CN114507516A - 一种生物酶复合解堵剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及解堵剂技术领域，具体为一种生物酶复合解堵剂及其制备方法，生物酶复合解堵剂以固定化复合酶、固定化菌种复配协同，所述固定化复合酶为固定化的脂肪酶和淀粉酶；脂肪酶和淀粉酶的比例为1：1；所述固定化菌种为固定化烟曲霉；所述表面活性剂为烷醇酰胺、烷基聚葡萄糖苷两者1：1复配。且固定化复合酶以及固定化菌种在反应后可回收再次利用，能有效降低成本，多酶系统的协同增效作用，可大大提高酶催化反应的速度，提升解堵性能，提高油田采收量。

Description

一种生物酶复合解堵剂及其制备方法
技术领域
本发明属于解堵剂技术领域，具体涉及一种生物酶复合解堵剂及其制备方法。
背景技术
生物酶解堵剂是近年来广受行业关注且在逐渐发展的绿色环保、具有优异的油田开发效果的新型解堵剂。生物酶解堵剂是一种以蛋白质为基质的非活性催化剂。它是由以酶为主导的多种生物化合物组成，主要包括蛋白质-复合酶、稳定剂等。生物酶解堵剂溶于水，不溶于油，与原油之间只发生生化反应，不改变原油的特性，不产生乳化作用，不产生新的衍生物，所以注入地层后不结垢、堵塞油层，对油层、原油性质无污染影响。其改变岩石表面的表面张力，使得原油更容易剥离，降低流体特性，还可提高渗流率，提高油田的采收率。生物酶解堵剂主要成分无外乎常见的蛋白酶、纤维素酶、半纤维素酶以及表面活性剂等。目前生物酶解堵剂被广泛应用于解堵防沙、增产提注等方面，且在这些方面都取得了优异的效果。生物酶用于催化化学反应后酶解过程不易把控，且生物酶会与产物混合在一起，难以回收重复使用，使用成本高。
发明内容
针对上述缺陷，本发明的目的在于提供一种生物酶复合解堵剂及其制备方法，以固定化复合酶、固定化菌种复配协同，且固定化复合酶以及固定化菌种在反应后可回收再次利用，能有效降低成本，多酶系统的协同增效作用，可大大提高酶催化反应的速度。
为了解决上述问题，实现本发明的发明目的，本发明提供以下技术方案：
一种生物酶复合解堵剂，其特征在于，由以下成分组成，固定化复合酶 1-2份、固定化菌种1-3份、表面活性剂20-30份，所述固定化复合酶为固定化的脂肪酶和淀粉酶；脂肪酶和淀粉酶的比例为1：1；所述固定化菌种为固定化烟曲霉；所述表面活性剂为烷醇酰胺、烷基聚葡萄糖苷两者1：1复配。
进一步的，所述固定化复合酶制备方法为：S1.载体制备：选取废弃玉米芯作为制备原料，切块后进行粗粉碎，然后置于超微粉碎机粉碎成10-25微米的超微粉；向超微粉中加入盐酸溶液并采用超声辅助进行酸法提取，提取后过滤得到纤维素；取纤维素加水溶解后进行微射流均质处理，然后进行喷雾干燥制备得到纳米微晶纤维素载体；S2.吸附处理：量取含有脂肪酶和纤维素酶的缓冲溶液，加入载体，辅以超声震荡处理，控制温度37-40℃，处理3-5h；吸附后过滤、洗涤、烘干后冷藏备用；S3.交联处理：以1，4-丁二醇二缩水甘油醚溶液作为交联剂，加入吸附处理后的复合酶，辅以超声震荡处理，控制温度37-40℃，处理3-5h；吸附后过滤、洗涤、烘干后即得固定化复合酶。
进一步的，固定化复合酶制备方法中S2.吸附处理：量取含有脂肪酶和纤维素酶的缓冲溶液100mL，加入载体2g，载体与缓冲溶液的料液比为1g：100mL，缓冲溶液中复合酶的添加量为2000U/mL。
进一步的，固定化复合酶制备方法中S3.交联处理中交联剂溶液的体积百分含量为0.6%。
进一步的，所述固定化菌种的制备方法为：S1.菌种驯化：将活化后的烟曲霉置于原油无机盐的培养基中进行驯化培养；S2.菌种的保护处理；取驯化处理后的菌种加100mL无菌水制成106cfu/mL的悬浮液，然后加入灭菌处理后的菊粉20g、甘油10g、酵母5g、氯化钙溶液100mL；S3.包埋处理：在经S2保护处理后的菌液用注射器滴入灭菌处理后的海藻酸钠溶液中进行包埋处理，然后将包埋得到的颗粒分别依次置于灭菌处理后的氯化钙溶液和海藻酸钠溶液浸泡30min，即可得到固定化菌种。
进一步的，所述固定化菌种的制备方法中S2、S3中氯化钙溶液的质量百分含量为5%、海藻酸钠溶液的质量百分含量为5%。
进一步的，所述固定化菌种的制备方法中包埋处理的时间为6-8h。
本发明还提供了一种生物酶复合解堵剂的制备方法，其特征在于：
按比例称取固定化复合酶 1-2份、固定化菌种1-3份、表面活性剂20-30份，加水后混合均匀即可。
本发明还提供了上述生物酶复合解堵剂在油田除垢解堵中的应用以及在提高油田采收量中的应用。
本发明涉及一种生物酶复合解堵剂及其制备方法，生物酶复合解堵剂以固定化复合酶、固定化菌种复配协同，所述固定化复合酶为固定化的脂肪酶和淀粉酶；脂肪酶和淀粉酶的比例为1：1；所述固定化菌种为固定化烟曲霉；所述表面活性剂为烷醇酰胺、烷基聚葡萄糖苷两者1：1复配。
且固定化复合酶以及固定化菌种在反应后可回收再次利用，能有效降低成本，且烟曲霉代谢可积累以蛋白酶为主的多种酶系，包埋剂可使菌丝充分延展，利于营养物质的传送，可提升菌体的次生代谢，大大提高酶的产量。从而可使多酶系统协同增效作用，可大大提高酶催化反应的速度，提升解堵性能，提高油田采收量。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
（1）本发明将脂肪酶和淀粉酶制成复合酶后依次通过吸附以及交联处理的方法制备固定化的复合酶制剂，两种酶的生物活性大大提高，且还可增加酶的使用次数，降低了酶的使用成分。
（2）在研究过程中发现如将蛋白酶与脂肪酶、淀粉酶一并进行固定化处理得到的固定化酶或将蛋白酶采用游离酶状态直接添加与固定化酶一起应用解堵效果并不理想。但选用可积累蛋白酶的微生物菌种——烟曲霉，将其包埋固定化处理后与本发明制备的固定化复合酶一并应用于解堵则大大提升了解堵效果，并提升采收量。
（3）目前尚未发现将固定化复合酶与固定化菌种相互复配协同制作生物酶复合解堵剂，来充分发挥多酶系的协同增效作用。
附图说明
图1为洗油能力测定结果。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明提供的生物酶复合解堵剂及其制备方法进行说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
一种生物酶复合解堵剂，其特征在于，由以下成分组成，固定化复合酶 1份、固定化菌种1份、表面活性剂20份，所述固定化复合酶为固定化的脂肪酶和淀粉酶；脂肪酶和淀粉酶的比例为1：1；所述固定化菌种为固定化烟曲霉；所述表面活性剂为烷醇酰胺、烷基聚葡萄糖苷两者1：1复配。
固定化复合酶制备方法为：S1.载体制备：选取废弃玉米芯作为制备原料，切块后进行粗粉碎，然后置于超微粉碎机粉碎成10微米的超微粉；向超微粉中加入盐酸溶液并采用超声辅助进行酸法提取，提取后过滤得到纤维素；取纤维素加水溶解后进行微射流均质处理，然后进行喷雾干燥制备得到纳米微晶纤维素载体；S2.吸附处理：量取含有脂肪酶和纤维素酶的缓冲溶液100mL，加入载体2g，载体与缓冲溶液的料液比为1g：100mL，缓冲溶液中复合酶的添加量为2000U/mL。辅以超声震荡处理，控制温度37℃，处理5h；吸附后过滤、洗涤、烘干后冷藏备用；S3.交联处理：以体积百分含量为0.6%的1，4-丁二醇二缩水甘油醚溶液作为交联剂，加入吸附处理后的复合酶，辅以超声震荡处理，控制温度37℃，处理5h；吸附后过滤、洗涤、烘干后即得固定化酶。
固定化菌种的制备方法为：所述固定化菌种的制备方法为：S1.菌种驯化：将活化后的烟曲霉置于原油无机盐的培养基中进行驯化培养；S2.菌种的保护处理；取驯化处理后的菌种加100mL无菌水制成106cfu/mL的悬浮液，然后加入灭菌处理后的菊粉20g、甘油10g、酵母5g、质量百分含量为5%氯化钙溶液100mL；S3.包埋处理：在经S2保护处理后的菌液用注射器滴入灭菌处理后的质量百分含量为5%海藻酸钠溶液中进行包埋处理6h，然后将包埋得到的颗粒分别依次置于灭菌处理后的质量百分含量为5%氯化钙溶液和质量百分含量为5%海藻酸钠溶液浸泡30min，即可得到固定化菌种。
按比例称取固定化复合酶、固定化菌种、表面活性剂，加水后混合均匀即可。
实施例2
一种生物酶复合解堵剂，其特征在于，由以下成分组成，固定化复合酶 2份、固定化菌种3份、表面活性剂30份，所述固定化复合酶为固定化的脂肪酶和淀粉酶；脂肪酶和淀粉酶的比例为1：1；所述固定化菌种为固定化烟曲霉；所述表面活性剂为烷醇酰胺、烷基聚葡萄糖苷两者1：1复配。
固定化复合酶制备方法为：S1.载体制备：选取废弃玉米芯作为制备原料，切块后进行粗粉碎，然后置于超微粉碎机粉碎成25微米的超微粉；向超微粉中加入盐酸溶液并采用超声辅助进行酸法提取，提取后过滤得到纤维素；取纤维素加水溶解后进行微射流均质处理，然后进行喷雾干燥制备得到纳米微晶纤维素载体；S2.吸附处理：量取含有脂肪酶和纤维素酶的缓冲溶液100mL，加入载体2g，载体与缓冲溶液的料液比为1g：100mL，缓冲溶液中复合酶的添加量为2000U/mL。辅以超声震荡处理，控制温度40℃，处理3h；吸附后过滤、洗涤、烘干后冷藏备用；S3.交联处理：以体积百分含量为0.6%的1，4-丁二醇二缩水甘油醚溶液作为交联剂，加入吸附处理后的复合酶，辅以超声震荡处理，控制温度40℃，处理3h；吸附后过滤、洗涤、烘干后即得固定化酶。
固定化菌种的制备方法为：所述固定化菌种的制备方法为：S1.菌种驯化：将活化后的烟曲霉置于原油无机盐的培养基中进行驯化培养；S2.菌种的保护处理；取驯化处理后的菌种加100mL无菌水制成106cfu/mL的悬浮液，然后加入灭菌处理后的菊粉20g、甘油10g、酵母5g、质量百分含量为5%氯化钙溶液100mL；S3.包埋处理：在经S2保护处理后的菌液用注射器滴入灭菌处理后的质量百分含量为5%海藻酸钠溶液中进行包埋处理8h，然后将包埋得到的颗粒分别依次置于灭菌处理后的质量百分含量为5%氯化钙溶液和质量百分含量为5%海藻酸钠溶液浸泡30min，即可得到固定化菌种。
按比例称取固定化复合酶、固定化菌种、表面活性剂，加水后混合均匀即可。
实施例3
一种生物酶复合解堵剂，其特征在于，由以下成分组成，固定化复合酶1.5份、固定化菌种2份、表面活性剂25份，所述固定化复合酶为固定化的脂肪酶和淀粉酶；脂肪酶和淀粉酶的比例为1：1；所述固定化菌种为固定化烟曲霉；所述表面活性剂为烷醇酰胺、烷基聚葡萄糖苷两者1：1复配。
固定化复合酶制备方法为：S1.载体制备：选取废弃玉米芯作为制备原料，切块后进行粗粉碎，然后置于超微粉碎机粉碎成25微米的超微粉；向超微粉中加入盐酸溶液并采用超声辅助进行酸法提取，提取后过滤得到纤维素；取纤维素加水溶解后进行微射流均质处理，然后进行喷雾干燥制备得到纳米微晶纤维素载体；S2.吸附处理：量取含有脂肪酶和纤维素酶的缓冲溶液100mL，加入载体2g，载体与缓冲溶液的料液比为1g：100mL，缓冲溶液中复合酶的添加量为2000U/mL。辅以超声震荡处理，控制温度38℃，处理4h；吸附后过滤、洗涤、烘干后冷藏备用；S3.交联处理：以体积百分含量为0.6%的1，4-丁二醇二缩水甘油醚溶液作为交联剂，加入吸附处理后的复合酶，辅以超声震荡处理，控制温度38℃，处理4h；吸附后过滤、洗涤、烘干后即得固定化酶。
固定化菌种的制备方法为：所述固定化菌种的制备方法为：S1.菌种驯化：将活化后的烟曲霉置于原油无机盐的培养基中进行驯化培养；S2.菌种的保护处理；取驯化处理后的菌种加100mL无菌水制成106cfu/mL的悬浮液，然后加入灭菌处理后的菊粉20g、甘油10g、酵母5g、质量百分含量为5%氯化钙溶液100mL；S3.包埋处理：在经S2保护处理后的菌液用注射器滴入灭菌处理后的质量百分含量为5%海藻酸钠溶液中进行包埋处理7h，然后将包埋得到的颗粒分别依次置于灭菌处理后的质量百分含量为5%氯化钙溶液和质量百分含量为5%海藻酸钠溶液浸泡30min，即可得到固定化菌种。
按比例称取固定化复合酶、固定化菌种、表面活性剂，加水后混合均匀即可。
对比例1
将复合酶替换等量的脂肪酶，其他步骤与实施例3一致。
对比例2
将复合酶替换等量的淀粉酶，其他步骤与实施例3一致。
对比例3
将固定化菌种替换为固定化复合酶，其他步骤与实施例3一致。
对比例4
将固定化复合酶替换为固定化菌种，其他步骤与实施例3一致。
对比例5
采用游离的复合酶代替固定化复合酶，其他步骤与实施例3一致。
对比例6
采用游离的菌种代替固定化菌种，其他步骤与实施例3一致。
实验方法：
1.洗油能力测定：
选用实施例3以及对比例1-6制备方法，并且水具体采用油田地层的水配置成解堵剂浓度为5%的溶液。取来自油田的原油与石英砂按照1：10的比例混合搅拌均匀制备油砂，后烘干至恒重。取油砂5g，置于试管，然后加入解堵剂溶液10mL。置于60℃恒温下4h。将各试管中洗出的油和溶液吸出，将剩余石英砂烘干至恒重，称量石英砂质量，洗油率%=洗出油量/总油量。具体实验结果见说明书附图图1。
根据该实验通常的测定原理可知，解堵剂溶液将原油从石英砂表面洗下后变成油滴或一片浮起，分离后砂粒表面清洁，且油水界面整齐，说明解堵剂有较好的洗油能力。通过观察以及洗油能力的试验结果可知，解堵剂能够有效清洗受原油浸染的石英砂，其中实施例3的洗油率高达97.7%，而对比例2最差仅为85.7%，究其原因在于对比例2的固定化酶为淀粉酶，淀粉酶对于原油的降解能力差，因此无法与固定化菌种形成协同作用。
2.解堵能力测试
选用实施例3以及对比例1-6制备方法，并且水具体采用油田地层的水配置成解堵剂浓度为5%的溶液用于试验。测量岩心对2％的盐水溶液的渗透能力。①正向通盐水：测盐水的渗透率K0。② 正向通原油形成堵塞。③ 再次正向通盐水，水驱至含水98％，测解堵前盐水的渗透率 K1。④ 反向通生物酶稠油解，堵剂2PV后恒温24h，解堵。⑤ 正向通盐水，水驱至含水98％，测解堵后盐水的渗透率 K2。⑥ 根据堵前、堵后及解堵后的渗透率变化情况，评价造堵以及解堵的效果。 解堵模拟实验评价指标主要包括：① 渗透率降低率：η1 ＝（K1／ K0） ×100％；② 伤害程度：Δη1 ＝ ［（K0－ K1）／K0］ ×100％；③ 渗透率恢复率：η2＝ （K2／ K0）×100％；④ 解堵程度：Δη2 ＝ ［（K2－ K1）／ K0］ ×100％ ＝η2 －η1。测量结果见如下：
表1解堵能力测试结果：
Figure 411343DEST_PATH_IMAGE001
Figure 328483DEST_PATH_IMAGE002
根据以上测定结果可知，本发明制备得到的解堵剂浓度为5%时解堵率为45.42%，明显高于对比例1-6中的任意一组，其中对比例2中的解堵率仅为37.39%。由此可知本发明制备得到的生物复合解堵剂具有优异的解堵性能。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本发明的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种生物酶复合解堵剂，其特征在于：由以下成分组成，固定化复合酶 1-2份、固定化菌种1-3份、表面活性剂20-30份，所述固定化复合酶为固定化的脂肪酶和淀粉酶；脂肪酶和淀粉酶的比例为1：1；所述固定化菌种为固定化烟曲霉；所述表面活性剂为烷醇酰胺、烷基聚葡萄糖苷两者1：1复配。
2.根据权利要求1所述的生物酶复合解堵剂，其特征在于：所述固定化复合酶制备方法为：S1.载体制备：选取废弃玉米芯作为制备原料，切块后进行粗粉碎，然后置于超微粉碎机粉碎成10-25微米的超微粉；向超微粉中加入盐酸溶液并采用超声辅助进行酸法提取，提取后过滤得到纤维素；取纤维素加水溶解后进行微射流均质处理，然后进行喷雾干燥制备得到纳米微晶纤维素载体；S2.吸附处理：量取含有脂肪酶和纤维素酶的缓冲溶液，加入载体，辅以超声震荡处理，控制温度37-40℃，处理3-5h；吸附后过滤、洗涤、烘干后冷藏备用；S3.交联处理：以1，4-丁二醇二缩水甘油醚溶液作为交联剂，加入吸附处理后的复合酶，辅以超声震荡处理，控制温度37-40℃，处理3-5h；吸附后过滤、洗涤、烘干后即得固定化复合酶。
3.根据权利要求2所述的生物酶复合解堵剂，其特征在于：固定化复合酶制备方法中S2.吸附处理：量取含有脂肪酶和纤维素酶的缓冲溶液100mL，加入载体2g，载体与缓冲溶液的料液比为1g：100mL，缓冲溶液中复合酶的添加量为2000U/mL。
4.根据权利要求2所述的生物酶复合解堵剂，其特征在于：固定化复合酶制备方法中S3.交联处理中交联剂溶液的体积百分含量为0.6%。
5.根据权利要求1所述的生物酶复合解堵剂，其特征在于：所述固定化菌种的制备方法为：S1.菌种驯化：将活化后的烟曲霉置于原油无机盐的培养基中进行驯化培养；S2.菌种的保护处理；取驯化处理后的菌种加100mL无菌水制成悬浮液，然后加入适量灭菌处理后的菊粉、甘油、酵母、氯化钙溶液；S3.包埋处理：在经S2保护处理后的菌液用注射器滴入灭菌处理后的海藻酸钠溶液中进行包埋处理，然后将包埋得到的颗粒分别依次置于灭菌处理后的氯化钙溶液和海藻酸钠溶液浸泡30min，即可得到固定化菌种。
6.根据权利要求5所述的生物酶复合解堵剂，其特征在于：所述固定化菌种的制备方法中S2、S3中氯化钙溶液的质量百分含量为5%。
7.根据权利要求5所述的生物酶复合解堵剂，其特征在于：所述固定化菌种的制备方法中包埋处理的时间为6-8h。
8.根据权利要求1-7任一项所述的一种生物酶复合解堵剂的制备方法，其特征在于：按比例称取固定化复合酶 1-2份、固定化菌种1-3份、表面活性剂20-30份，加水后混合均匀即可。
9.根据权利要求1-7任一项所述的一种生物酶复合解堵剂在油田除垢解堵中的应用。
10.根据权利要求1-7任一项所述的一种生物酶复合解堵剂在提高油田采收量中的应用。
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