CN115404057B - 一种井液用消泡组合物及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于工业，特别是石油工业使用的消泡组合物，所述组合物包含0.01‑100 g/L的脂肽。本发明还涉及所述组合物用于消泡的用途和使用所述组合物进行消泡的方法，其包括将所述组合物添加到待消泡的液体或者与能够产生泡沫的物质混合。

Description

一种井液用消泡组合物及其制备方法
技术领域
本发明涉及化学工业领域，具体地涉及消泡剂领域，尤其是含有脂肽的组合物用于对待消泡体系，特别是井液进行消泡的用途。
背景技术
脂肽(lipopeptide)类生物表面活性剂是一类由亲水的环状寡肽与疏水的脂肪酸链以内酯键连接而成的两性物质，主要由芽孢杆菌属(Bacillus)、链霉菌属(Streptomyces)等微生物产生，具有抗菌、抗病毒等生物活性。
根据肽环中氨基酸种类、数目以及成环基团不同，芽孢杆菌脂肽可分为表面活性素、芬芥素、伊枯草菌素等。表面活性素由长度为12-17个碳原子的β-羟基脂肪酸与由7个α-氨基酸组成的环七肽以内酯键结合而成。芬芥素由长度为14-17个碳原子的β-羟基脂肪酸与由10个氨基酸组成的环肽链组成，芬芥素的环肽结构由肽链自行构成，β-羟基脂肪酸不参与。伊枯草菌素由β-氨基脂肪酸与肽链以酰胺键成环。多数细菌代谢产生的伊枯草菌素的肽链为七元肽，与带有14-17个碳原子的β-氨基脂肪酸构成大环。
最受关注的脂肽类生物表面活性剂是表面活性素，它具有紧密的拓扑结构，在气/液界面形成独特的“马鞍型”构象，具有非常出色的表/界面活性，能将水的表面张力由72mN/m降低至27 mN/m，临界胶束浓度仅有10-5 M，此外，表面活性素具有突出的抑菌、乳化、发泡和润湿性改变能力。
由于脂肽有良好的表/界面活性、抑菌、乳化、发泡和润湿性改变能力，在石油开采、农业生物防治、医药及日化等领域都有广阔的应用前景。
在石油开采方面，目前世界仍处于工业社会阶段，世界经济总体上处于快速发展时期，对石油的需求很大。由于地势地质和石油粘性等原因，许多原油常常粘附在砂粒、碳酸盐表面以及水流体难以波及的缝隙中，导致高达60%左右的原油无法被开采使用，因此需要进一步采取手段，提高石油采收率。王大威等对从大庆油田分离到的一株枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis) ZW-3代谢的脂肽生物表面活性剂，具有优良的乳化和降低油水界面张力的能力，可提高采收率9.2%。
在钻井、完井以及管道输送等作业过程中，时常存在液体起泡、发泡的现象。为了快速消除泡沫维持液体的性质稳定，必须使用消泡剂进行维护处理。井液消泡剂品类繁多，但随着环境保护力度的不断加大，已经禁止使用有生物毒性、不可生物降解的消泡剂，防止其造成无以挽回的环境污染，而目前使用的大多数井液消泡剂由于原材料选取、生产加工工艺等原因导致最终产品都不同程度含有对环境、人身健康有毒有害的物质，且质量又不稳定，不能有效满足安全钻井、保护环境的需求。
为了在低渗、低压、低丰度的油气田实现稳产增产，对消泡剂的需求量也不断增大，为了保持井液性能稳定，既满足及时高效消泡的需要，又对环境友好，本领域亟需一种环保无毒、可生物降解、pH、温度和矿化度稳定性强、制备和使用简单的消泡组合物。
发明内容
具体地，本发明通过如下各项技术方案解决现有技术中存在的技术问题。
1. 一种用于消泡的组合物，其含有：
(i) 0.01-100 g/L的脂肽；和
(ii) 水。
2. 根据项1所述的组合物，其中所述脂肽为环状脂肽，优选具有下式(I)-(III)之一：
Figure 917370DEST_PATH_IMAGE001
(I)
Figure 100090DEST_PATH_IMAGE002
(II)
Figure 535619DEST_PATH_IMAGE003
(III)
其中R表示脂肪酸链的碳链，A1、A2、A3…Am分别表示肽链上的第1、第2、第3…第m个氨基酸，脂肪酸的羧基与A1的N-端相连，Am的C-端羧基又与脂肪酸或者肽链上其他氨基酸的羟基或氨基相连形成环状结构。
3. 根据项1或2所述的组合物，其中所述脂肽为选自下组的一种或多种：表面活性素家族、伊枯草菌素家族和芬芥素家族；优选地所述脂肽为选自下组的一种或多种：表面活性素、伊枯草菌素、芬芥素、地衣素、巴比伦素、帕米拉素、芽孢菌霉素、抗霉枯草菌素、制磷脂菌素、杀镰孢菌素、库尔斯塔克素、类芽孢杆菌素、多粘菌素、八肽霉素和多肽菌素。
4. 根据项1-3中任一项所述的组合物，其中所述脂肽是由细菌产生的，优选所述细菌是野生菌或基因工程菌，更优选所述细菌选自下组：芽孢杆菌属(Bacillus)、假单胞菌属(Pseudomonas)、链霉菌属(Streptomyces)和节杆菌属(Arthrobacter)，更优选所述脂肽是通过培养芽孢杆菌并调控脂肽合成相关基因的表达而得到的脂肽，更优选所述脂肽合成相关基因选自下组：表面活性素合成基因srfA、跨膜运输蛋白基因ycxA、生物素羧化酶基因yngH、芽孢合成基因spoIVA/B/C/F、spoVA/B/D/E和亮氨酸合成途径基因leuABCD/ilvK。
5. 根据项1-4中任一项所述的组合物，其进一步含有0.01-20重量%的选自下组的一种多种组分：多糖、氨基酸、寡肽、类脂、和脂肪酸或其衍生物。
6. 根据项4所述的组合物，其中所述组合物为培养能够产生脂肽的细菌得到的培养液。
7. 根据项1-3中任一项所述的组合物，其中所述组合物是脂肽的水溶液。
8. 一种制备项1-7中任一项所述的组合物的方法，其包括：
(1) 适于产生脂肽的条件下培养能够产生脂肽的细菌；和
(2) 将步骤(1)得到的含有0.01-100 g/L脂肽的培养液作为消泡组合物。
9. 一种制备项1-3、5和7中任一项所述的消泡组合物的方法，其包括：
(1) 提供纯化的脂肽；
(2) 将步骤(1)得到的脂肽配制成含有0.01-100 g/L脂肽的水溶液；和
(3) 任选地添加0.01-20重量%的选自下组的一种多种成分：多糖、氨基酸、寡肽、类脂、和脂肪酸或其衍生物。
10. 一种使用项1-7中任一项所述的组合物对待消泡体系进行消泡的方法，其包括：
(1) 提供所述组合物；
(2) 将所述组合物以0.03% (体积/体积)以上的添加量添加到待消泡体系；
(3) 任选地测量含有所述组合物的待消泡体系中泡沫的体积，并将其与在不含所述组合物的待消泡体系中泡沫的体积相比较。
11. 根据项10所述的方法，其中所述消泡包括如下的至少一种：
(1) 在已经产生泡沫的体系中减少或消除泡沫体积；
(2) 在可能产生泡沫的体系中抑制泡沫体积的增加或产生；
其中所述泡沫体积减少、消除或者所述泡沫体增加、产生的抑制都是相对于不添加所述组合物的情况测定的。
12. 根据项10或11所述的方法，其中所述方法的消泡率为70%以上，优选80%以上，优选90%以上，优选95%以上，优选96%以上，优选97%以上，优选98%以上，优选99%以上，优选100%，
其中消泡率的计算方法为：(V原泡沫- V消泡沫)/ V原泡沫*100%，
其中V原泡沫表示不添加脂肽或含有脂肽的组合物时的泡沫体积；
V消泡沫表示添加所述组合物时的泡沫体积。
13. 根据项10-12中任一项所述的方法，其中所述将所述组合物以0.06% (体积/体积)以上的添加量添加到待消泡体系。
14. 根据项10-13中任一项所述的方法，其中所述待消泡体系是井液，优选所述待消泡体系选自下组：钻井液、完井液和管道输送液。
15. 根据项1-7中任一项所述的组合物用于对待消泡体系进行消泡的用途。
16. 根据项15所述的用途，其中所述待消泡体系是井液，优选所述待消泡体系选自下组：钻井液、完井液和管道输送液。
为使本发明所述的技术方案更加清晰，以下结合附图和具体实施方式，对本发明进行进一步的说明。
附图说明
图1所示为模型体系1中不同的脂肽添加量与消泡率关系的曲线图。
发明详述
1. 定义
本发明使用的术语“脂肽(lipopeptide, peptidolipid)”，又名脂酰肽(acylpeptide)，通常指由脂肪酸和肽链以酯键或者酰胺键连接而成的肽，可分为环状脂肽(cyclic lipopeptide)和线形脂肽(linear lipopeptide)。环状脂肽是指具有环状结构的脂肽，脂肪酸的羧基与肽链上氨基酸的N-端相连，而肽链上氨基酸的C-端羧基又与脂肪酸或者肽链上其他氨基酸的羟基或氨基相连形成环状结构。环状脂肽的成环形式包括：脂肪酸羟基成环、脂肪酸氨基成环、脂肪酸接环或离环三种，其分别具有下式：
Figure 196408DEST_PATH_IMAGE001
(I) 脂肪酸羟基成环
Figure 276359DEST_PATH_IMAGE002
(II) 脂肪酸氨基成环
Figure 239767DEST_PATH_IMAGE003
(III) 脂肪酸接环(Am与A1成环)或脂肪酸离环(Am与除A1之外的氨基酸成环)
脂肽主要由细菌产生，优选由芽孢杆菌属(Bacillus)、假单胞菌假单胞菌属(Pseudomonas)、链霉菌属(Streptomyces)或节杆菌属(Arthrobacter)等产生(参见Janek等, 2010)。广为人知的三大脂肽家族为表面活性素(surfactin)家族、伊枯草菌素(iturin)家族和芬芥素(fengycin)家族。脂肽可为选自下组的一种或多种：表面活性素、伊枯草菌素、芬芥素、地衣素、巴比伦素、帕米拉素、芽孢菌霉素、抗霉枯草菌素、制磷脂菌素、杀镰孢菌素、库尔斯塔克素、类芽孢杆菌素、多粘菌素、八肽霉素和多肽菌素。它们之间的主要差别在于脂肪酸侧链长度、异构方式以及肽环的氨基酸种类、数目与连接顺序等。
表面活性素家族包含了超过20 种不同的分子，是由C12-16的β-羟基脂肪酸与7个氨基酸缩合多肽通过内酯键形成的环肽(Bonmatin等, 2003)。七肽部分具有LLDLLDL的手性序列，并且第3、6位的D-Leu与第4位L-氨基酸的手性是严格保守的，在肽链闭合时起关键作用(Peypoux等, 1999)，而在第2、4 和7 位可以发现Leu、Val、Ile、Ala 等氨基酸替换现象(Bonmatin等, 1995; Peypoux等, 1991; Peypoux等, 1994)，表面活性素的分子结构如下式(IV)所示：
Figure 772379DEST_PATH_IMAGE004
(IV) 表面活性素的氨基酸序列和连接方式
伊枯草菌素家族至今已有6个主要成员：伊枯草菌素A、C，芽孢菌霉素D、F、L以及抗霉枯草菌素(Bonmatin等, 2003)。它们都是由C14-17的β-氨基脂肪酸与7个氨基酸缩合多肽通过内酰胺键形成的环肽。伊枯草菌素家族的所有分子都严格遵从LDDLLDL的手性构象并且包含一段共同的氨基酸序列 β-氨基脂肪酸-L-Asx-D-Tyr-D-Asn (Peypoux等, 1978)。伊枯草菌素的分子结构如下式(V)所示：
Figure 236859DEST_PATH_IMAGE005
(V) 伊枯草菌素的氨基酸序列和连接方式
芬芥素家族继表面活性素家族与伊枯草菌素家族之后的第三大脂肽家族。芬芥素家族成员是由C14-17的β-羟基脂肪酸通过酯键与十肽环肽的第1位Glu 连接形成，内酯键是由第3位Tyr的羟基与第10位Ile的碳末端形成(Nishikiori等, 1986)。芬芥素的分子结构如下式(VI)所示：
Figure 561530DEST_PATH_IMAGE006
(VI) 芬芥素的氨基酸序列和连接方式
本发明中使用的术语“基因”、“表达增强”、“启动子”、“重组(菌)”、“培养液”等均为分子生物学领域使用的常规术语，具有与本领域技术所理解的相同的含义。
本发明使用的术语“消泡”是指抑制泡沫产生或消除已产生的泡沫。本发明使用的术语“用于消泡的组合物”或“消泡剂”是指能够降低体系表面张力，抑制泡沫产生或消除已产生泡沫的物质。现有技术中的消泡剂通常为多种组分的复配产品，具有会产生生物毒性、配制复杂、溶解性较差、pH、温度以及矿化度稳定性不良等缺点。
本发明使用的术语“钻井液”是指钻井过程中以其多种功能满足钻井工作需要的各种循环流体总称。钻井液按组成成分可分为水、泥浆、无粘土相冲洗液、乳状液、泡沫和压缩空气等。
油气井完井的目的是要最大限度地沟通地层间的通道，从而保证油气井获得最高的产率。本发明使用的术语“完井液”是指新井从钻开产层到正式投产前，由于作业需要而使用的任何接触产层的液体都称为完井液。
本发明使用的术语“管道输送液”是指油气井产品通过管道输送时采用的任何输送介质。
2. 本发明的脂肽
本发明的脂肽为环状脂肽。在一个实施方案中，本发明的脂肽具有下式(I)-(III)之一：
Figure 820473DEST_PATH_IMAGE001
(I)
Figure 840381DEST_PATH_IMAGE002
(II)
Figure 842973DEST_PATH_IMAGE003
(III)
其中R表示脂肪酸链的碳链，A1、A2、A3…Am分别表示肽链上的第1、第2、第3…第m个氨基酸，脂肪酸的羧基与A1的N-端相连，Am的C-端羧基又与脂肪酸或者肽链上其他氨基酸的羟基或氨基相连形成环状结构。在一个实施方案中，m为6-20的整数。在一个实施方案中，本发明的脂肽选自下组：表面活性素家族、伊枯草菌素家族和芬芥素家族。在一个实施方案中，本发明的脂肽为选自下组：表面活性素、伊枯草菌素、芬芥素、地衣素、巴比伦素、帕米拉素、芽孢菌霉素、抗霉枯草菌素、制磷脂菌素、杀镰孢菌素、库尔斯塔克素、类芽孢杆菌素、多粘菌素、八肽霉素和多肽菌素。在一个实施方案中，本发明的脂肽为表面活性素。在一个实施方案中，本发明的脂肽为伊枯草菌素。在一个实施方案中，本发明的脂肽为芬芥素。
在一个实施方案中，本发明的脂肽是由细菌产生的。在一个实施方案中，所述细菌是野生菌或基因工程菌。在一个实施方案中，所述细菌选自下组：芽孢杆菌属(Bacillus)、假单胞菌属(Pseudomonas)、链霉菌属(Streptomyces)和节杆菌属(Arthrobacter)。在一个实施方案中，本发明的脂肽是由嗜碱芽孢杆菌(Bacillus alkalophilus)、解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)、短芽孢杆菌(Bacillus brevis)、环状芽孢杆菌(Bacillus circulans)、克劳氏芽孢杆菌(Bacillus clausii)、凝结芽孢杆菌(Bacillus coagulans)、坚强芽孢杆菌(Bacillus firmus)、灿烂芽孢杆菌(Bacillus lautus)、迟缓芽孢杆菌(Bacillus lentus)、地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)、巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)、短小芽孢杆菌(Bacillus pumilus)、嗜热脂肪芽孢杆菌(Bacillus stearothermophilus)、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)或苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis)产生的。在一个实施方案中，本发明的脂肽是由铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)、荧光假单胞菌(Pseudomonas fluorescens)、鼻疽假单胞菌(Pseudomonas mallei)或类鼻疽假单胞菌(Pseudomonas pseudomallei)产生的。在一个实施方案中，本发明的脂肽是由不产色链霉菌(Streptomyces achromogenes)、除虫链霉菌(Streptomyces avermitilis)、天蓝链霉菌(Streptomyces coelicolor)、灰色链霉菌(Streptomyces griseus)或浅青紫链霉菌(Streptomyces lividans)产生的。在一个实施方案中，本发明的脂肽是由球形节杆菌(Arthrobacter)或藤黄节杆菌(Arthrobacter)产生的。
在一个实施方案中，本发明的脂肽是通过培养芽孢杆菌并调控脂肽合成相关基因的表达而得到的脂肽。在一个实施方案中，所述脂肽合成相关基因选自下组：表面活性素合成基因srfA、跨膜运输蛋白基因ycxA、生物素羧化酶基因yngH、芽孢合成基因spoIV A/B/C/F、spoV A/B/D/E和亮氨酸合成途径基因leuABCD/ilvK。在一个实施方案中，调控脂肽合成相关基因的表达选自下组：过表达srfA基因、过表达ycxA、过表达yngH、敲除spoIVA/B/C/F、敲除spoV A/B/D/E、过表达leuABCD和过表达ilvK。在一个实施方案中，过表达srfA基因是通过将天然启动子PsrfA被替换为Pg3启动子而获得。在一个实施方案中，所述芽孢杆菌为枯草芽孢杆菌THY-7/Pg3-srfA。
3. 本发明用于消泡的组合物
在一个方面，本发明涉及一种用于消泡的组合物，其含有0.01-100 g/L的脂肽和水。在一个实施方案中，所述组合物含有至少0.01 g/L、至少0.02 g/L、至少0.03 g/L、至少0.04 g/L、至少0.05 g/L、至少0.06 g/L、至少0.07 g/L、至少0.08 g/L、至少0.09 g/L、至少0.1 g/L、至少0.2 g/L、至少0.3 g/L、至少0.4 g/L、至少0.5 g/L、至少0.6 g/L、至少0.7g/L、至少0.8 g/L、至少0.9 g/L、至少1 g/L、至少2 g/L、至少3 g/L、至少4 g/L、至少5 g/L、至少6 g/L、至少7 g/L、至少8 g/L、至少9 g/L、至少10 g/L、至少15 g/L、至少20 g/L、至少25 g/L、至少30 g/L、至少35 g/L、至少40 g/L、至少45 g/L、至少50 g/L、至少55 g/L、至少60 g/L、至少65 g/L、至少70 g/L、至少75 g/L、至少80 g/L、至少85 g/L、至少90 g/L或至少95 g/L的脂肽。在一个实施方案中，所述组合物含有0.01-0.05 g/L、0.05-0.1 g/L、0.1-0.5 g/L、0.5-1.0 g/L、1.0-1.5 g/L、1.5-2.5 g/L、2.5-5 g/L、5-8 g/L、8-12 g/L、12-18 g/L、18-25 g/L、25-35 g/L、35-45 g/L、45-55 g/L、55-65 g/L、65-75 g/L、75-85g/L或85-95 g/L的脂肽。在一个实施方案中，本发明的组合物进一步含有0.01-20重量%的选自下组的一种多种组分：多糖、氨基酸、寡肽、类脂、和脂肪酸或其衍生物。在一个实施方案中，所述多糖选自下组：肽聚糖、纤维素、糖原、淀粉、壳多糖、多聚果糖、多聚半乳糖和糖胺聚糖。在一个实施方案中，所述氨基酸为常见α-氨基酸。在一个实施方案中，所述氨基酸选自下组：丙氨酸、天冬氨酸、精氨酸、谷氨酸、半胱氨酸、甘氨酸、丝氨酸、苯丙氨酸、组氨酸、异亮氨酸、赖氨酸、亮氨酸、蛋氨酸、天冬酰胺、脯氨酸、谷氨酰胺、色氨酸、苏氨酸、缬氨酸和酪氨酸。在一个实施方案中，所述寡肽为2-10个氨基酸组成的肽、2-8个氨基酸组成的肽、2-6个氨基酸组成的肽。在一个实施方案中，所述寡肽选自下组：寡肽-3、寡肽-4、寡肽-5和寡肽-6。在一个实施方案中，所述类脂选自下组：脂类化合物、磷脂、糖脂和胆固醇及其酯。在一个实施方案中，所述脂肪酸选自下组：饱和脂肪酸、单不饱和脂肪酸和多不饱和脂肪酸。在一个实施方案中，所述脂肪酸或其衍生物选自下组：硬脂酸、动物油脂和植物油脂。在一个实施方案中，本发明的组合物为培养能够产生脂肽的细菌得到的培养液。在一个实施方案中，本发明的组合物为将纯化的脂肽与水配制得到的水溶液。
4. 本发明用于制备消泡组合物的方法
在一个方面，本发明涉及一种制备本发明用于消泡的组合物的方法。在一个实施方案中，所述方法包括：(1)适于产生脂肽的条件下培养能够产生脂肽的细菌；和(2)将步骤(1)得到的含有0.01-100 g/L脂肽的培养液作为本发明的组合物。在一个实施方案中，所述方法包括：(1)提供纯化的脂肽；(2)将步骤(1)得到的脂肽配制成含有0.01-100 g/L脂肽的水溶液；和(3)任选地添加0.01-20重量%的选自下组的一种多种成分：多糖、氨基酸、寡肽、类脂、和脂肪酸或其衍生物。在一个实施方案中，所述水溶液中的溶剂为去离子水或自来水。
5. 使用本发明的组合物进行消泡的方法
在一个方面，本发明涉及使用本发明的组合物对待消泡体系进行消泡的方法。在一个实施方案中，所述方法包括：(1)提供本发明的组合物；(2)将所述组合物以0.03% (体积/体积)以上的添加量添加到待消泡体系；(3)任选地测量含有所述组合物的待消泡体系中泡沫的体积，并将其与在不含所述组合物的待消泡体系中泡沫的体积相比较。在一个实施方案中，所述消泡包括如下的至少一种：(1)在已经产生泡沫的体系中减少或消除泡沫体积；(2)在可能产生泡沫的体系中抑制泡沫体积的增加或产生；其中所述泡沫体积减少、消除或者所述泡沫体增加、产生的抑制都是相对于不添加所述组合物的情况测定的。在一个实施方案中，将所述组合物以如下的添加量(体积百分比)添加到待消泡体系：0.033%以上、0.04%以上、0.05%以上、0.06%以上、0.067%以上、0.07%以上、0.075%以上、0.08%以上、0.083%以上、0.09%以上、0.1%以上、0.133%以上、0.15%以上、0.167%以上、0.2%以上、0.25%以上或0.3%以上。在一个实施方案中，在对待消泡体系进行消泡时不需要对所述体系进行任何调整。在一个实施方案中，在对待消泡体系进行消泡时不需要调整所述体系的pH、温度和/或矿化度。在一个实施方案中，在对待消泡体系进行消泡时，可在pH 5-9的条件下进行。在一个实施方案中，在对待消泡体系进行消泡时，可在0-100℃的条件下进行。在一个实施方案中，在对待消泡体系进行消泡时，可在矿化度为1.0×104-3.6×105 ppm的条件下进行。在一个实施方案中，所述方法的消泡率为70%以上，优选75%以上，优选80%以上，优选85%以上，优选90%以上，优选95%以上，优选96%以上，优选97%以上，优选98%以上，优选99%以上，优选100%。在一个实施方案中，本发明的消泡率的计算方法为：(V原泡沫-V消泡沫) / V原泡沫*100%，其中V原泡沫表示不添加脂肽或含有脂肽的组合物时的泡沫体积；V消泡沫表示添加所述组合物时的泡沫体积。
6. 本发明的组合物用于消泡的用途
在一个方面，本发明涉及本发明的组合物用于消泡的用途。在一个实施方案中，将本发明的组合物用于对待消泡体系进行消泡。在一个实施方案中，其中所述待消泡体系是井液，优选所述待消泡体系选自下组：钻井液、完井液和管道输送液。
7. 本发明的优势
本发明具有如下技术优势：
(1) 本发明的组合物中脂肽用量小、消泡效果好，组合物的配制方法简单或直接获自发酵培养物；
(2) 本发明的组合物的应用场景丰富、条件宽松、可直接使用自来水配制且无需调整pH；
(3) 本发明的组合物中使用的脂肽是生物表面活性剂，可生物降解，无污染，绿色环保，长期使用无危害；和
(4) 本发明的组合物中使用的脂肽稳定性强，受温度、湿度和矿化度影响较小，制备和使用方法简单、管理方便。
具体实施方式
下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明，但这些具体实施例并不能被理解为是对本发明保护范围的限制。本领域技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，可对这些具体实施例作出多种变更或修改，所述变更和修改后的实施方案仍落入本发明的保护范围。
仪器、材料与试剂
超净工作台、摇床、培养箱、摇瓶、糖类、无机氮源、有机氮源、植物油、KH2PO4、Na2HPO4·12H2O、CaCl2、MnSO4·H2O、FeSO4·7H2O、聚乙烯醇PVA1788、十二烷基苯磺酸钠、焦磷酸钾、羧甲基纤维素、聚丙烯酸盐、黄原胶和viscol等均为商购产品。
菌株
枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis) THY-7/Pg3-srfA获得自专利ZL201510654218.3；枯草芽孢杆菌THY-7/Pg3-srfA(yngH)获得自专利ZL 2018108652957；枯草芽孢杆菌THY-7/Pg3-srfAΔspoIVA、THY-7/Pg3-srfAΔspoIVB、THY-7/Pg3-srfAΔspoIVC、THY-7/Pg3-srfAΔspoIVF、THY-7/Pg3-srfAΔspoVA、THY-7/Pg3-srfAΔspoVB、THY-7/Pg3-srfAΔspoVD和THY-7/Pg3-srfAΔspoVE获得自专利ZL 201811465067.7；枯草芽孢杆菌THY-7/Pg3-srfA(leuABCD-ilvK)获得自专利ZL 201910549289.5。
实施例1. 脂肽组合物的获得
1. 含表面活性素的组合物的获得
挑取枯草芽孢杆菌THY-7/Pg3-srfA单菌落，接种于LB液体培养基中，37℃、200rpm条件下培养16小时，得到种子液，以5%的比例接入发酵培养基摇瓶中，37℃、200rpm条件下培养2-6小时时加入1 mM IPTG，继续培养至2天，即得到含表面活性素的发酵液。
所使用的发酵培养基的组成为：糖类30-100 g/L、无机氮源10-50 g/L、有机氮源0.5-3 g/L、KH2PO4 0.1-1 g/L、Na2HPO4·12H2O 0.5-0.3 g/L、CaCl2 0.002-0.01 g/L、MnSO4·H2O 0.002-0.01 g/L、FeSO4·7H2O 0.002-0.01 g/L, pH 6.5-7.5，发酵添加剂(硅类消泡剂、多糖、氨基酸或其衍生物、寡肽、磷脂、糖脂、和/或脂肪酸或其衍生物) 0.01-20重量%。
发酵液中表面活性素含量检测采用CN105400784A中公开的方法。具体为：取1 mL发酵液在12000 rpm条件下离心1分钟，取100 μL上清液加入1900 μL去离子水，混匀，经0.22 μm滤膜过滤后用HPLC分析。HPLC分析的流动相为甲醇和水，其比例为85/15，流速为1mL/分钟，色谱柱为C18-ODS反相色谱柱，柱温40°C，紫外检测器，检测波长205 nm。
通过检测可知，发酵液中的表面活性素的含量约为10-50g/L。所述发酵液即为本发明的含表面活性素的组合物1。从发酵液中提取出表面活性素，并通过冷冻干燥获得粉末产物，并将所述粉末配制成0.1-100 g/L的水溶液，作为本发明的组合物2。
2. 含伊枯草菌素和芬芥素的组合物的获得
伊枯草菌素和芬芥素购自MedChemExpress。将其分别溶解于水中，配制成0.1-100g/L的水溶液，分别作为本发明的组合物3和4。在组合物4中分别加入0.01-20重量%的多糖或其衍生物(肽聚糖、纤维素、糖原、淀粉、壳多糖、多聚果糖、多聚半乳糖和糖胺聚糖中的一种或多种)、氨基酸(常见α-氨基酸)、寡肽(寡肽-3、寡肽-4、寡肽-5和寡肽-6中的一种或多种)、类脂(酯类化合物、磷脂、糖脂和胆固醇及其酯中的一种或多种)、或者脂肪酸或其衍生物(硬脂酸、动物油脂和植物油脂中的一种或多种)作为本发明的组合物5-7 (参见表1)。
表1.
Figure 507303DEST_PATH_IMAGE007
实施例2. 模型体系1的消泡实验
称取一定量(0.7g)分析纯聚乙烯醇PVA1788，置于350mL的去离子水中，配成溶液。将配制的溶液倒入恒速搅拌器浆杯中，在2000转/分钟的转速下搅拌1分钟，立即倒入量筒中，静置1分钟后，记录溶液的总体积V1 (包括泡沫)。
称取同样量分析纯聚乙烯醇PVA，加入适量本发明的组合物1、组合物2或者对照，置于350mL的去离子水中，配成溶液，本发明的组合物的添加量为0.02%-0.2% (v/v)。将配制的溶液倒入恒速搅拌器浆杯中，在2000转/分钟的转速下搅拌1分钟，立即倒入量筒中，静置1分钟后，记录溶液的总体积V2 (包括泡沫)。
消泡率= (V1-V2)/(V1-350)*100%
如下表2所示，当本发明的组合物1的添加量为0.03%时，消泡率达到90%左右。当本发明的组合物的添加量为0.1%时，消泡率超过96%。当本发明的组合物的添加量超过约0.2%时，消泡率一直保持在100% (也参见图1)。
表2. 模型体系1的消泡实验(组合物1)
Figure 202727DEST_PATH_IMAGE008
当调节所配制的溶液至pH5-8时，消泡率基本上保持不变。
当使用自来水代替上述消泡实验中的去离子水以更接近实际情况时，得到如下表3所示的结果。
表3. 不同的水及pH与消泡率的关系
Figure 975511DEST_PATH_IMAGE009
如表3所示，当使用自来水代替上述消泡实验中的去离子水，在pH约6-9的范围内，本发明的组合物添加量不变(约0.06%)的情况下，消泡率始终保持在94%以上。
当使用组合物2-4分别代替上述消泡实验中的组合物1时，得到如下表4所示的结果。
表4. 模型体系1的消泡实验(组合物2-4)
Figure 640847DEST_PATH_IMAGE010
实施例3. 模型体系2的消泡实验
称取十二烷基苯磺酸钠配制成2%水溶液，装入具塞量管，以60次/分钟的速度竖直震荡1分钟，滴加本发明的组合物1，读取泡沫体积变化，计算消泡率，结果如表5所示。
表5. 模型体系2的消泡实验(组合物1)
Figure 815477DEST_PATH_IMAGE011
实施例4. 井液体系的消泡实验
测试用井液配制：水中加入70%焦磷酸钾、1.5%降滤失剂(羧甲基纤维素或聚丙烯酸盐)、0.4%黄原胶和2%提切剂viscol。
取上述井液350 mL，倒入恒速搅拌器浆杯中，在2000转/分钟的转速下搅拌1分钟，立即倒入量筒中，静置1分钟后，记录溶液的总体积V3 (包括泡沫)。
倒入恒速搅拌器浆杯中，在2000转/分钟的转速下搅拌1分钟，立即倒入量筒中，静置1分钟后，记录溶液的总体积V4 (包括泡沫)。
消泡率=（V3-V4）/(V3-350)*100%
结果显示，当本发明的组合物1-7的添加量为0.1%时，消泡率均为90%以上。当本发明的组合物1-7的添加量为0.2%时，消泡率均达到96%以上。当本发明的组合物1-7添加量超过约0.3%时，消泡率均为100%。
实施例5. 不同温度下的消泡实验
用冰水混合液、水浴锅和电磁炉将实施例2-4所示体系维持在不同温度，采用实施例2-4所示消泡评价方法，测定本发明组合物1-7的添加量为0.2%时的消泡情况，结果如表6所示：
表6. 不同温度的消泡实验
Figure 416222DEST_PATH_IMAGE012
从表6中可以看出，本发明的组合物1-7的消泡效果基本不受温度的影响，在0-100℃的温度范围内，都显示出优异的消泡能力。
实施例6. 不同矿化度下的消泡实验
用NaCl配制1.0×104、5.0×104、1.0×105、2.0×105、3.0×105和3.6×105ppm矿化度溶液。在实施例2-4所示体系中添加不同矿化度的模拟溶液，采用实施例2-4所示消泡评价方法，测定本发明组合物1-7的添加量为为0.06%时的消泡情况，结果如表7所示：
表7. 不同矿化度的消泡实验
Figure 551668DEST_PATH_IMAGE013
从表7中可以看出，本发明的组合物1-7的消泡效果并不受矿化度的影响，在1.0×104-3.6×105 ppm的矿化度范围内，都显示出优异的消泡能力。
以上所述，仅是本发明的优选实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围由所附权利要求书限定。本领域的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，可对上述披露的技术内容做出多种变更或修改，这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (13)

1.一种组合物用于对待消泡体系进行消泡的用途，其中所述待消泡体系选自下组：钻井液、完井液和管道输送液，所述组合物含有：
(i) 0.01-100 g/L的脂肽；和
(ii) 水，
其中所述脂肽为环状脂肽，所述环状脂肽具有下式(I)-(III)之一：
Figure QLYQS_1
(I)
Figure QLYQS_2
(II)
Figure QLYQS_3
(III)
其中R表示脂肪酸链的碳链，A1、A2、A3…Am分别表示肽链上的第1、第2、第3…第m个氨基酸，脂肪酸的羧基与A1的N-端相连，Am的C-端羧基又与脂肪酸或者肽链上其他氨基酸的羟基或氨基相连形成环状结构。
2.根据权利要求1所述的用途，其中所述脂肽为选自下组的一种或多种：表面活性素家族、伊枯草菌素家族和芬芥素家族。
3.根据权利要求1所述的用途，其中所述脂肽为选自下组的一种或多种：表面活性素、伊枯草菌素、芬芥素、地衣素、巴比伦素、帕米拉素、芽孢菌霉素、抗霉枯草菌素、制磷脂菌素、杀镰孢菌素、库尔斯塔克素、类芽孢杆菌素、多粘菌素、八肽霉素和多肽菌素。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的用途，其中所述脂肽是由细菌产生的，所述细菌是选自下组的野生菌或基因工程菌：芽孢杆菌属、假单胞菌属、链霉菌属和节杆菌属。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的用途，其中所述脂肽是通过培养芽孢杆菌并调控脂肽合成相关基因的表达而得到的脂肽，所述脂肽合成相关基因选自下组：表面活性素合成基因srfA、跨膜运输蛋白基因ycxA、生物素羧化酶基因yngH、芽孢合成基因spoIVA/B/C/F、spoVA/B/D/E和亮氨酸合成途径基因leuABCD/ilvK。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的用途，其进一步含有0.01-20重量%的选自下组的一种多种组分：多糖、氨基酸、寡肽、类脂、和脂肪酸或其衍生物。
7.根据权利要求4所述的用途，其中所述组合物为培养能够产生脂肽的细菌得到的培养液。
8.根据权利要求5所述的用途，其中所述组合物为培养能够产生脂肽的细菌得到的培养液。
9.根据权利要求1-3中任一项所述的用途，其中所述组合物是脂肽的水溶液。
10.一种使用权利要求1-9中任一项所述的组合物对待消泡体系进行消泡的方法，其包括：
(1) 提供所述组合物；
(2) 将所述组合物以0.03体积%以上的添加量添加到待消泡体系；
(3) 任选地测量含有所述组合物的待消泡体系中泡沫的体积，并将其与在不含所述组合物的待消泡体系中泡沫的体积相比较。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述消泡包括如下的至少一种：
(1) 在已经产生泡沫的体系中减少或消除泡沫体积；
(2) 在可能产生泡沫的体系中抑制泡沫体积的增加或产生；
其中所述泡沫体积减少、消除或者所述泡沫体增加、产生的抑制都是相对于不添加所述组合物的情况测定的。
12.根据权利要求10或11所述的方法，其中所述方法的消泡率为70%以上，
其中消泡率的计算方法为：(V原泡沫- V消泡沫)/ V原泡沫*100%，
其中V原泡沫表示不添加脂肽或含有脂肽的组合物时的泡沫体积；
V消泡沫表示添加所述组合物时的泡沫体积。
13.根据权利要求10或11所述的方法，其中所述将所述组合物以0.06体积%以上的添加量添加到所述待消泡体系。
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