CN114058351A - 一种复合生物稠油降黏剂及其制备方法和应用 - Google Patents

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吕成远
徐婷
张锁兵
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Sinopec Exploration and Production Research Institute
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Abstract

本发明公开了一种复合生物稠油降黏剂及其制备方法和应用。复合生物稠油降黏剂包括以重量份计的如下组分：第一生物乳化剂5～15份、第二生物乳化剂5～15份、碱性调节剂0～2份、黏土保护剂0～1份、水0～3000份；第一生物乳化剂为鼠李糖脂类生物乳化剂；第二生物乳化剂为脂肽类生物乳化剂。本发明的复合稠油降黏剂能够高效地乳化原油，降低原油黏度，大幅度改善原油的流动性，既能够保留生物稠油降黏剂的优点，又能够解决生物降黏剂降黏性能不足的缺点；复合稠油降黏剂安全环保：可生物降解，不损害地层，不会造成环境污染，满足HSE要求。

Description

一种复合生物稠油降黏剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于稠油开采技术领域，更具体地，涉及一种复合生物稠油降黏剂及其制备方法和应用。
背景技术
稠油是世界石油资源的重要组合部分，我国稠油的储量十分丰富，已探明的稠油地质储量达到62亿吨，排名世界第四。然而现阶段，随着我国石油对外依存度和国内开发难度的逐渐上升，稠油的开采技术越来越受到重视。
稠油具有高黏度和高密度的特点，流动性差，主要是因为稠油中的轻质组分含量偏低，而胶质和沥青质等重质组分含量偏高。因此在稠油开采的过程中，非常容易出现抽油机负荷大、耗电量大、机械事故频发等问题。给稠油生产过程造成了极大的困难，为了保证稠油井的安全生产，降低稠油黏度是稠油开采过程中必须要解决的一项难题。
目前，在稠油开采过程中常用的降黏方法主要有物理降黏技术、化学降黏技术和微生物降黏技术；其中物理降黏技术包括热力降黏法、掺稀降黏法和超声波降黏法；热降黏是通过提高油层岩石和流体的温度降低稠油黏度，通常采用电加热或注蒸汽加热的方式，该技术是目前稠油开发的主体技术，但是该技术成本高，环保压力大，而且稠油黏度具有可逆性，增加储运的成本；掺稀降黏法，采用掺入稀原油的方式降低稠油的黏度，但是在掺入稀原油前后均需脱水，能耗大，稀油与稠油混合后降低了稀油的物性，而且稠油和稀油在价格等方面存在差异，造成经济方面的损失；超声波降黏法是利用超声波的作用降低稠油黏度，但是超声波在油层中传播的距离很小，只适用于近井地带；化学降黏法耐温、耐盐性差，采出的稠油破乳脱水困难、处理量大，在应用上受到了很大的限制。微生物降黏法一种是利用微生物降解降稠油中的重质组分，变成轻质组分，降低稠油黏度，但由于微生物在温度较高、盐度较大、重金属离子含量较高的油藏条件下生长缓慢，致使应用范围受限；另一种是利用微生物代谢产生的微生物降黏剂乳化稠油，降低稠油黏度。微生物降黏剂相比微生物降解降黏不受温度，盐度的影响，因此使用范围更广，受到越来越多研究人员的重视。
但是对于微生物降黏剂而言，其降黏效果并不出众，在相同浓度下，其降黏效果明显低于化学降黏剂，李希明在《一种耐高温高盐的生物乳化降黏剂及其制备方法》和中方群在《一种抗盐降黏剂及其制备方法》中分别报道了一种生物和化学降黏剂，在0.1％浓度下生物降黏剂的降黏率在80～90％，而化学降黏剂的降黏率达到了98％以上。因此，现阶段由于其降黏效果限制了生物降黏剂在稠油开采市场的广泛应用。
发明内容
本发明的目的在于解决生物降黏剂降黏率低的问题，提供一种可以大幅提高降黏性能的生物稠油降黏剂，扩宽其应用前景。
为了实现上述目的，本发明的第一方面提供一种复合生物稠油降黏剂，该复合生物稠油降黏剂包括以重量份计的如下组分：
第一生物乳化剂5～15份、第二生物乳化剂5～15份、碱性调节剂0～2份、黏土保护剂0～1份、水0～3000份；
所述第一生物乳化剂为鼠李糖脂类生物乳化剂；
所述第二生物乳化剂为脂肽类生物乳化剂；
优选地，该复合生物稠油降黏剂包括以重量份计的如下组分：
第一生物乳化剂8～12份、第二生物乳化剂8～12份；
优选地，碱性调节剂0.5～2份；
优选地，黏土保护剂0.1～1份。
作为优选方案，所述鼠李糖脂类生物乳化剂为假单胞菌属的菌株经发酵获得的代谢产物。
作为优选方案，所述脂肽类生物乳化剂为芽孢杆菌属的菌株经发酵获得的代谢产物。
作为优选方案，所述鼠李糖脂类生物乳化剂由包括如下步骤的方法制备得到：
将假单胞菌属的菌株接种至发酵培养基中进行发酵，发酵结束后将所得发酵液进行细胞破碎，然后经离心、去除沉淀后，得到所述鼠李糖脂类生物乳化剂。
作为优选方案，所述假单胞菌属的菌株为铜绿假单胞菌(Pseudomonasaeruginosa)。
作为优选方案，所述脂肽类生物乳化剂由包括如下步骤的方法制备得到：
将芽孢杆菌属的菌株接种至发酵培养基中进行发酵，发酵结束后将所得发酵液进行细胞破碎，然后经离心、去除沉淀后，得到所述脂肽类生物乳化剂。
作为优选方案，所述假单胞菌属的菌株优选为枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis)。
作为优选方案，所述碱性调节剂选自氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠和碳酸氢钠中的至少一种。
作为优选方案，所述黏土保护剂为黏土稳定剂；
所述黏土稳定剂更优选选自氯化钾、氯化铵、阳离子聚丙烯酰胺和聚季铵盐中的至少一种。
本发明的第二方面提供上述的复合生物稠油降黏剂的制备方法，该制备方法包括：
将第一生物乳化剂、第二生物乳化剂、可选的水混合均匀，可选地加入碱性调节剂调节pH至7～12，可选地加入黏土保护剂，得到所述复合生物稠油降黏剂。
本发明的第三方面提供上述的复合生物稠油降黏剂在稠油降黏和/或提高采收率中的应用。
本发明的有益效果：
(1)本发明中的复合稠油降黏剂使用特定菌种代谢产生的生物乳化剂(如从油藏环境中筛选获得)，能够适应油藏环境；
(2)本发明中复合稠油降黏剂能够大幅提高生物降黏剂的降黏性能，与单一生物乳化剂相比，在特定配比下，能够高效地乳化原油，降低原油黏度，大幅度改善原油的流动性，既能够保留生物稠油降黏剂的优点，又能够解决生物降黏剂降黏性能不足的缺点。
(3)本发明复合降黏剂成本较低，与热采法相比采油成本下降30％～50％；且其适用温度范围广，耐受高浓度钙镁离子及矿化度；
(4)本发明复合稠油降黏剂安全环保：可生物降解，不损害地层，不会造成环境污染，满足HSE要求。
(5)同时，该采油方法的施工工艺简单，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。
本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。
图1示出了本发明实施例提供的1号稠油放大200倍的显微照片示意图。
图2示出了本发明实施例的1号稠油以SZ180降黏后放大200的显微照片示意图。
图3示出了本发明实施例的1号稠油以第一生物乳化剂降黏后放大200的显微照片示意图。
图4示出了本发明实施例的1号稠油以第二生物乳化剂降黏后放大200的显微照片示意图。
图5示出了SZ180的耐温性曲线示意图。
图6示出了SZ180对矿化度和钙镁离子耐受性的示意图。
图7示出了SZ180的稠油降粘剂的耐酸碱性示意图。
具体实施方式
下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
本发明的第一方面提供一种复合生物稠油降黏剂，该复合生物稠油降黏剂包括以重量份计的如下组分：
第一生物乳化剂5～15份、第二生物乳化剂5～15份、碱性调节剂0～2份、黏土保护剂0～1份、水0～3000份；
第一生物乳化剂为鼠李糖脂类生物乳化剂；
第二生物乳化剂为脂肽类生物乳化剂；
优选地，该复合生物稠油降黏剂包括以重量份计的如下组分：
第一生物乳化剂8～12份、第二生物乳化剂8～12份；
优选地，碱性调节剂0.5～2份；
优选地，黏土保护剂0.1～1份。
根据本发明，对于碱性调节剂，本领域技术人员可根据需要选择是否添加，当需要添加时，相对于上述用量，碱性调节剂的用量通常为0.5～2份。
根据本发明，对于黏土保护剂，本领域技术人员可根据需要选择是否添加，当需要添加时，相对于上述用量，黏土保护剂的用量通常为0.1～1份。
根据本发明，相对于上述第一生物乳化剂、第二生物乳化剂的用量，可选择是否使用水，当水的用量较小甚至为0时，复合生物稠油降黏剂可作为一种浓缩性质的复合生物稠油降黏剂，待使用时稀释至适当倍数；当直接作为复合生物稠油降黏剂使用时，可根据需要选择合适的水的添加量，如1000份。
作为优选方案，鼠李糖脂类生物乳化剂为假单胞菌属的菌株经发酵获得的代谢产物。作为进一步优选方案，假单胞菌属的菌株为铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)。
作为优选方案，脂肽类生物乳化剂为芽孢杆菌属的菌株经发酵获得的代谢产物。作为优选方案，假单胞菌属的菌株优选为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)。
根据本发明，假单胞菌属的菌株、芽孢杆菌属的菌株可以从石油水样中富集分离得到，也可以在自然环境中分离得到，也可通过商购获得。
作为优选方案，鼠李糖脂类生物乳化剂由包括如下步骤的方法制备得到：将假单胞菌属的菌株接种至发酵培养基中进行发酵，发酵结束后将所得发酵液进行细胞破碎，然后经离心、去除沉淀后，得到鼠李糖脂类生物乳化剂。
作为优选方案，将假单胞菌属的菌株接种至发酵培养基中进行发酵，发酵所需的碳源为甘油和/或豆油。
根据本发明，在一个具体的实施方式中，鼠李糖脂类生物乳化剂由包括如下步骤的方法制备得到：
将5L发酵罐清洗干净，将配置好的2L～3L(如2.5L)发酵培养基装入发酵罐中。将发酵罐在121℃灭菌20min后降温至室温，最后在发酵罐中接入假单胞菌属的菌株；然后在搅拌速度为150～300r/min(如200r/min)、通气比为1.0～1.5v/v·min(如1.2v/v·min)、发酵温度为32-35℃(如34℃)的条件下发酵；最后将发酵罐中的发酵液转移至细胞破碎机破碎，然后转入离心机，在5000～8000r/min(如6500r/min)离心10～20min(如15min)，去除沉淀，得到鼠李糖脂类生物乳化剂。
作为优选方案，在接入假单胞菌属的菌株之前，还包括对假单胞菌属的菌株进行活化处理，假单胞菌属的菌株制备鼠李糖脂的发酵工艺包括以下步骤：
(1)将假单胞菌属的菌株活化后接种于LB液体培养基中，培养至第一预设时间，得到种子液；
(2)将种子液接种至发酵培养基中，发酵至第二预设时间，即得到含鼠李糖脂的发酵液。
在本发明一种优选的实施方式中，在步骤(1)中，接种后的LB液体培养基的OD600的吸光度为5.0～6.0时，得到种子液。
当假单胞菌属的菌株为铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)时：
在步骤(1)中，活化铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)所需的培养基可以为LB固体培养基。具体活化的过程可以包括：
1)在无菌的条件下，用无菌接种环蘸取含有铜绿假单胞菌(Pseudomonasaeruginosa)的菌液，在由LB固体培养基制成的LB琼脂平板上划线以分离单菌落。
2)将接种有活化铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)的LB琼脂平板34℃倒置培养12～20h，挑取单菌落转接到LB琼脂平板上进行二次活化，34℃倒置培养12～16h。
3)挑取二次活化培养产生的单菌落，即获得活化后的铜绿假单胞菌(Pseudomonasaeruginosa)。
其中，LB固体培养基配方包括以下组分：浓度为5g/L的酵母提取物、浓度为10g/L的蛋白胨、浓度为10g/L的NaCl、以及浓度为20g/L的琼脂粉。LB固体培养基与LB液体培养基的区别在于，LB液体培养基中不含有琼脂。
在步骤(1)中，第一预设时间可以为22～26h，例如24h。培养温度可以为30～37℃，优选为32～35℃，更优选为34℃。在培养过程中，搅拌速率可以为150～300rpm。在接种后的LB液体培养基的OD600的吸光度为5.0～6.0时，种子液制备完成。
在步骤(2)中，发酵培养基包括甘油和豆油；发酵的条件包括：控制通气比为1.0～1.5v/v·min，搅拌速率为200～400rpm，发酵10h后，控制发酵液的pH值为6.5～7.0。
在步骤(2)中，第二预设时间可以为72～192h，优选为72～144h，更优选地为72～120h。种子液体积为发酵培养基体积的2％～10％，优选为8％。发酵培养基中的碳源包括甘油和豆油。甘油为菌种生长提供速效碳源。豆油为菌种生长提供长效碳源，并有利于转化为鼠李糖脂。发酵培养基的pH值优选为7.0～7.5。
具体地，发酵培养基包括以下浓度的组分：
甘油1～3g/L；豆油20～80g/L；NaNO3 2.5～7.5g/L；KH2PO4 0.5～1g/L；Na2HPO40.5～1g/L；CaCl2·2H2O 0.05～0.1g/L；以及MgSO4 0.1～0.5g/L。
在发酵过程中，发酵罐通气比为1.0～1.5v/v·min，搅拌速率为200～400rpm；在发酵96～120h时，控制发酵液的pH值为6.5～7.0。
步骤(2)中，发酵的条件优选为：发酵时间为72h；发酵液初始pH值为7.0～7.5，发酵10h后控制pH值为6.5～7.0；发酵罐通气比为1.5v/v·min，搅拌速率为100-500rpm，优选为200rpm。其中，发酵罐为全封闭体系，发酵过程生成的泡沫溢出罐体后会被收集并回流到发酵罐中持续发酵。
作为优选方案，脂肽类生物乳化剂由包括如下步骤的方法制备得到：将芽孢杆菌属的菌株接种至发酵培养基中进行发酵，发酵结束后将所得发酵液进行细胞破碎，然后经离心、去除沉淀后，得到脂肽类生物乳化剂。
作为优选方案，将芽孢杆菌属的菌株接种至发酵培养基中进行发酵，发酵所需的碳源为可溶性淀粉和/或蔗糖。
根据本发明，在一个具体的实施方式中，脂肽类生物乳化剂由包括如下步骤的方法制备得到：
首先将5L发酵罐清洗干净，将配置好的2L～3L(如2.5L)发酵培养基装入发酵罐中。将发酵罐在121℃灭菌20min后降温至室温，最后在发酵罐中接入芽孢杆菌属的菌株；然后在搅拌速度为150～300r/min(如240r/min)、通气量为6～20L/min(如10L/min)、发酵时间为48～72h(如60h)，发酵温度为32℃-35℃(如34℃)；最后将发酵罐中的发酵液转移至细胞破碎机破碎，然后转入离心机，在5000～8000r/min(如6500r/min)离心10～20min(如15min)，去除沉淀，即得到脂肽类生物乳化剂。
作为优选方案，在接入芽孢杆菌属的菌株之前，还包括对芽孢杆菌属的菌株进行活化处理，芽孢杆菌属的菌株制备脂肽的发酵工艺包括以下步骤：
当芽孢杆菌属的菌株为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)时：
(1)将芽孢杆菌属的菌株活化后接种于LB液体培养基中，培养至第一预设时间，得到种子液；
(2)将种子液接种至发酵培养基中，发酵至第二预设时间，即得到含脂肽的发酵液。
在本发明一种优选的实施方式中，在步骤(1)中，接种后的LB液体培养基的OD600的吸光度为5.0～6.0时，得到种子液。
在步骤(1)中，活化枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)所需的培养基可以为LB固体培养基。具体活化的过程可以包括：
1)在无菌的条件下，用无菌接种环蘸取含有枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)的菌液，在由LB固体培养基制成的LB琼脂平板上划线以分离单菌落。
2)将接种有活化枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)的LB琼脂平板34℃倒置培养12～20h，挑取单菌落转接到LB琼脂平板上进行二次活化，34℃倒置培养12～16h。
3)挑取二次活化培养产生的单菌落，即获得活化后的枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis)。
其中，LB固体培养基配方包括以下组分：浓度为5g/L的酵母提取物、浓度为10g/L的蛋白胨、浓度为10g/L的NaCl、以及浓度为20g/L的琼脂粉。LB固体培养基与LB液体培养基的区别在于，LB液体培养基中不含有琼脂。
在步骤(1)中，第一预设时间可以为22～26h，例如24h。培养温度可以为30～37℃，优选为32～35℃，更优选为34℃。在培养过程中，搅拌速率可以为150～300rpm。在接种后的LB液体培养基的OD600的吸光度为5.0～6.0时，种子液制备完成。
在步骤(2)中，发酵培养基包括可溶性淀粉和蔗糖；发酵的条件包括：控制通气比为1.0～1.5v/v·min，搅拌速率为200～400rpm，在发酵96～120h时，控制发酵液的pH值为6.5～7.0。
在步骤(2)中，第二预设时间可以为72～192h，优选为72～144h，更优选地为72～120h。种子液体积为发酵培养基体积的2％～10％，优选为8％。发酵培养基中的碳源包括可溶性淀粉和蔗糖。蔗糖为菌种生长提供速效碳源。可溶性淀粉为菌种生长提供长效碳源，并有利于转化为脂肽。发酵培养基的pH值优选为7.0～7.5。
具体地，发酵培养基包括以下浓度的组分：
可溶性淀粉20～30g/L；蔗糖1～3g/L；KH2PO4 1～3g/L；Na2HPO4 1～3g/L；(NH4)2SO4 3～5g/L；NaNO3 0.5～1g/L；MgSO4 0.2～0.4g/L；CaCl2·2H2O 0.05～0.1g/L；
在发酵过程中，发酵罐通气比为1.0～1.5v/v·min，搅拌速率为200～400rpm；发酵10h后，控制发酵液的pH值为6.5～7.0。
步骤(2)中，发酵的条件优选为：发酵时间为72h；发酵液初始pH值为7.0～7.5，发酵10h后控制pH值为6.5～7.0；发酵罐通气比为1.5v/v·min，搅拌速率为150～300rpm，优选为200rpm。其中，发酵罐为全封闭体系，发酵过程生成的泡沫溢出罐体后会被收集并回流到发酵罐中持续发酵。
作为优选方案，碱性调节剂选自氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠和碳酸氢钠中的至少一种。
作为优选方案，黏土保护剂为黏土稳定剂；
作为进一步的优选方案，黏土稳定剂选自氯化钾、氯化铵、阳离子聚丙烯酰胺和聚季铵盐中的至少一种。
本发明的第二方面提供上述的复合生物稠油降黏剂的制备方法，该制备方法包括：
将第一生物乳化剂、第二生物乳化剂、可选的水混合均匀，可选地加入碱性调节剂调节pH至7～12，可选地加入黏土保护剂，得到复合生物稠油降黏剂。
本发明的第三方面提供上述的复合生物稠油降黏剂在稠油降黏和/或提高采收率中的应用。具体地，复合生物稠油降黏剂可用于稠油开发、井筒降黏、同样也可以用于稠油管道运输。
本发明实施例中，铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)均通过商购获得。
本发明实施例中，第一生物乳化剂为鼠李糖脂类生物乳化剂；第二生物乳化剂为脂肽类生物乳化剂。
本发明实施例中，LB固体培养基配方包括以下组分：浓度为5g/L的酵母提取物、浓度为10g/L的蛋白胨、浓度为10g/L的NaCl、以及浓度为20g/L的琼脂粉。LB固体培养基与LB液体培养基的区别在于，LB液体培养基中不含有琼脂。
本发明实施例中，复合生物稠油降黏剂的制备方法包括：
将第一生物乳化剂、第二生物乳化剂、可选的水混合均匀，可选地加入碱性调节剂调节pH至7～12，可选地加入黏土保护剂，得到复合生物稠油降黏剂。
本发明实施例中，鼠李糖脂类生物乳化剂的制备方法包括：
将铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)进行活化，步骤包括：
1)在无菌的条件下，用无菌接种环蘸取含有铜绿假单胞菌(Pseudomonasaeruginosa)的菌液，在由LB固体培养基制成的LB琼脂平板上划线以分离单菌落。
2)将接种有活化铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)的LB琼脂平板34℃倒置培养16h，挑取单菌落转接到LB琼脂平板上进行二次活化，34℃倒置培养14h。
3)挑取二次活化培养产生的单菌落，即获得活化后的铜绿假单胞菌(Pseudomonasaeruginosa)。
鼠李糖脂类生物乳化剂的制备，步骤包括：
(1)将活化后的铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)菌株接种于LB液体培养基中，接种后的LB液体培养基的OD600的吸光度为5.0～6.0时，34℃培养24h，培养过程中，搅拌速率为200rpm，得到种子液；
(2)将5L发酵罐清洗干净，将配置好的2.5L发酵培养基(发酵培养基包括以下浓度的组分：甘油2g/L；豆油50g/L；NaNO3 5g/L；KH2PO4 0.75g/L；Na2HPO4 0.75g/L；CaCl2·2H2O0.075g/L；以及MgSO4 0.3g/L。)装入发酵罐中。将发酵罐在121℃灭菌20min后降温至室温，将种子液接种至发酵培养基中，种子液体积为发酵培养基体积的8％，发酵的条件包括：控制通气比为1.5v/v·min，搅拌速率为200rpm，发酵温度为34℃，发酵过程中，控制发酵液的pH值为6.5～7.0，发酵72h，得到含鼠李糖脂的发酵液，其中，发酵罐为全封闭体系，发酵过程生成的泡沫溢出罐体后会被收集并回流到发酵罐中持续发酵，最后将发酵罐中的发酵液转移至细胞破碎机破碎，然后转入离心机，在6500r/min离心15min，去除沉淀，得到鼠李糖脂类生物乳化剂，其质量浓度为20wt％。
本发明实施例中，脂肽类生物乳化剂的制备方法包括：
将枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)进行活化，步骤包括：
1)在无菌的条件下，用无菌接种环蘸取含有枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)的菌液，在由LB固体培养基制成的LB琼脂平板上划线以分离单菌落。
2)将接种有活化枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)的LB琼脂平板34℃倒置培养16h，挑取单菌落转接到LB琼脂平板上进行二次活化，34℃倒置培养14h。
3)挑取二次活化培养产生的单菌落，即获得活化后的枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis)。
脂肽类生物乳化剂的制备，步骤包括：
(1)将活化后的枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)接种于LB液体培养基中，接种后的LB液体培养基的OD600的吸光度为5.0～6.0时，34℃培养24h，培养过程中，搅拌速率为200rpm，得到种子液；
(2)将5L发酵罐清洗干净，将配置好的2.5L发酵培养基(发酵培养基包括以下浓度的组分：可溶性淀粉20～30g/L；蔗糖1～3g/L；KH2PO4 1～3g/L；Na2HPO4 1～3g/L；(NH4)2SO43～5g/L；NaNO3 0.5～1g/L；MgSO4 0.2～0.4g/L；CaCl2·2H2O 0.05～0.1g/L。)装入发酵罐中。将发酵罐在121℃灭菌20min后降温至室温，将种子液接种至发酵培养基中，种子液体积为发酵培养基体积的8％，发酵的条件包括：控制通气比为1.5v/v·min，搅拌速率为200rpm，发酵温度为34℃，发酵过程中，控制发酵液的pH值为6.5～7.0，发酵72h，得到含脂肽的发酵液，其中，发酵罐为全封闭体系，发酵过程生成的泡沫溢出罐体后会被收集并回流到发酵罐中持续发酵，最后将发酵罐中的发酵液转移至细胞破碎机破碎，然后转入离心机，在6500r/min离心15min，去除沉淀，得到脂肽类生物乳化剂，其质量浓度为20wt％。
实施例1
本实施例提供一种复合生物稠油降黏剂，该复合生物稠油降黏剂包括以重量份计的如下组分：第一生物乳化剂10重量份、第二生物乳化剂10重量份、氢氧化钠1重量份、氯化钾0.5重量份、水1000重量份。
第一生物乳化剂、第二生物乳化剂、复合生物稠油降黏剂均采用上述方法制备得到，得到稠油降黏剂命名为SZ180。
实施例2
本实施例提供一种复合生物稠油降黏剂，该复合生物稠油降黏剂包括以重量份计的如下组分：第一生物乳化剂5重量份、第二生物乳化剂15重量份、氢氧化钠1重量份、氯化钾0.5重量份、水1000重量份。
第一生物乳化剂、第二生物乳化剂均采用上述方法制备得到，得到稠油降黏剂命名为SZ180-1。
实施例3
本实施例提供一种复合生物稠油降黏剂，该复合生物稠油降黏剂包括以重量份计的如下组分：第一生物乳化剂15重量份、第二生物乳化剂5重量份、氢氧化钠1重量份、氯化钾0.5重量份、水1000重量份。
第一生物乳化剂、第二生物乳化剂均采用上述方法制备得到，得到稠油降黏剂命名为SZ180-2。
实施例4
本实施例提供一种复合生物稠油降黏剂，该复合生物稠油降黏剂包括以重量份计的如下组分：第一生物乳化剂10重量份、第二生物乳化剂10重量份、水1000重量份。
第一生物乳化剂、第二生物乳化剂均采用上述方法制备得到，得到稠油降黏剂命名为SZ180-3。
测试例1
考察实施例1-4制备的复合生物稠油降黏剂对不同黏度稠油的降黏率，分别从不同油井收集到不同黏度的稠油，这些稠油的编号和在50℃条件下的黏度分别为1号(8400mPa·s)、2号(13000mPa·s)、3号(15600mPa·s)、4号(33500mPa·s)、5号(75000mPa·s)、6号(120000mPa·s)和7号(198000mPa·s)。按照《QSH1020 1519-2013稠油降黏剂通用技术条件》在50℃条件下测定实施例1-4、第一生物乳化剂和第二生物乳化剂对不同黏度稠油的降黏率，结果如表1所示。
表1不同配制的复合生物稠油降粘剂对不同粘度稠油的降粘率
Figure BDA0002625991580000151
从表1中可以看出，按照按照实施例1-4配置的复合稠油生物降粘剂SZ180、SZ180-1、SZ180-2、SZ180-3、第一物乳化剂和第二生物乳化剂对不同黏度的稠油均有一定的降黏效果，但是面对不同黏度的稠油还是呈现不同的降粘效果，其中实施例1配制的SZ180对不同黏度的稠油均具有良好的降黏效果，稠油降黏率均能够大于99％；然而按照实施例2-3配制的复合稠油降黏剂、第一和第二生物乳化剂对不同稠油具有不同的降粘效果，当稠油的粘度较低时(8400mPa·s)，其降粘率能够达到95％左右，当稠油粘度达到198000mPa·s时，其降粘效果存在不同程度的降低，复合稠油降粘剂能够保持降黏率在90％以上，第一和第二乳化的降黏率均在70％左右。本实验说明实施例1配制的复合稠油降粘剂SZ180的乳化降黏效果最佳。其降粘效果明显高于实施例2-4配制的复合稠油降黏剂，也明显高于每一种稠油降黏剂的降黏效果。
测试例2
考察实施例1制备的复合生物稠油降黏剂与第一生物降黏剂和第二生物降黏剂的降黏后的显微观察结果。
按照《QSH1020 1519-2013稠油降黏剂通用技术条件》进行实验，将三种降黏剂与1号稠油按照5:5混合后，在50℃条件下保温1h，然后在31℃搅拌器下250rpm搅拌2min，将乳化后的稠油与未乳化的稠油制作显微观察片，并置于显微镜下观察，观察未乳化的稠油与乳化后的稠油状态，并随机选取20个乳化后的原油颗粒，测量其颗粒直径，计算20个乳化后稠油颗粒的平均粒径，结果请参见表2-4和图1-4。其中，表2是复合生物稠油降黏剂SZ180乳化后显微测量的稠油颗粒长度统计，表3是第一生物降黏剂乳化后显微测量的稠油颗粒长度统计，表4是第二生物降黏剂乳化后显微测量的稠油颗粒长度统计，图1是1号稠油放大100倍的显微照片，图2是经过本发明实施例的复合生物稠油降黏剂降黏后的1号稠油放大200的显微照片，图3是第一生物降黏剂降黏后的1号稠油放大200的显微照片，图4是第二生物降黏剂降黏后的1号稠油放大200的显微照片。
从表中可以看出，本专利发明的SZ180降黏后20个原油颗粒粒径的平均值为11.99μm，第一生物乳化剂降黏后20个原油颗粒粒径的平均值为47.4μm，第二生物乳化剂降黏后20个原油颗粒粒径的平均值为84.51μm，本发明的SZ180与第一生物乳化剂和第二生物乳化剂相比，乳化后的颗粒粒径更小。乳化颗粒更均匀。从图中可以看出，本发明的复合生物稠油降黏剂乳化后连续的原油乳化成分散的状态，形成大小不同的原油颗粒。也就是原油从油包水的状态转变为水包油的状态，从而使原油的黏度降低，流动性提高。
表2复合生物稠油降黏剂SZ180乳化后稠油的粒径统计表
Figure BDA0002625991580000171
表3第一生物乳化剂乳化后稠油的粒径统计表
Figure BDA0002625991580000172
表4第二生物乳化剂乳化后稠油的粒径统计表
Figure BDA0002625991580000181
测试例3
考察实施例1制备的复合稠油降黏剂SZ180对温度的耐受性。
依次称取SZ180 30g分别于20℃、30℃、40℃、60℃、80℃、100℃、150℃和180℃的温箱内放置24h，之后混合30g黏度为8400mPa·s的稠油，在31℃下测定混合后的稠油黏度。同时用含有4000mg/L钙镁离子的地层水稀释SZ180为原有的100倍，利用表面张力仪测定处理后的油剂界面的表面张力。绘制SZ180的耐温性曲线示意图。如图5所示，在20～180℃之间，RF180的降黏效果没有发生明显改变，说明在20～180℃之间，SZ180具有良好的耐温性能。
测试例4
考察实施例1制备的复合稠油降黏剂SZ180对矿化度和钙镁离子耐受性。
取SZ180 30ml，分别加入2％，4％，6％，8％，10％，12％的NaCl，同时加入CaCl2和MgSO4，使得Ca2+和Mg2+浓度为4000mg/L，在摇床震荡24h，然后混合30g黏度为8400mPa·s的1号稠油，在31℃下分别测定混合后的稠油黏度。同时稀释SZ180 100倍，利用表面张力仪测定处理后表面张力。绘制SZ180的耐矿化度能力曲线，结果请参见图6。图6显示出了本发明实施例提供的稠油降黏剂对矿化度和钙镁离子耐受性的示意图。如图6所示，在矿化度为0～120g/L，钙镁离子浓度为4000mg/L的条件下，RF180降黏活性没有发生明显变化。因此，SZ180对矿化度和钙镁离子具有良好的耐受性。
测试例5
考察实施例1制备的复合稠油降黏剂SZ180对酸碱的耐受性。
分别称取稠油表面活性剂SZ180 30g，将SZ180的pH值分别调节至4、5、6、7、8、9、10和11，之后分别混合30g 1号稠油，在31℃下测定混合后的稠油黏度。同时用含有4000mg/L钙镁离子的地层水稀释RF180为原有的100倍，利用表面张力仪测定处理后的油水界面的表面张力。绘制SZ180的耐酸碱曲线示意图。如图7所示，在pH<5条件下表面张力会升高，表面活性降低，同时稠油在中性和碱性条件下具有良好的乳化活性，降黏率大于98％，在pH小于5的条件下，其乳化降黏活性开始下降，原油降黏活性变差。因此，在5≤pH≤11的条件下，本发明的稠油降黏剂均能发挥良好的乳化降黏作用。
测试例6
考察实施例1-4制备的复合稠油降黏剂的模拟驱油实验。
利用填砂管岩心模拟油藏条件，参数如下表5，温度为31℃，围压为5MPa，驱替速度为1.0mL/min。
表5填砂管岩心的参数
孔隙度(％) 长*宽*高(cm<sup>3</sup>) 渗透率(10<sup>-3</sup>μm<sup>2</sup>)
23.7 30.0×4.5×4.5 800
实验步骤：
1)装填岩心，抽真空2h后饱和地层水；
2)测定岩心孔隙度、渗透率。
3)用黏度为8400mPa·s的1号原油饱和岩心，出口设背压阀，加压至5MPa并全程保持，计算含油饱和度，老化岩心3天。
4)一次水驱，注地层水至待产出液含水率达到现场含水率98％。
5)注入0.3PV复合生物稠油降黏剂。
6)二次水驱，注地层水至待产出液含水率达98％，计算驱油效率。
实验结果如表6所示。
表6
项目 一次水驱采收率(％) 最终采收率(％) 提高采收率(％)
空白填砂管岩心 25.33 / /
实施例1 26.43 40.32 13.89
实施例2 25.34 36.66 11.32
实施例3 24.87 35.76 10.89
实施例4 26.76 26.21 9.45
表6的实验结果表明，按照实施1配制的复合稠油降黏剂SZ180能大幅地提高稠油的驱油效率。在物理模拟驱油实验中，相比于空白填砂管岩心，本发明的复合生物稠油降黏剂SZ180能够提高13.89％的驱油效率，同时相比于实施例2-4配制的复合稠油降黏剂提高约10％的驱油效果，SZ180的驱油效率也明显较高。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims (10)

1.一种复合生物稠油降黏剂，其特征在于，该复合生物稠油降黏剂包括以重量份计的如下组分：
第一生物乳化剂5～15份、第二生物乳化剂5～15份、碱性调节剂0～2份、黏土保护剂0～1份、水0～3000份；
所述第一生物乳化剂为鼠李糖脂类生物乳化剂；
所述第二生物乳化剂为脂肽类生物乳化剂；
优选地，该复合生物稠油降黏剂包括以重量份计的如下组分：
第一生物乳化剂8～12份、第二生物乳化剂8～12份；
优选地，碱性调节剂0.5～2份；
优选地，黏土保护剂0.1～1份。
2.根据权利要求1所述的复合生物稠油降黏剂，其中，
所述鼠李糖脂类生物乳化剂为假单胞菌属的菌株经发酵获得的代谢产物；
所述脂肽类生物乳化剂为芽孢杆菌属的菌株经发酵获得的代谢产物。
3.根据权利要求2所述的复合生物稠油降黏剂，其中，所述鼠李糖脂类生物乳化剂由包括如下步骤的方法制备得到：
将假单胞菌属的菌株接种至发酵培养基中进行发酵，发酵结束后将所得发酵液进行细胞破碎，然后经离心、去除沉淀后，得到所述鼠李糖脂类生物乳化剂。
4.根据权利要求2所述的复合生物稠油降黏剂，其中，所述假单胞菌属的菌株为铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)。
5.根据权利要求2所述的复合生物稠油降黏剂，其中，所述脂肽类生物乳化剂由包括如下步骤的方法制备得到：
将芽孢杆菌属的菌株接种至发酵培养基中进行发酵，发酵结束后将所得发酵液进行细胞破碎，然后经离心、去除沉淀后，得到所述脂肽类生物乳化剂。
6.根据权利要求2所述的复合生物稠油降黏剂，其中，所述假单胞菌属的菌株优选为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)。
7.根据权利要求1所述的复合生物稠油降黏剂，其中，所述碱性调节剂选自氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠和碳酸氢钠中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的复合生物稠油降黏剂，其中，所述黏土保护剂为黏土稳定剂；
所述黏土稳定剂优选选自氯化钾、氯化铵、阳离子聚丙烯酰胺和聚季铵盐中的至少一种。
9.权利要求1-8中任意一项所述的复合生物稠油降黏剂的制备方法，其特征在于，该制备方法包括：
将第一生物乳化剂、第二生物乳化剂、可选的水混合均匀，可选地加入碱性调节剂调节pH至7～12，可选地加入黏土保护剂，得到所述复合生物稠油降黏剂。
10.权利要求1-8中任意一项所述的复合生物稠油降黏剂在稠油降黏和/或提高采收率中的应用。
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