5％内，观察并测定驯化培养中菌种的活性；

(3)扩大培养：将步骤(2)中活性较高的菌种接种在气升式发酵罐上，接种量为6-7％(V/V)，培养温度30-37℃，培养时间48h；将得到的菌悬液以3000r/min离心20min，收集沉淀，即得到所述特定菌种。

4.根据权利要求1所述的耐温抗盐复合降粘剂，其特征在于，所述生物酶包括脂肪酶、蛋白酶、纤维素酶、过氧化氢酶、淀粉酶中两种或者两种以上的组合。

5.根据权利要求1所述的耐温抗盐复合降粘剂，其特征在于，所述生物乳化剂为黄原胶和/或鼠李糖脂；当所述生物乳化剂为黄原胶和鼠李糖脂的混合物时，两者的质量比为1:0.5-1。

6.根据权利要求1所述的耐温抗盐复合降粘剂，其特征在于，所述渗透剂为烷基醇聚氧乙烯醚与脂肪醇聚氧乙烯醚按照质量比为1:1～1.2的混合物；所述润湿剂为聚乙二醇。

7.根据权利要求1所述的耐温抗盐复合降粘剂，其特征在于，所述助剂为碱，其包括氢氧化钠、氢氧化钾或三乙醇胺中一种或者多种组合。

8.根据权利要求1所述的耐温抗盐复合降粘剂，其特征在于，所述保护剂为海藻糖。

9.根据权利要求1-8中任一项所述耐温抗盐复合降粘剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：在常压、50-60℃的条件下，依次将渗透剂、润湿剂、助剂、保护剂缓慢地加入到水中，搅拌至混合均匀；升温至90-100℃，除菌，再自然降温至26-30℃，加入生物活性物质、生物酶和生物乳化剂，混合均匀后备用。

10.根据权利要求1-8中任一项所述的耐温抗盐复合降粘剂的应用，其特征在于，所述复合降粘剂用于油层开采、井筒降粘及管道运输。