糖脂类生物表面活性剂及其在稠油降粘中的应用研究

摘要

随着我国经济的快速发展，常规原油的开采已不能满足日益增长的能源需求，这促使人们转向对非常规原油(稠油、超稠油)的开采，以缓和能源供求的不平衡。然而由于稠油粘度高、密度大、凝点高、流动性差等特点导致其开采困难，使得降低稠油的粘度、改善稠油的流动性成为解决稠油开采难题的关键。目前，对稠油开采方法的研究虽比较成熟，但仍存在运行成本高、破坏油藏地质条件、污染地层环境等不足。微生物降粘技术具有稳定性高、成本低、无二次污染、产出液后处理容易、能够耐受极端环境、经济效益好等优点，越来越受到人们的重视。
　　 本论文以胜利油田孤岛采油区的稠油为研究对象，采用化学和生物相结合的方法降低稠油的粘度，得到环境友好型稠油复配降粘剂。此复配降粘剂既能避免化学降粘剂对地层环境造成过大的二次污染，又可以充分发挥生物方法的优势，提高对稠油的降粘效果。通过室内模拟实验，对产生物表面活性剂菌株Bbai-1进行发酵培养，对所产生物表面活性剂进行定性分析，并用提取后的生物表面活性剂或菌株发酵液复配化学降粘剂SB-2对稠油进行降粘研究。所得主要结论如下：
　　 (1)类短短芽孢杆菌(Brevibacillus parabrevis)Bbai-1的最佳发酵条件为：温度25℃、盐度8 g·L-1、pH7.5；在最佳发酵条件下，发酵罐发酵培养168 h，发酵液的pH由7.5降低至5.6，最大菌浓可达3.1×109 cell·mL-1，发酵液的表面张力值在96 h左右降至最低值为29.61 mN·m-1，获取此生物表面活性剂的最佳时期是稳定生长期的中后期(96～144 h)，该生物表面活性剂的产量为2.12 g·L-1。
　　 (2)该生物表面活性剂的临界胶束浓度为120 mg·L-1，能将水溶液的表面张力降低至27.62 mN·m-1；在温度为15～80℃、pH为3.0～13.0、盐度为0～10％的范围内均具有较好的稳定性和较高的表面活性；该生物表面活性剂还具有较好的乳化稳定性，连续测试7 d后，乳化能力仍可以保持在44％左右；通过一系列的分析检测，推测此糖脂类生物表面活性剂可能为鼠李糖脂，其结构式可能为：
　　 (3)化学降粘剂SB-2与菌株：Bbai-1发酵液的最佳稠油降粘复配体系为：SB-2用量2.0 g·kg-1(原油)，菌株Bbai-1发酵液用量50％(即最佳油水比5/5)，降粘率可达96.43％。
　　 (4)对化学降粘体系、复配降粘体系分别与稠油相互作用后的原油样品进行气相色谱分析。结果表明：在保证稠油品质的前提下，与化学降粘体系相比，生物.化学复配降粘体系具有更好的经济与环境效益。