稠油生物化学降粘剂及其制备方法与流程

本发明涉及石油开采助剂技术领域，具体涉及一种稠油生物化学降粘剂及其制备方法。

背景技术：

稠油作为一种非常规原油资源，占世界已探明原油储量的30份以上，容易开采的轻质原油产量日趋减少，而石油资源需求量又逐年增加，因此稠油开采就更加迫切，稠油，顾名思义，就是比较粘稠的原油，主要就是其中的胶质沥青质含量高，流动性差，开采和运输都比较困难，而且，由于稠油油藏开采过程中，不可避免会造成沥青质析出而堵塞油层渗流孔道，进而影响产量，甚至停产。添加化学降粘剂或者轻质原油是稠油开采的常规方法，但是前者存在稠油地层乳化难，后期存在破乳脱水难，成本高，不环保等缺点，添加轻质原油的方法需要消耗大量轻质原油，成本高，对于缺乏轻质原油来源的油藏无法进行开采，因此需寻求绿色环保的稠油降粘剂。

微生物表面活性剂(bs)是微生物代谢产生的具有两亲结构表面活性剂，bs能分散乳化原油，大幅度降低原油粘度，是目前微生物采油的重要机理。bs主要分为糖脂类和脂肽类，前者为假单胞菌等产生，后者为芽孢杆菌产生，都能明显降低油水界面张力，剥离岩石孔隙表面原油并且将其分散乳化，芽孢杆菌是油藏中广泛存在的本源的采油功能微生物。

例如，美国专利us9598944-enzymeenhancedoilrecovery，酶促进采油中公开了生物酶已经被用于提高原油采收率，生物酶是一种蛋白质，其反应条件温和，具有专一性，是一种高效催化剂，据报道，其催化效率比一般化学催化剂快106-1014倍，生物酶是微生物产生的、环境友好的具有表面活性的物质，通常在极低浓度下起作用，而且已发现在实验室岩心驱替和现场试验中注入改性生物酶溶液增加了石油产量，生物酶驱油的主要机理为：(1)通过在岩石表面形成蛋白质膜，改变岩石的润湿性，使其更接近亲水状态，它们通过与水分子的氢键结合，使岩石表面变得亲水；(2)通过乳化作用降低油的粘度或界面张力，因为它们是由亲水亲油分子组成的，所以表现出两亲性结构，可以在界面胶束化，降低界面张力。其中，润湿性是控制储层中流体的位置，流动和分布的重要因素，一些文献已经讨论了润湿性对采油的影响，很多研究人员都试图在油藏中有利地改变润湿性，以改善水和水驱性能的自发吸收，从而提高采收率。酶是一组特定的蛋白质，由活细胞合成，是数千种生化反应的催化剂。它们既可以用来生产需要的化学品，也可以用来降解不需要的化学品，酶催化化学反应的机理：当底物进入酶的活性位点时，活性位点会降低该反应所需的活化能，加速或催化反应。然后底物就被转化成产物，最后，酶从活性位点释放，再去作为下一个反应的催化剂，如此循环使用。

酶包括水解酶、转移酶、裂解酶、异构酶、连接酶、氧化还原酶等。不同的酶具有不同的作用，目前工业中使用的大多数酶是水解酶，包括多种不同类型。例如：蛋白酶(水解肽)，酰胺酶(水解酰胺)，卤化酶(水解卤化物)，酯酶(水解酯)和脂肪酶(水解甘油三酯)，这类酶通过水解来分解某些化合物。近年来，不少研究者对酶在石油工业领域中的应用进行了研究和报导。

真菌及真菌产生的酶，对于稠油中重质组分如多环芳烃和胶质沥青质具有分解作用，成为微生物采油中一个新亮点。据报道，一些微生物如真菌可对沥青质进行氧化，因为它们具有特殊的酶，如过氧化物酶和漆酶，一些血红素蛋白，如氯过氧化物酶、细胞色素c过氧化物酶、细胞色素c还原酶、木质素过氧化物酶等，来自大型芽孢杆菌和大肠杆菌木质素过氧化物酶，能够对沥青质进行生物催化重整，去除石油卟啉和沥青质中的镍和钒。最近有报导说，从木材降解真菌中分离出的daedaleopsissp具有降解沥青质和二苯并呋喃的作用。在40℃、ph＝5的条件下培养14天后，该微生物消耗更多的沥青质和可在原油中产生88.7份的沥青质生物降解物。已经报导了能够对沥青质分子进行改性酶的明确的实验证据。真菌烟曲霉中的氯过氧化物酶能够转化石油卟啉和沥青质，在含有有机溶剂的体系中与水体系中，前者的修饰作用显著提高。在马心脏细胞色素c的阳离子已进行了沥青质和石油卟啉高度作用。用聚乙二醇对蛋白质表面进行化学修饰，得到可溶于有机溶剂的蛋白质-聚合物共轭物。此外，血红素丙酸酯的甲基酯化提高了活性位点的疏水性。真菌酶降解稠油中沥青质，去除其中的重金属如镍和钒等，因而能有效降低稠油粘度，剥离原油，改善稠油的流动性。

再如，中国专利cn108130064公开了一种枯草芽孢杆菌生物表面活性剂稠油降粘剂，但是该专利中添加了阴离子表面活性剂烷基磺酸盐和非离子表面活性剂烷基醇胺聚醚，不能完全被微生物降解，增加后期脱水难度和环保压力。

再如，中国专利cn108148565a公开了一种利用微生物表面活性剂制备离子液体型稠油降粘剂及其制备方法，该专利是在上述专利(cn108130064)基础上将微生物脂肽引入到阴离子或者阳离子离子液体中，增加了成本和环保风险。

目前，还未见将微生物表面活性剂与生物酶结合制备稠油降粘剂的详细报道。

技术实现要素：

基于现有技术存在的上述技术空白，本发明提供一种稠油生物化学降粘剂及其制备方法。

本发明所述稠油生物化学降粘剂，包括：

波茨坦短芽孢杆菌发酵混合脂肽溶液：30-60份；

复合生物酶：15-30份；

植物基非离子表面活性剂：10-20份；

抗菌剂：1-5份；

稳定剂：1-5份；

醇溶剂：10-20份；

上述各成分按质量计。

进一步地，复合生物酶为酯酶、脂肪酶、蛋白酶、淀粉酶、纤维素酶、酰胺酶、氧化还原酶、真菌漆酶和过氧化物酶中的任意四种或者多种组合。

进一步地，植物基非离子表面活性剂为茶皂素。

进一步地，稳定剂包括edta二钠和/或柠檬酸钠。

进一步地，抗菌剂包括四羟甲基硫酸磷thps和/或苯甲酸钾。

进一步地，醇溶剂包括乙二醇、丙二醇、丁二醇中的一种或多种。

本发明另提供一种稠油生物化学降粘剂的制备方法，包括如下步骤：

步骤1，将30-60份波茨坦短芽孢杆菌发酵混合脂肽溶液、15-30份复合生物酶、10-20份植物基非离子表面活性剂、1-5份稳定剂置入反应釜中，控制温度在50-60℃之间，搅拌50-80分钟；

步骤2：向反应釜中加入1-5份抗菌剂和醇溶剂，继续搅拌60-120分钟，降温至室温，静置2小时，即得降粘剂成品。

进一步地，植物基非离子表面活性剂为茶皂素；抗菌剂包括四羟甲基硫酸磷thps和苯甲酸钾；稳定剂包括edta二钠和柠檬酸钠。

与现有技术相比，本发明的优越效果在于：

1、本发明所述的稠油生物化学降粘剂，通过采用波茨坦短芽孢杆菌发酵混合脂肽溶液作为微生物代谢物脂肽类生物表面活性剂，具有润湿、乳化和分散作用，能够溶解增溶和破坏稠油沥青质聚集体；

2、本发明所述的稠油生物化学降粘剂，通过采用酯酶、脂肪酶、蛋白酶、淀粉酶、纤维素酶、酰胺酶、氧化还原酶、真菌漆酶和过氧化物酶中的四种或者多种作为复合生物酶，能快速剥离岩石矿物表面稠油，破坏稠油中卟啉重金属形成的稠环芳香结构，降低稠环芳烃与岩石矿物的络合力；

3、本发明所述的稠油生物化学降粘剂，通过采用茶皂素作为非离子表面活性剂，使茶皂素与生物表面活性剂结合以快速分散乳化稠油；

4、本发明所述的稠油生物化学降粘剂，通过采用edta二钠和柠檬酸钠作为稳定剂，能有效消除油藏环境中高价离子对阴离子脂肽生物表面活性剂的失活作用，消除有机沉淀；

5、本发明所述的稠油生物化学降粘剂，通过采用四羟甲基硫酸磷thps和苯甲酸钾作为抗菌剂，能够保持降粘剂的长期稳定性，抑制srb等有害微生物，并且能完全被微生物降解，无环保隐患。

保藏说明

保藏地址：中国北京的北京市朝阳区北辰西路1号院3号的中国科学院微生物研究所；

保藏日期：2014年11月18日；

菌种名称：波茨坦短芽胞杆菌；

拉丁名：brevibacillusborstelensis；

保藏机构：中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心；

保藏机构简称：cgmcc；

保藏编号：cgmccno.9981。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述，需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例1：

所述稠油生物化学稠油降粘剂，包括波茨坦短芽孢杆菌发酵混合脂肽溶液50份(粗脂肽液，脂肽有效含量3份)，复合生物酶18份(其中蛋白酶5份，酯酶5份，氧化还原酶5份，漆酶3份)，植物基非离子表面活性剂茶皂素12份，抗菌剂thps2份，稳定剂edta二钠3份，丙二醇和丁二醇(1：1)溶剂15份，上述各成分按质量计。将上述配比的波茨坦短芽孢杆菌发酵混合脂肽溶液，复合生物酶，茶皂素，edta二钠加入到2000升的陶瓷反应器中，搅拌均匀，加热至55℃，保温60分钟，然后加入上述配比的抗菌剂和醇溶液，继续搅拌保温60分钟，冷却至室温，出料得稠油降粘剂成品一，其中，波茨坦短芽孢杆菌在lb培养基中进行发酵，发酵条件为：ph5-9.5，温度为20-60℃。

实施例2：

所述稠油生物化学稠油降粘剂，包括波茨坦短芽孢杆菌发酵混合脂肽溶液40份(粗脂肽液，脂肽有效含量4份)，复合生物酶22份(其中淀粉酶4份，蛋白酶4份，酯酶5份，氧化还原酶5份，漆酶4份)，植物基非离子表面活性剂茶皂素15份，抗菌剂thps3份，稳定剂柠檬酸钠2份，edta二钠2份，乙二醇和丙二醇，丁二醇(1：1：1)溶剂16份，上述各成分按质量计。将上述配比的波茨坦短芽孢杆菌发酵混合脂肽溶液，复合生物酶，茶皂素，柠檬酸钠edta二钠加入到2000升的陶瓷反应器中，搅拌均匀，加热至58℃，保温70分钟，然后加入上述配比的抗菌剂和醇溶液，继续搅拌保温80分钟，冷却至室温，出料得稠油降粘剂成品二。

实施例3：

所述生物化学稠油降粘剂，包括波茨坦短芽孢杆菌发酵混合脂肽溶液52份(粗脂肽液，脂肽有效含量3份)，复合生物酶20份(其中酰胺酶3份，蛋白酶4份，酯酶5份，纤维素酶3份，氧化还原酶3份，漆酶2份)，植物基非离子表面活性剂茶皂素11份，抗菌剂thps2份，苯甲酸钾2份，稳定剂edta二钠3份，乙二醇和丁二醇(1：1)溶剂10份，上述各成分按质量计。将上述配比的波茨坦短芽孢杆菌发酵混合脂肽溶液，复合生物酶，茶皂素，edta二钠加入到2000升的陶瓷反应器中，搅拌均匀，加热至53℃，保温80分钟，然后加入上述配比的抗菌剂和醇溶液，继续搅拌保温90分钟，冷却至室温，出料得稠油降粘剂成品三。

实施例4：

一种生物化学稠油降粘剂，由波茨坦短芽孢杆菌发酵混合脂肽溶液45份(粗脂肽液，脂肽有效含量4份)，复合生物酶20份(其中淀粉酶3份，蛋白酶5份，酯酶4份，氧化还原酶6份，漆酶2份)，植物基非离子表面活性剂茶皂素16份，抗菌剂thps4份，稳定剂柠檬酸钠2份，edta二钠3份，丁二醇和丙二醇(1：1)溶剂10份，上述各成分按质量计。将上述配比的波茨坦短芽孢杆菌发酵混合脂肽溶液，复合生物酶，茶皂素，柠檬酸钠edta二钠加入到2000升的陶瓷反应器中，搅拌均匀，加热至55℃，保温80分钟，然后加入上述配比的抗菌剂和醇溶液，继续搅拌保温90分钟，冷却至室温，出料得稠油降粘剂成品四。

上述实施例1-4制得的稠油降粘剂，对某油田超稠油的降粘应用效果如下表1：

表1实施例1-4对特稠油的降粘效果

本发明制备的稠油降粘剂，以微生物代谢物和生物酶为主要成分，添加剂组分能被微生物降解，对脱水稠油降粘率达到40％以上，能使稠油乳化成水包油乳状液，乳化后降粘率达到99％以上，在稠油降粘开采和输送等方面具有广阔应用前景。

本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书界定。

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