CN111608623A

CN111608623A - 一种应用于油气资源开采的生物纳米制剂

Info

Publication number: CN111608623A
Application number: CN202010344867.4A
Authority: CN
Inventors: 夏文杰
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2020-04-27
Filing date: 2020-04-27
Publication date: 2020-09-01
Anticipated expiration: 2040-04-27
Also published as: CN111608623B

Abstract

本发明公开了一种应用于油气资源开采的生物纳米制剂，属于石油开采领域，该生物纳米制剂由下述按重量百分比的组成制得：特殊微生物发酵制品4％‑30％、表面活性剂1％‑15％、有机疏水相2％‑15％、纳米酶0.1％‑6％、余量为水。本发明的主要组分是无毒无害的生物发酵产品，其主要功能降阻、降粘、降凝、形成超低界面张力、催化裂解等功能。制备方法简单、过程环保低碳、适合大规模生产使用和工业化应用。

Description

一种应用于油气资源开采的生物纳米制剂

技术领域

本发明涉及油气资源开采技术领域，特别涉及一种应用于油气资源开采的生物纳米制剂。

背景技术

在油田的石油开采过程中往往会出现因为原油中有机重质组分(蜡质、沥青质)在地层或者管道表面积累，从而使得水或者原油流通通道变窄，有效渗透率降低，严重影响石油开采。通常有机堵较为普遍地出现在稠油和高凝油的开采过程中。我们把把地面密度大于0.943、地下粘度大于50mPa.S的原油叫稠油；把凝固点高于35℃，且含蜡量大于30％的原油成为高凝油，它们是区别于普通原油的一种油气资源，其在全世界的储量与普通原油相当。同时稠油由于沥青质和胶质含量较大，所以具有粘度高、密度大的特点；高凝油含蜡高，尤其是在地层与地表温度差别大的情况，蜡质析出明显；近井地带或井筒堵塞、流动性差，所以难以正常开采。

为了清除油井有机堵或降低稠油粘度，目前一般采用加入稀释剂或者解堵剂的方式。其中，加入稀释剂的方法，对于粘度较大的稠油，需要加入的稀释剂的量很大，其经济性较差。而为了降低开采成本，一般采用加入清蜡剂的方法。油溶性清蜡剂按作用机理主要分为两种类型。一种是降凝剂类型的聚合物或缩合物，通过破坏原油中蜡的结晶，使一些高蜡高凝点原油粘度显著降低，如芳香烃、a-烯烃、聚丙烯酸酯等都属于这种类型。这类物质通常只需要几十到几百ppm就可以显著降低原油粘度，但仅适用于蜡含量较高的原油，而且只在较低温度有效，通常高于60℃以上就失去降粘作用。另一种是沥青质分散剂类型的化合物，其作用机理是利用分子结构中极性基团与沥青质、胶质的相互作用，降低沥青质质分于间的范德华力，并破坏偶极作用力和氢键，使重叠堆砌的片状平面聚集体和交织的空间网络结构被拆散，达到解堵的目的。这些解堵剂由于含有有毒有害物质，环保性和安全性较差。而且，稠油的粘度随着温度的降低而增加，现有的解堵剂，使用的温度环境都较高，一般要求60℃及以上，对于环境温度较低时，效果很差。同时，对于分子纠缠程度很高的稠油，可以通过加入催化功能材料进行破链，从而达到降低粘度的效果。

另外鉴于注水开发的中高渗透率油田，由于底水或边水丰富、或由于长期注水形成了高含水通道、或由于储藏非均质性强、形成不了有效驱替，地下原油资源开采程度很低。同时，很多低渗透的油田、渗透率低、注水困难、水驱的洗油效率低、波及体积小，注水压力高，开发困难。这些油田资源开发存在的问题，需要新的采油技术来解决。纳米制剂采油是一种新兴的采油技术，它可以水或疏水介质为传输介质，分散相可以形成小于100纳米的颗粒，具备很大的比表面积和表面能，大大减油水界面张力，使得注入的流体在孔隙中能剥离原油、降低渗流阻力、提高开采效率。纳米颗粒对很微小的孔隙具有一定的暂堵作用，可以起到扩大波及体积的作用。另外纳米液也有很强的降压增注的功能。

传统油田化学品的使用严重破坏了当地的地下水和土壤环境。在环境保护的高要求下，油田急需全新的、环保型油田化学品来应对油田生产高需求。生物发酵制品是目前公认的健康、环保产品，已经应用到食品、日化、医药和家居护理等领域。在本生物纳米制剂开发之前，还没有一种油田用纳米药剂用到了生物发酵制剂和纳米酶；由其在非常规油气资源开发中也没有用到类似的产品。所以我们结合生物技术、纳米技术等研发了一种应用于油气资源开采的生物纳米制剂。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种提供一种应用于油气资源开采的生物纳米制剂，能够有效清除原油重质组分(蜡质、胶质沥青质)在地层、近井地带或者管道表面等引起吸附和聚集，从而使得水或者原油流通通道变窄，有效渗透率降低，严重影响石油开采等问题。同时，可以在超低渗油气资源开发中应用。最为关键的是其主要成分为微生物发酵制得，具有无毒无害、生态环保等特点；也加入了纳米催化材料，可以针对一些特殊的油品，提高更好的剥离、降粘等效果。

所采用的技术方案为：

一种应用于油气资源开采的生物纳米制剂，由下述按重量百分比的组成制得：特殊微生物发酵制品4％-30％、表面活性剂1％-15％、有机疏水相2％-15％、纳米酶0.1％-6％、余量为水。

进一步地，所述特殊微生物发酵制品包括由菌种Pseudomonas、Bacillus、Acinetobacter、Candidas、Pantoea、Sphingomonas、Streptomyces、Rhodococcus、Moesziomyces在内的一种或多种微生物在特制培养基的发酵产物，发酵液产物包括糖脂类、脂肽类、多糖类、二元酸类、二元醇类中的一种或多种。

进一步地，制备发酵产物的特制培养基中，按重量百分比计，含有0.5-10％的植物油、0.5-1.0％的玉米糖浆和维生素、0.1-1.0％的KH₂PO₄、0.01-0.5％的NaNO₃、0.1-0.2％的酵母粉、0.1-0.2％的黄原胶，所述特制培养基的pH值为6-8，制备的条件：反应温度在20-37℃之间，搅拌速度100-300rpm，通气量在0.1-0.6vvm，反应时间24-90小时。

进一步地，制备发酵产物的特制培养基中，按重量百分比计，含有0.5-2.5％的葡萄糖或蔗糖，0.1-0.5％维生素、0.1-0.5％的KH₂PO₄、0.01-0.1％的NaNO₃、0.1-0.2％的酵母粉，所述特制培养基的pH值为6-7，制备的条件：反应温度在20-37℃之间，搅拌速度100-300rpm，通气量在0.1-0.6vvm，反应时间24-48小时。

进一步地，所述的表面活性剂包括三乙醇胺油酸皂、脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基糖苷、椰油酰胺丙基甜菜碱、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、吐温、司盘、月桂醇硫酸酯钠中的一种或多种。

进一步地，所述脂肪醇聚氧乙烯醚为环氧乙烷数目在3-20的脂肪醇聚氧乙烯醚。

进一步地，所述有机疏水相为混合剂，其中包括甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、戊醇、乙二醇、丙二醇、丁二醇、戊二醇、环己醇、戊醇、松柏油、橘子烯、戊二烯、柠檬酸、乳酸、乙酸、丁二酸、碳酸二甲脂中的一种或多种小分子溶剂，以及包括Clostridium、Streptomyces产酸产醇的菌种发酵液。

进一步地，所述的纳米酶为具有催化功能的纳米材料或者酶制剂，包括金属氧化物、脂肪酶、蛋白酶、漆酶、淀粉酶、超氧化物歧化酶、疏水蛋白中的一种或多种材料。

一种上述任一方案所述的生物纳米制剂的制备方法，其特征在于，其配制过程采用如下步骤：在30-50℃水中将特殊微生物发酵制品按照生物纳米制剂的配制比例配制成水溶液，充分搅拌；再按照比例加入表面活性剂，充分搅拌；然后加入有机疏水相，充分搅拌；最后加入纳米酶，充分搅拌。

本发明的生物纳米制剂的应用，主要用于油气田资源开发，或者还可以用于稠油集输。

本发明的有益效果在于：

(1)本生物纳米制剂是热力学稳定的纳米乳液体系，该体系适应较宽的温度和矿化度范围，可以适用于多种油藏地质环境和流体，同时可以长时间存放；

(2)本生物纳米制剂的各组分以纳米颗粒为核心，稳定地分散在连续相中，不发生聚合，其中有机疏水相在颗粒中心，纳米酶围绕有机疏水相界面排布；这种结构可以很好在孔隙中运输、将有机疏水相运输到更深更远的地方；同时其表面的粘弹性高，不会在运输中破裂聚合；遇到原油是自动释放；

(3)特殊微生物发酵制品更大程度的增加了纳米制剂的性能，如降粘、减阻、降低界面张力、促进生物催化等功能，既环保又提效。

附图说明

图1和图2为经过随机配制的生物纳米制剂处理前后高凝油和稠油处理效果图。

图3和图4为生物纳米制剂的稠油洗砂效果图。

图5、图6和图7为生物纳米制剂的水溶液与3种不同原油的界面张力关系图。

图8为生物纳米制剂的返排效果对比图。

图9为生物纳米制剂驱替实验装置结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体的实施例对本发明进行详细说明，但这些例举性实施方式的用途和目的仅用来例举本发明，并非对本发明的实际保护范围构成任何形式的任何限定，并非将本发明的保护范围局限于此。

除非特别说明，下面各个实施例所涉及到的配方中，所用的％均为重量百分比。

实施例1

一种应用于油气资源开采的生物纳米制剂，其包含有：特殊微生物发酵制品4％、脂肪醇聚氧乙烯醚MOA 15％、碳酸二甲酯2％、Fe₃O₄纳米酶0.1％、余量为水。其中特殊微生物发酵制品由Pseudomonas发酵制备得到，表面活性剂采用脂肪醇聚氧乙烯醚MOA7，按照上述配制方法，混合均匀，即得“生物纳米制剂A”。

其中特殊微生物发酵制品由Pseudomonas发酵制备得到，其制备条件如下：Pseudomonas制备发酵产物的培养基中含有0.5-10％的植物油、0.5-3％的玉米糖浆和维生素、0.1-1.0％的KH₂PO₄、0.01-0.5％的NaNO₃、0.1-0.2％的酵母粉、0.1-0.2％的黄原胶。所述特制培养基的pH值为6-8。制备的条件：反应温度在20-37℃之间，搅拌速度100-300rpm，通气量在0.1-0.6vvm，反应时间72-90小时；得到的发酵液经过高速离心机去除菌体和上浮的残余植物油，从而得到中间层液体，经过有机纤维膜去除残余悬浮颗粒或者絮体，得到澄清的发酵制品，其有效物浓度为4％；将其在40-60℃下浓缩，有效物浓度为30％；用于配制“生物纳米制剂A”。

“生物纳米制剂A”其配制过程可以采用如下步骤：在一定量澄清的Pseudomonas发酵制品，按照比例与醇聚氧乙烯醚MOA7充分搅拌，然后加入碳酸二甲酯2％，充分搅拌；最后加入Fe₃O₄纳米酶0.1％，充分搅拌。

实施例2

一种应用于油气资源开采的生物纳米制剂，其包含有：特殊微生物发酵制品10％、脂肪醇聚氧乙烯醚MOA 10％、碳酸二甲酯4％、Fe₃O₄纳米酶0.6％、余量为水。其中特殊微生物发酵制品由Pseudomonas发酵制备得到，表面活性剂采用脂肪醇聚氧乙烯醚MOA，按照上述配制方法，混合均匀，即得“生物纳米制剂B”。

其中特殊微生物发酵制品由Pseudomonas发酵制备得到，其制备条件如下：Pseudomonas制备发酵产物的培养基中可含有5-10％的植物油、2-3％的玉米糖浆和维生素、1.0％的KH₂PO₄、0.01-0.5％的NaNO₃、0.1-0.2％的酵母粉、0.1-0.2％的黄原胶。所述特制培养基的pH值为6-8。制备的条件：反应温度在34-37℃之间，搅拌速度200-300rpm，通气量在0.4vvm，反应时间72小时；得到的发酵液经过高速离心机去除菌体和上浮的残余植物油，从而得到中间层液体，经过有机纤维膜去除残余悬浮颗粒或者絮体，得到澄清的发酵制品，其有效物浓度为5％；将其在40-60℃下浓缩，有效物浓度为30％；用于配制“生物纳米制剂B”。

“生物纳米制剂B”其配制过程可以采用如下步骤：在一定量澄清的Pseudomonas发酵制品，按照比例与10％醇聚氧乙烯醚MOA7充分搅拌，然后加入碳酸二甲酯4％，充分搅拌；最后加入Fe₃O₄纳米酶0.6％，充分搅拌。

实施例3

一种应用于油气资源开采的生物纳米制剂，其包含有：特殊微生物发酵制品6％、脂肪醇聚氧乙烯醚MOA 15％、碳酸二甲酯2％、Fe₃O₄纳米酶0.1％、余量为水。其中特殊微生物发酵制品由Bacillus发酵制备得到，表面活性剂采用脂肪醇聚氧乙烯醚MOA7，按照上述配制方法，混合均匀，即得“生物纳米制剂C”。

其中特殊微生物发酵制品由Bacillus发酵制备得到，其制备条件如下：Bacillus制备发酵产物的培养基中可含有0.5％的植物油、3％的玉米糖浆和维生素、0.1-1.0％的KH2PO4、0.01-0.5％的NaNO3、0.1-0.2％的酵母粉、0.1-0.2％的黄原胶。所述特制培养基的pH值为6-8。制备的条件：反应温度在26-32℃之间，搅拌速度300rpm，通气量在0.3-0.6vvm，反应时间72小时；得到的发酵液经过高速离心机去除菌体和上浮的残余植物油，从而得到中间层液体，经过有机纤维膜去除残余悬浮颗粒或者絮体，得到澄清的发酵制品，其有效物浓度为2％；将其在40-60℃下浓缩，有效物浓度为30％；用于配制“生物纳米制剂C”。

“生物纳米制剂C”其配制过程可以采用如下步骤：在一定量澄清的Bacillus发酵制品，按照比例与15％醇聚氧乙烯醚MOA7充分搅拌，然后加入碳酸二甲酯2％，充分搅拌；最后加入Fe3O4纳米酶0.1％，充分搅拌。

实施例4

一种应用于油气资源开采的生物纳米制剂，其包含有：特殊微生物发酵制品10％、脂肪醇聚氧乙烯醚MOA 10％、碳酸二甲酯6％、Fe₃O₄纳米酶0.6％、余量为水。其中特殊微生物发酵制品由Bacillus发酵制备得到，表面活性剂采用脂肪醇聚氧乙烯醚MOA7，按照上述配制方法，混合均匀，即得“生物纳米制剂D”。

其中特殊微生物发酵制品由Bacillus发酵制备得到，其制备条件如下：Bacillus制备发酵产物的培养基中可含有1.5％的植物油、3％的玉米糖浆和维生素、0.7-1.0％的KH₂PO₄、0.01％的NaNO₃、0.2％的酵母粉、0.1-0.2％的黄原胶。所述特制培养基的pH值为6-8。制备的条件：反应温度在26-30℃之间，搅拌速度200rpm，通气量在0.3-0.6vvm，反应时间7小时；得到的发酵液经过高速离心机去除菌体和上浮的残余植物油，从而得到中间层液体，经过有机纤维膜去除残余悬浮颗粒或者絮体，得到澄清的发酵制品，其有效物浓度为3％；将其在40-60℃下浓缩，有效物浓度为30％；用于配制“生物纳米制剂D”。

“生物纳米制剂D”其配制过程可以采用如下步骤：在一定量澄清的Bacillus发酵制品，按照比例与10％醇聚氧乙烯醚MOA7充分搅拌，然后加入碳酸二甲酯6％，充分搅拌；最后加入Fe₃O₄纳米酶0.6％，充分搅拌。

实施例5

一种应用于油气资源开采的生物纳米制剂，其包含有：特殊微生物发酵制品6％、三乙醇胺油酸皂20％、乙醇5％、脂肪酶0.2％、余量为水。其中特殊微生物发酵制品由Acinetobacter发酵制备得到，按照上述配制方法，混合均匀，即得“生物纳米制剂E”。

其中特殊微生物发酵制品由Acinetobacter发酵制备得到，其制备条件如下：Acinetobacter制备发酵产物的培养基中可含有3.5％的植物油、3％的玉米糖浆和维生素、0.5％的KH₂PO₄、0.2％的NaNO₃、0.1％的酵母粉、0.1％的黄原胶。所述特制培养基的pH值为6-8。制备的条件：反应温度在30-32℃之间，搅拌速度300rpm，通气量在0.3-0.6vvm，反应时间72小时；得到的发酵液经过高速离心机去除菌体和上浮的残余植物油，从而得到中间层液体，经过有机纤维膜去除残余悬浮颗粒或者絮体，得到澄清的发酵制品，其有效物浓度为1.8％；将其在40-60℃下浓缩，有效物浓度为30％；用于配制“生物纳米制剂E”。

“生物纳米制剂E”其配制过程可以采用如下步骤：在一定量澄清的Acinetobacter发酵制品，按照比例与20％三乙醇胺油酸皂充分搅拌，然后加入乙醇5％，充分搅拌；最后加入脂肪酶0.2％，充分搅拌。

实施例6

一种应用于油气资源开采的生物纳米制剂，其包含有：特殊微生物发酵制品10％、三乙醇胺油酸皂8％、乙醇6％、脂肪酶0.3％、余量为水。其中特殊微生物发酵制品由Acinetobacter发酵制备得到，按照上述配制方法，混合均匀，即得“生物纳米制剂F”。

其中特殊微生物发酵制品由Acinetobacter发酵制备得到，其制备条件如下：Acinetobacter制备发酵产物的培养基中可含有6.5％的植物油、2.4％的玉米糖浆和维生素、0.4％的KH₂PO₄、0.2％的NaNO₃、0.25％的酵母粉、0.1％的黄原胶。所述特制培养基的pH值为6-8。制备的条件：反应温度在30-32℃之间，搅拌速度200rpm，通气量在0.3-0.6vvm，反应时间72小时；得到的发酵液经过高速离心机去除菌体和上浮的残余植物油，从而得到中间层液体，经过有机纤维膜去除残余悬浮颗粒或者絮体，得到澄清的发酵制品，其有效物浓度为2.2％；将其在40-60℃下浓缩，有效物浓度为30％；用于配制“生物纳米制剂F”。

“生物纳米制剂F”其配制过程可以采用如下步骤：在一定量澄清的Acinetobacter发酵制品，按照比例与8％三乙醇胺油酸皂充分搅拌，然后加入乙醇6％，充分搅拌；最后加入脂肪酶0.3％，充分搅拌。

实施例7

一种应用于油气资源开采的生物纳米制剂，其包含有：特殊微生物发酵制品20％、烷基糖苷8％、丁二醇4％、漆酶0.3％、余量为水。其中特殊微生物发酵制品由Candidas发酵制备得到，按照上述配制方法，混合均匀，即得“生物纳米制剂G”。

其中特殊微生物发酵制品由Candidas发酵制备得到，其制备条件如下：Candidas制备发酵产物的培养基中可含有10％的植物油、6％的玉米糖浆和维生素、0.4％的KH₂PO₄、0.4％的NaNO₃、0.25％的酵母粉、0.1％的黄原胶。所述特制培养基的pH值为6-8。制备的条件：反应温度在24-27℃之间，搅拌速度200rpm，通气量在0.3-0.6vvm，反应时间90小时；得到的发酵液经过高速离心机去除菌体和上浮的残余植物油，从而得到下层粘稠液体，其有效物浓度为20％；将其在40-60℃下浓缩，有效物浓度为60％；用于配制“生物纳米制剂G”。

“生物纳米制剂G”其配制过程可以采用如下步骤：在一定量澄清的Candidas发酵制品，按照比例与8％烷基糖苷充分搅拌，然后加入丁二醇4％，充分搅拌；最后加入漆酶0.3％，充分搅拌。

实施例8

一种应用于油气资源开采的生物纳米制剂，其包含有：特殊微生物发酵制品5％、烷基糖苷15％、丁二醇3％、漆酶0.1％、余量为水。其中特殊微生物发酵制品由Candidas发酵制备得到，按照上述配制方法，混合均匀，即得“生物纳米制剂G”。

其中特殊微生物发酵制品由Candidas发酵制备得到，其制备条件如下：Candidas制备发酵产物的培养基中可含有8％的植物油、10％的玉米糖浆和维生素、0.4％的KH₂PO₄、0.4％的NaNO₃、0.25％的酵母粉、0.1％的黄原胶。所述特制培养基的pH值为6-8。制备的条件：反应温度在24-27℃之间，搅拌速度200rpm，通气量在0.3-0.6vvm，反应时间90小时；得到的发酵液经过高速离心机去除菌体和上浮的残余植物油，从而得到下层粘稠液体，其有效物浓度为20％；将其在40-60℃下浓缩，有效物浓度为60％；用于配制“生物纳米制剂G”。

“生物纳米制剂G”其配制过程可以采用如下步骤：在一定量澄清的Candidas发酵制品，按照比例与15％烷基糖苷充分搅拌，然后加入丁二醇3％，充分搅拌；最后加入漆酶0.1％，充分搅拌。

实施例9

一种应用于油气资源开采的生物纳米制剂，其包含有：特殊微生物发酵制品6％、椰油酰胺丙基甜菜碱15％、戊二醇5％、超氧化物歧化酶0.1％、余量为水。其中特殊微生物发酵制品由Pantoea发酵制备得到，按照上述配制方法，混合均匀，即得“生物纳米制剂H”。

其中特殊微生物发酵制品由Pantoea发酵制备得到，其制备条件如下：Pantoea制备发酵产物的培养基中可含有1％的植物油、4％的玉米糖浆和维生素、0.4％的KH₂PO₄、0.1％的NaNO₃、0.15％的酵母粉、0.1％的黄原胶。所述特制培养基的pH值为6-8。制备的条件：反应温度在27-32℃之间，搅拌速度100rpm，通气量在0.3-0.6vvm，反应时间90小时；得到的发酵液经过高速离心机去除菌体和上浮的残余植物油，从而得到中间层液体，经过有机纤维膜去除残余悬浮颗粒或者絮体，得到澄清的发酵制品，其有效物浓度为4％；将其在40-60℃下浓缩，有效物浓度为30％；用于配制“生物纳米制剂H”。

“生物纳米制剂H”其配制过程可以采用如下步骤：在一定量澄清的Pantoea发酵制品，按照比例与15％椰油酰胺丙基甜菜碱充分搅拌，然后加入戊二醇5％，充分搅拌；最后加入超氧化物歧化酶0.1％，充分搅拌。

实施例10

一种应用于油气资源开采的生物纳米制剂，其包含有：特殊微生物发酵制品3％、椰油酰胺丙基甜菜碱20％、戊二醇6％、超氧化物歧化酶0.1％、余量为水。其中特殊微生物发酵制品由Pantoea发酵制备得到，按照上述配制方法，混合均匀，即得“生物纳米制剂I”。

其中特殊微生物发酵制品由Pantoea发酵制备得到，其制备条件如下：Pantoea制备发酵产物的培养基中可含有1％的植物油、4％的玉米糖浆和维生素、0.4％的KH₂PO₄、0.1％的NaNO₃、0.15％的酵母粉、0.1％的黄原胶。所述特制培养基的pH值为6-8。制备的条件：反应温度在27-32℃之间，搅拌速度100rpm，通气量在0.3-0.6vvm，反应时间90小时；得到的发酵液经过高速离心机去除菌体和上浮的残余植物油，从而得到中间层液体，经过有机纤维膜去除残余悬浮颗粒或者絮体，得到澄清的发酵制品，其有效物浓度为4％；将其在40-60℃下浓缩，有效物浓度为30％；用于配制“生物纳米制剂I”。

“生物纳米制剂I”其配制过程可以采用如下步骤：在一定量澄清的Pantoea发酵制品，按照比例与20％椰油酰胺丙基甜菜碱充分搅拌，然后加入戊二醇3％，充分搅拌；最后加入超氧化物歧化酶0.1％，充分搅拌。

实施例11

一种应用于油气资源开采的生物纳米制剂，其包含有：特殊微生物发酵制品3％、脂肪醇聚氧乙烯醚12％、环己醇6％、疏水蛋白0.1％、余量为水。其中特殊微生物发酵制品由Sphingomonas发酵制备得到，按照上述配制方法，混合均匀，即得“生物纳米制剂J”。

其中特殊微生物发酵制品由Sphingomonas发酵制备得到，其制备条件如下：Sphingomonas制备发酵产物的培养基中可含有1％的植物油、6％的玉米糖浆和维生素、0.5％的KH₂PO₄、0.2％的NaNO₃、0.2％的酵母粉、0.15％的黄原胶。所述特制培养基的pH值为6-8。制备的条件：反应温度在30-32℃之间，搅拌速度100rpm，通气量在0.3-0.6vvm，反应时间85小时；得到的发酵液经过高速离心机去除菌体和上浮的残余植物油，从而得到中间层液体，经过有机纤维膜去除残余悬浮颗粒或者絮体，得到澄清的发酵制品，其有效物浓度为3％；将其在40-60℃下浓缩，有效物浓度为10％；用于配制“生物纳米制剂J”。

“生物纳米制剂J”其配制过程可以采用如下步骤：在一定量澄清的Sphingomonas发酵制品，按照比例与12％脂肪醇聚氧乙烯醚充分搅拌，然后加入环己醇6％，充分搅拌；最后加入疏水蛋白0.1％，充分搅拌。

实施例12

一种应用于油气资源开采的生物纳米制剂，其包含有：特殊微生物发酵制品2％、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠15％、环己醇3％、疏水蛋白0.1％、余量为水。其中特殊微生物发酵制品由Sphingomonas发酵制备得到，按照上述配制方法，混合均匀，即得“生物纳米制剂K”。

其中特殊微生物发酵制品由Sphingomonas发酵制备得到，其制备条件如下：Sphingomonas制备发酵产物的培养基中可含有0.5％的植物油、6％的玉米糖浆和维生素、0.5％的KH₂PO₄、0.2％的NaNO₃、0.2％的酵母粉、0.15％的黄原胶。所述特制培养基的pH值为6-8。制备的条件：反应温度在30-32℃之间，搅拌速度100rpm，通气量在0.3-0.6vvm，反应时间85小时；得到的发酵液经过高速离心机去除菌体和上浮的残余植物油，从而得到中间层液体，经过有机纤维膜去除残余悬浮颗粒或者絮体，得到澄清的发酵制品，其有效物浓度为3.4％；将其在40-60℃下浓缩，有效物浓度为10％；用于配制“生物纳米制剂K”。

“生物纳米制剂K”其配制过程可以采用如下步骤：在一定量澄清的Sphingomonas发酵制品，按照比例与15％脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠充分搅拌，然后加入环己醇3％，充分搅拌；最后加入疏水蛋白0.1％，充分搅拌。

实施例13

一种应用于油气资源开采的生物纳米制剂，其包含有：特殊微生物发酵制品4％、吐温11％、橘子烯5％、蛋白酶0.1％、余量为水。其中特殊微生物发酵制品由Streptomyces发酵制备得到，按照上述配制方法，混合均匀，即得“生物纳米制剂L”。

其中特殊微生物发酵制品由Streptomyces发酵制备得到，其制备条件如下：Streptomyces制备发酵产物的培养基中可含有1％的植物油、10％的玉米糖浆和维生素、0.5％的KH₂PO₄、0.2％的NaNO₃、0.2％的酵母粉、0.15％的黄原胶。所述特制培养基的pH值为6-8。制备的条件：反应温度在30-32℃之间，搅拌速度100rpm，通气量在0.3-0.6vvm，反应时间85小时；得到的发酵液经过高速离心机去除菌体和上浮的残余植物油，从而得到中间层液体，经过有机纤维膜去除残余悬浮颗粒或者絮体，得到澄清的发酵制品，其有效物浓度为2.2％；将其在40-60℃下浓缩，有效物浓度为10％；用于配制“生物纳米制剂L”。

“生物纳米制剂L”其配制过程可以采用如下步骤：在一定量澄清的Streptomyces发酵制品，按照比例与11％吐温充分搅拌，然后加入橘子烯5％，充分搅拌；最后加入蛋白酶0.1％，充分搅拌。

实施例14

一种应用于油气资源开采的生物纳米制剂，其包含有：特殊微生物发酵制品5％、三乙醇胺油酸皂5％、戊二烯2％、蛋白酶0.1％、余量为水。其中特殊微生物发酵制品由Streptomyces发酵制备得到，按照上述配制方法，混合均匀，即得“生物纳米制剂M”。

其中特殊微生物发酵制品由Streptomyces发酵制备得到，其制备条件如下：Streptomyces制备发酵产物的培养基中可含有1％的植物油、8％的玉米糖浆和维生素、0.5％的KH₂PO₄、0.2％的NaNO₃、0.2％的酵母粉、0.15％的黄原胶。所述特制培养基的pH值为6-8。制备的条件：反应温度在30-32℃之间，搅拌速度100rpm，通气量在0.3-0.6vvm，反应时间85小时；得到的发酵液经过高速离心机去除菌体和上浮的残余植物油，从而得到中间层液体，经过有机纤维膜去除残余悬浮颗粒或者絮体，得到澄清的发酵制品，其有效物浓度为2.4％；将其在40-60℃下浓缩，有效物浓度为10％；用于配制“生物纳米制剂M”。

“生物纳米制剂M”其配制过程可以采用如下步骤：在一定量澄清的Streptomyces发酵制品，按照比例与5％三乙醇胺油酸皂充分搅拌，然后加入戊二烯2％，充分搅拌；最后加入蛋白酶0.1％，充分搅拌。

实施例15

一种应用于油气资源开采的生物纳米制剂，其包含有：特殊微生物发酵制品5％、司盘20％、柠檬酸5％、氧化钙0.3％、余量为水。其中特殊微生物发酵制品由Rhodococcus发酵制备得到，按照上述配制方法，混合均匀，即得“生物纳米制剂N”。

其中特殊微生物发酵制品由Rhodococcus发酵制备得到，其制备条件如下：Rhodococcus制备发酵产物的培养基中可含有5％的植物油、1％的玉米糖浆和维生素、0.5％的KH₂PO₄、0.5％的NaNO₃、0.1％的酵母粉、0.1％的黄原胶。所述特制培养基的pH值为6-8。制备的条件：反应温度在30-32℃之间，搅拌速度300rpm，通气量在0.3-0.6vvm，反应时间85小时；得到的发酵液经过高速离心机去除菌体，从而得到上层液体，控制上层疏水相与水的比例为2:1，得到发酵制品；用于配制“生物纳米制剂N”。

“生物纳米制剂N”其配制过程可以采用如下步骤：在一定量澄清的Rhodococcus发酵制品，按照比例与20％司盘充分搅拌，然后加入柠檬酸5％，充分搅拌；最后加入氧化钙0.1％，充分搅拌。

实施例16

一种应用于油气资源开采的生物纳米制剂，其包含有：特殊微生物发酵制品3％、脂肪醇聚氧乙烯醚15％、乳酸6％、氧化钙0.2％、余量为水。其中特殊微生物发酵制品由Rhodococcus发酵制备得到，按照上述配制方法，混合均匀，即得“生物纳米制剂O”。

其中特殊微生物发酵制品由Rhodococcus发酵制备得到，其制备条件如下：Rhodococcus制备发酵产物的培养基中可含有5％的植物油、1％的玉米糖浆和维生素、0.5％的KH₂PO₄、0.5％的NaNO₃、0.1％的酵母粉、0.1％的黄原胶。所述特制培养基的pH值为6-8。制备的条件：反应温度在30-32℃之间，搅拌速度300rpm，通气量在0.3-0.6vvm，反应时间85小时；得到的发酵液经过高速离心机去除菌体，从而得到上层液体，控制上层疏水相与水的比例为2:1，得到发酵制品；用于配制“生物纳米制剂O”。

“生物纳米制剂O”其配制过程可以采用如下步骤：在一定量澄清的Rhodococcus发酵制品，按照比例与15％脂肪醇聚氧乙烯醚充分搅拌，然后加入乳酸6％，充分搅拌；最后加入氧化钙0.2％，充分搅拌。

实施例17

一种应用于油气资源开采的生物纳米制剂，其包含有：特殊微生物发酵制品30％、烷基糖苷5％、丁二酸6％、二氧化钛0.2％、余量为水。其中特殊微生物发酵制品由Moesziomyces发酵制备得到，按照上述配制方法，混合均匀，即得“生物纳米制剂P”。

其中特殊微生物发酵制品由Moesziomyces发酵制备得到，其制备条件如下：Moesziomyces制备发酵产物的培养基中可含有5％的植物油、1％的玉米糖浆和维生素、0.5％的KH₂PO₄、0.5％的NaNO₃、0.1％的酵母粉、0.1％的黄原胶。所述特制培养基的pH值为6-8。制备的条件：反应温度在30-32℃之间，搅拌速度300rpm，通气量在0.3-0.6vvm，反应时间85小时；得到的发酵液经过高速离心机去除菌体和上浮的残余植物油，从而得到下层粘稠液体，其有效物浓度为30％，将其浓缩到60％，得到发酵制品；用于配制“生物纳米制剂P”。

“生物纳米制剂P”其配制过程可以采用如下步骤：在一定量澄清的Moesziomyces发酵制品，按照比例与5％烷基糖苷充分搅拌，然后加入丁二酸4％，充分搅拌；最后加入二氧化钛0.2％，充分搅拌。

实施例18

一种应用于油气资源开采的生物纳米制剂，其包含有：特殊微生物发酵制品30％、烷基糖苷8％、松柏油6％、石墨烯0.1％、余量为水。其中特殊微生物发酵制品由Moesziomyces发酵制备得到，按照上述配制方法，混合均匀，即得“生物纳米制剂Q”。

其中特殊微生物发酵制品由Moesziomyces发酵制备得到，其制备条件如下：Moesziomyces制备发酵产物的培养基中可含有8％的植物油、8％的玉米糖浆和维生素、0.5％的KH₂PO₄、0.5％的NaNO₃、0.1％的酵母粉、0.1％的黄原胶。所述特制培养基的pH值为6-8。制备的条件：反应温度在25-28℃之间，搅拌速度300rpm，通气量在0.3-0.6vvm，反应时间90小时；得到的发酵液经过高速离心机去除菌体和上浮的残余植物油，从而得到下层粘稠液体，其有效物浓度为30％，将其浓缩到60％，得到发酵制品；用于配制“生物纳米制剂Q”。

“生物纳米制剂Q”其配制过程可以采用如下步骤：在一定量澄清的Moesziomyces发酵制品，按照比例与8％烷基糖苷充分搅拌，然后加入松柏油6％，充分搅拌；最后加入石墨烯0.1％，充分搅拌。

实施例19

一种应用于油气资源开采的生物纳米制剂，其包含有：特殊微生物发酵制品I10％、特殊微生物发酵制品II 10％、脂肪醇聚氧乙烯醚8％、烷基糖苷8％、松柏油3％、丁醇2％、墨粉0.1％、余量为水。其中特殊微生物发酵制品I由Pseudomonas发酵制备得到；特殊微生物发酵制品II由Moesziomyces发酵制备得到，按照上述配制方法，混合均匀，即得“生物纳米制剂Q”。

其中特殊微生物发酵制品I由Pseudomonas发酵制备得到，其制备条件如下：Pseudomonas制备发酵产物的培养基中可含有0.5-10％的植物油、0.5-3％的玉米糖浆和维生素、0.1-1.0％的KH₂PO₄、0.01-0.5％的NaNO₃、0.1-0.2％的酵母粉、0.1-0.2％的黄原胶。所述特制培养基的pH值为6-8。制备的条件：反应温度在20-37℃之间，搅拌速度100-300rpm，通气量在0.1-0.6vvm，反应时间72-90小时；得到的发酵液经过高速离心机去除菌体和上浮的残余植物油，从而得到中间层液体，经过有机纤维膜去除残余悬浮颗粒或者絮体，得到澄清的发酵制品，其有效物浓度为4％；将其在40-60℃下浓缩，有效物浓度为30％；用于配制“生物纳米制剂Q”。

其中特殊微生物发酵制品II由Moesziomyces发酵制备得到，其制备条件如下：Moesziomyces制备发酵产物的培养基中可含有8％的植物油、8％的玉米糖浆和维生素、0.5％的KH₂PO₄、0.5％的NaNO₃、0.1％的酵母粉、0.1％的黄原胶。所述特制培养基的pH值为6-8。制备的条件：反应温度在25-28℃之间，搅拌速度300rpm，通气量在0.3-0.6vvm，反应时间90小时；得到的发酵液经过高速离心机去除菌体和上浮的残余植物油，从而得到下层粘稠液体，其有效物浓度为30％，将其浓缩到60％，得到发酵制品；用于配制“生物纳米制剂Q”。

“生物纳米制剂Q”其配制过程可以采用如下步骤：发酵制品I和发酵制品II，按照比例与8％烷基糖苷和8％脂肪醇聚氧乙烯醚充分搅拌，然后加入松柏油3％和丁醇2％，充分搅拌；最后加入墨粉0.1％，充分搅拌。

实施例20

一种应用于油气资源开采的生物纳米制剂，其包含有：特殊微生物发酵制品I10％、特殊微生物发酵制品II 10％、脂肪醇聚氧乙烯醚8％、烷基糖苷8％、松柏油3％、特殊微生物发酵制品III 3％、乙醇3％、戊醇2％、氧化铝0.1％、余量为水。其中特殊微生物发酵制品I由Pseudomonas发酵制备得到；特殊微生物发酵制品II由Moesziomyces发酵制备得到，按照上述配制方法，混合均匀，即得“生物纳米制剂R”。

其中特殊微生物发酵制品I由Pseudomonas发酵制备得到，其制备条件如下：Pseudomonas制备发酵产物的培养基中可含有0.5-10％的植物油、0.5-3％的玉米糖浆和维生素、0.1-1.0％的KH₂PO₄、0.01-0.5％的NaNO₃、0.1-0.2％的酵母粉、0.1-0.2％的黄原胶。所述特制培养基的pH值为6-8。制备的条件：反应温度在20-37℃之间，搅拌速度100-300rpm，通气量在0.1-0.6vvm，反应时间72-90小时；得到的发酵液经过高速离心机去除菌体和上浮的残余植物油，从而得到中间层液体，经过有机纤维膜去除残余悬浮颗粒或者絮体，得到澄清的发酵制品，其有效物浓度为4％；将其在40-60℃下浓缩，有效物浓度为30％；用于配制“生物纳米制剂R”。

其中特殊微生物发酵制品II由Rhodococcus发酵制备得到，其制备条件如下：Rhodococcus制备发酵产物的培养基中可含有5％的植物油、1％的玉米糖浆和维生素、0.5％的KH₂PO₄、0.5％的NaNO₃、0.1％的酵母粉、0.1％的黄原胶。所述特制培养基的pH值为6-8。制备的条件：反应温度在30-32℃之间，搅拌速度300rpm，通气量在0.3-0.6vvm，反应时间85小时；得到的发酵液经过高速离心机去除菌体，从而得到上层液体，控制上层疏水相与水的比例为2:1，得到发酵制品；用于配制“生物纳米制剂R”。

特殊微生物发酵制品III由Clostridium制备发酵产物的培养基中可含有1％的植物油、10％的玉米糖浆和维生素、0.5％的KH₂PO₄、0.2％的NaNO₃、0.2％的酵母粉、0.15％的黄原胶。所述特制培养基的pH值为6-8。制备的条件：反应温度在30-32℃之间，搅拌速度100rpm，通气量在0.3-0.6vvm，反应时间85小时；得到的发酵液经过高速离心机去除菌体和上浮的残余植物油，从而得到中间层液体，经过有机纤维膜去除残余悬浮颗粒或者絮体，得到澄清的发酵制品。

“生物纳米制剂R”其配制过程可以采用如下步骤：发酵制品I和发酵制品II，按照比例与6％三乙醇胺油酸皂和6％椰油酰胺丙基甜菜碱充分搅拌，然后加入发酵制品III、乙醇3％和戊醇2％，充分搅拌；最后加入氧化铝0.1％，充分搅拌。

实施例21

将实施例1-20的生物纳米制剂用于降粘、降凝、洗油的效果。

实验方法为：

制备油砂：(1)高凝油油砂制备，从某油田取得含蜡量在35％，凝固点48摄氏度的原油2克；选择目数在200和500的1:1混合石英砂10克；将5克石英砂倒入20毫升的玻璃管，然后加入2克高凝油，至于60摄氏度下老化2天，使得高凝油和石英砂完全接触侵润，及得高凝油油砂。(1)稠油油砂制备，从某油田取得密度为0.997，地面黏度12万的稠油2克；选择目数在200和500的1:1混合石英砂10克；将5克石英砂倒入20毫升的玻璃管，然后加入2克稠油，至于60摄氏度下老化2天，使得高凝油和石英砂完全接触侵润，及得稠油油砂。

将2克生物纳米制剂A-R分别加入到上述油砂中，使用浓度为5％。实验结果参见图1和图2。从图1和图2可看到，生物纳米制剂具有溶解、增溶高凝油和稠油的明显效果。

经过检测出油率、出油的黏度、降低凝固点，其结果见表l。

表1

图3和图4为生物纳米制剂的稠油洗砂效果图。

从以上结果可以看出，本发明是生物纳米制剂具有优异的降粘、降凝、洗油等解堵效果。

实施例22

将实施例1-20中的生物纳米制剂用于降低油水界面张力。

实验方法为：

选取上述生物纳米制剂，配制1％的水溶液，应用旋滴法测试油水界面张力，旋转速度为5000rpm，选取2种不同的油相进行测试，测试结果参见图5、图6。从图5-图6可以看出，针对不同的原油都可以形成超低界面张力。图5-图6中，对应例举了英国ROCK(洛克)原油和美国Bakken(巴肯)原油，A、B、C、D为4种不同浓度的纳米制剂。

图7为测试沙特原油的浓度、温度与油水界面张力的关系。

实施例23

将实施例1-20中的生物纳米制剂用于碳酸岩增加压裂返排率。

实验方法为：

取碳酸盐岩心(5cm长*直径1.5厘米)，在180℃下烘干3小时后一个干燥的三角瓶中，通过负压方式将生物纳米制剂的水溶液(浓度为0.1％)吸入到岩心中，过夜处理。然后取出岩心，吸干岩心表面的液体。将岩心放入50ml离心管，在不同转速下离心处理。记录每次离心后岩心的重量。实验结果参见图8所示，通过实验对比，本发明的生物纳米制剂与当今市面上最好的产品对比，返排率高出10％，效果非常明显。

实施例24

将实施例1-20中的生物纳米制剂用于提高采收率。

实验装置：参见图9所示的生物纳米制剂驱替实验装置

实验方法：

(1)用一定比例(160～180μm:200μm＝1:1)的石英砂装填模型，室温条件下氮气测渗透率Kg；

(2)模型抽真空饱和水，饱和进烧结岩心中水的重量，根据地层水的密度换算为水相的体积，即为孔隙体积V孔，计算孔隙度φ；

(3)水测渗透率Kw；

(4)30℃恒温箱放置3d，0.2mL/min泵速饱和油(30℃下原油粘度为434cp)，建立束缚水并计算原始含水饱和度Swr，恒温箱中老化3d；

(5)30℃恒温箱中以0.5mL/min泵速水驱至连续含水98％0.5PV以上；

(6)注入0.1PV的生物纳米水溶液(或市面上可获得的产品)，然后在此基础上进行后续水驱，后驱至含水极限。

(7)记录不同时刻模型出口产油、产水变化，计算不同时刻含水率变化情况。试验流程采用常规物模试验流程。

表2生物油井驱油室内效果

经过24组填砂驱替实验可以看出，生物纳米制剂比市面上可获得的产品效果显著，均提高采收率大于15％，具备巨大应用前景。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种应用于油气资源开采的生物纳米制剂，其特征在于，由下述按重量百分比的组成制得：特殊微生物发酵制品4％-30％、表面活性剂1％-15％、有机疏水相2％-15％、纳米酶0.1％-6％、余量为水。

2.根据权利要求l所述生物纳米制剂，其特征在于，所述特殊微生物发酵制品包括由菌种Pseudomonas、Bacil lus、Acinetobacter、Candidas、Pantoea、Sphingomonas、Streptomyces、Rhodococcus、Moesziomyces在内的一种或多种微生物在特制培养基的发酵产物，发酵液产物包括糖脂类、脂肽类、多糖类、二元酸类、二元醇类中的一种或多种。

3.根据权利要求2所述的生物纳米制剂，其特征在于，制备发酵产物的特制培养基中，按重量百分比计，含有0.5-10％的植物油、0.5-1.0％的玉米糖浆和维生素、0.1-1.0％的KH₂PO₄、0.01-0.5％的NaNO₃、0.1-0.2％的酵母粉、0.1-0.2％的黄原胶，所述特制培养基的pH值为6-8，制备的条件：反应温度在20-37℃之间，搅拌速度100-300rpm，通气量在0.1-0.6vvm，反应时间24-90小时。

4.根据权利要求2所述的生物纳米制剂，其特征在于，制备发酵产物的特制培养基中，按重量百分比计，含有0.5-2.5％的葡萄糖或蔗糖，0.1-0.5％维生素、0.1-0.5％的KH₂PO₄、0.01-0.1％的NaNO₃、0.1-0.2％的酵母粉，所述特制培养基的pH值为6-7，制备的条件：反应温度在20-37℃之间，搅拌速度100-300rpm，通气量在0.1-0.6vvm，反应时间24-48小时。

5.根据权利要求l所述生物纳米制剂，其特征在于，所述的表面活性剂包括三乙醇胺油酸皂、脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基糖苷、椰油酰胺丙基甜菜碱、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、吐温、司盘、月桂醇硫酸酯钠中的一种或多种。

6.根据权利要求5所述的生物纳米制剂，其特征在于，所述脂肪醇聚氧乙烯醚为环氧乙烷数目在3-20的脂肪醇聚氧乙烯醚。

7.根据权利要求l所述的生物纳米制剂，其特征在于，所述有机疏水相为混合剂，其中包括甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、戊醇、乙二醇、丙二醇、丁二醇、戊二醇、环己醇、戊醇、松柏油、橘子烯、戊二烯、柠檬酸、乳酸、乙酸、丁二酸、碳酸二甲脂中的一种或多种小分子溶剂，以及包括Clostridium、Streptomyces产酸产醇的菌种发酵液。

8.根据权利要求l所述的生物纳米制剂，其特征在于，所述的纳米酶为具有催化功能的纳米材料或者酶制剂，包括金属氧化物、脂肪酶、蛋白酶、漆酶、淀粉酶、超氧化物歧化酶、疏水蛋白中的一种或多种材料。

9.一种权利要求1-8任一所述的生物纳米制剂的制备方法，其特征在于，其配制过程采用如下步骤：在30-50℃水中将特殊微生物发酵制品按照生物纳米制剂的配制比例配制成水溶液，充分搅拌；再按照比例加入表面活性剂，充分搅拌；然后加入有机疏水相，充分搅拌；最后加入纳米酶，充分搅拌。

10.权利要求1-8任一所述的生物纳米制剂的应用，其特征在于，用于油气田资源开发，或者用于稠油集输。