一种提高原油采收率的生物脂肽表面活性剂采油剂

摘要

本发明的一种提高原油采收率的生物脂肽表面活性剂采油剂涉及一种微生物采油技术领域，将产脂肽表面活性剂菌枯草芽孢杆菌ACCC01430，经发酵后制得发酵液，将发酵液与营养液按3～5：1的体积比混合即制成生物脂肽表面活性剂驱油剂；所述的营养液是糖蜜1％、尿素1％，蛋白胨0.5％，酵母膏0.2％，磷酸氢二铵0.3％，余量是水。所述的发酵液是将枯草芽孢杆菌ACCC01430是通过下列方法进行发酵的制得。本发明的一种提高原油采收率的生物脂肽表面活性剂采油剂，在地面发酵可产生大量脂肽表面活性剂,该表活剂能够乳化原油,改善岩石润湿性,降低油-水界面张力,降低原油粘度；该菌能够在50℃油层中繁殖生长。营养液促使菌体生长，活化微生物进行采油。

说明书

技术领域

本发明涉及一种微生物采油技术领域，特别是涉及到一种提高原油采收率的生物脂肽表面活性剂采油剂。

背景技术

微生物提高采收率技术的基本方法从广义的角度来说，主要包括两大类：一类是在地面通过工厂化发酵生产，从发酵液中分离出有用的代谢产物后再注入到油藏，通常也称为地面发酵法（on site or at surface），简称地面法；另一类是将油藏作为巨大的生物反应器，让微生物在地下油层中就地发酵，通常也称为地下发酵法（in situ），简称油层法。

微生物地下发酵（油层法）是把油层作为巨大的生物反应器，将选择的配伍性较好的微生物注入其中，利用微生物及其代谢产物（主要是利用微生物地下发酵和油层固有微生物的活动）提高石油采收率，利用微生物地下发酵提高采收率的研究是细菌采油和三次采油中价格便宜、效果良好、工艺简单的方法之一，它是微生物采油的发展方向。方法是把具有一定特性的细菌注入油层，由于细菌的活化及其代谢产物的作用，可采出油层中的残余油，从而提高采收率。在有饱和度极低的的油层，用其它方法无能为力时，采用地下发酵法效果较为显著。 

微生物在特定条件下（如合适的碳源、氮源、有机营养物、pH值及温度等），在其生长过程中分泌并排出体外的代谢产物有生物大分子蛋白、表面活性剂、有机酸、醇、醛、酮等。通过向油层注入营养物质能够激活油层固有微生物菌，使其大量生长繁殖，产生的多种代谢产物作用于油层，多种采油机理产生综合增油效应。

生物表面活性剂的研究最早见于 1946 年 ,ZoBell提出微生物产生的表面活性剂是微生物提高石油采收率的重要机制之一。60 年代之后 ,微生物对烃类乳化机制的研究引起人们的关注。用微生物生产表面活性剂成为生物技术领域中的一个新课题。1968年 ,Arima 等首次发现枯草芽胞杆菌(Bacillus subtilis)产生的脂肽类表面活性剂呈晶状 ,商品名为表面活性素(surfactin) ,是迄今已报道的效果最好的生物表面活性剂之一。生物表面活性剂易溶于水 ,在油水界面上具有良好的表面活性;可增加含油岩石的润湿性 ,使岩孔中的残油易于脱附 ,对原油具有较强的乳化降黏效果。与化学表面活性剂相比 ,它易被生物降解 ,不伤害地层 ,在三次采油和输油方面极具应用潜力。

生物表面活性剂始于60年代，70年代，加拿大、英国、西德、前苏联等国家先后进行了研究和开发。80年代已经研制出不同类型的生物表面活性剂。在表面活性剂的菌种的筛选、表面活性剂结构的测定和性能的评价以及获得这些表面活性剂最适宜的生产条件等方面开展了工作。随着分析手段的不断进步，高效液相色谱、柱层析、核磁共振(ＮＭＲ)、疏水作用色谱、盐析实验已应用于菌种的检测和代谢产物的分析中。目前已经发展了快速和可靠的方法来评价生物表面活性剂的产生菌和它们的活力，检测细胞表面的憎水性是一种快速鉴定菌种是否产生表面活性剂的方法。Belfast的Queen等人以枯草芽孢杆菌、大肠杆菌等6种菌作为实验对象证明了细胞表面憎水性和表面活性剂的产生有直接的关系。美国几个试验室70年代已经筛选了一个糖脂和脂蛋白表面活性剂。J.E.ajic试验室的(奥斯丁德克萨斯大学)几个产品已经商品化，成立了生物资源公司，并做了矿场实验。M.E.singer试验室、德国F.Wagner和美国的俄克拉荷马大学实验室都开展了系统的研究工作。我国从80年代开始，经微生物菌种筛选和选育，已研究出的糖脂类生物表活剂有槐糖脂、海藻糖脂和多糖脂，其中海藻类生物表活剂已应用在大庆油田的三元复合驱矿场试验，并取得了良好的效果。

目前国内生物表面活性剂不能达到工业化、规模化生产，同时生物表面活性剂质量性能难以保证，表现在表面张力高，在30mN/m以上，液体混浊，不均匀，保质期短，季节性影响严重，影响其高效应用。

发明内容

本发明旨在于克服现有技术如化学采油剂成本高、污染严重、提高采收率低等不足，提供了一种提高原油采收率的生物脂肽表面活性剂采油剂。

本发明的一种提高原油采收率的生物脂肽表面活性剂采油剂，将产脂肽表面活性剂菌枯草芽孢杆菌ACCC01430，经发酵后制得发酵液，将发酵液与营养液按3～5：1的体积比混合后，再加入弱碱碳酸钠调节PH至8-9，即制成生物脂肽表面活性剂驱油剂；

所述的营养液是糖蜜1％、尿素1％，蛋白胨0.5％，酵母膏0.2％，磷酸氢二铵0.3％，余量是水。

作为本发明的进一步改进，所述的发酵液是将枯草芽孢杆菌ACCC01430是通过下列方法进行发酵的制得，其具体步骤如下：

A、将斜面固体枯草芽孢杆菌ACCC01430菌种接入摇瓶培养，摇瓶中每500ml培养基接入1环菌种,温度为35±2℃、120转/分震荡培养12～16小时，得到摇瓶菌种； 

B、一级发酵培养：将A步骤制得的摇瓶菌种转接入装有培养基的一级发酵罐中，摇瓶菌种与培养基的体积比为1：19～20,在温度为35±2℃、pH6～7.5、通风比1: 0.3～0.5及搅拌速度为100～150转/分的条件下发酵培养10～14小时，得到一级发酵菌种；

C、二级发酵培养：将B步骤制得的一级发酵菌种转接入装有培养基的二级发酵罐中，一级发酵菌种与培养基的体积比为1:10，在温度为35±2℃、pH 6～7.5、通风比1: 0.3～0.5及搅拌速度为100～110转/分的条件下发酵培养10～14小时，得到二级发酵菌种；

D、发酵培养：将C步骤制得的二级发酵菌种转接入装有培养基的三级发酵罐中，二级发酵菌种与培养基的体积比为1：10，在温度为35±2℃、pH 6～7.5、通风比1: 0.3～0.5、搅拌速度为80～100转/分，在菌体处于衰落期进行补料，发酵培养24～26小时，得到脂肽生物表面活性剂。

作为本发明的进一步改进，所述的摇瓶及各级发酵罐培养基配方是：米糠油2～5%、尿素0.2～1.5%、糖蜜10～15%、KCl 0.05～1.0%、KH₂PO₄  0.05～1.2%、K₂HPO₄ 0.05～1.5%、酵母膏0.005～0.1%、复合微量元素0.005～0.01%，余量为水，pH为6.0 -7.5；

所述的复合微量元素为硫酸锌1.1 g/L、氧化锡 1.3 g/L、氯化锰 1.0 g/L、 硫酸铜 1.0 g/L、氧化钴 1.0g/L及溶剂水复配而成。

作为本发明的进一步改进，所述的补料是米糠油，每次补料量按发酵液总体积量的3%～5%补加。

作为本发明的进一步改进，各级发酵罐的装料系数是60～80%。

本发明的一种提高原油采收率的生物脂肽表面活性剂采油剂，在地面发酵可产生大量脂肽表面活性剂,该表活剂能够乳化原油,改善岩石润湿性,降低油-水界面张力,降低原油粘度；该菌能够在50℃油层中繁殖生长。营养液促使菌体生长，活化微生物进行采油。即原理表现为生物表面活性剂作用、微生物作用原油及营养剂激活本源菌三重作用。注入脂肽生物表面活性剂与营养物过程是采油的过程，此过程能够提高原油采收率1～3％，微生物在油层中大量生长作用油层，能够提高采收率2％～5％，总体提高采收率3％～10％。

本发明的一种提高原油采收率的生物脂肽表面活性剂采油剂，性能优于化学剂，且在生产和使用过程中不会严重污染环境及危害人类健康。

附图说明

说明书附图1是大庆油田实验油井生产曲线图。

具体实施方式

实施例1

本发明的一种提高原油采收率的生物脂肽表面活性剂采油剂：将产脂肽表面活性剂菌枯草芽孢杆菌ACCC01430，经发酵后制得发酵液，将发酵液与营养液按3：1的体积比混合后，加入弱碱碳酸钠调节PH至8-9，即制成生物脂肽表面活性剂驱油剂；

所述的营养液是糖蜜1％、尿素1％，蛋白胨0.5％，酵母膏0.2％，磷酸氢二铵0.3％，余量是水。

实施例2

本发明的一种提高原油采收率的生物脂肽表面活性剂采油剂：将产脂肽表面活性剂菌枯草芽孢杆菌ACCC01430，经发酵后制得发酵液，将发酵液与营养液按5：1的体积比混合后，加入弱碱碳酸钠调节PH至8-9，即制成生物脂肽表面活性剂驱油剂；

所述的营养液是糖蜜1％、尿素1％，蛋白胨0.5％，酵母膏0.2％，磷酸氢二铵0.3％，余量是水。

实施例3

本发明的一种提高原油采收率的生物脂肽表面活性剂采油剂：将产脂肽表面活性剂菌枯草芽孢杆菌ACCC01430，经发酵后制得发酵液，将发酵液与营养液按4：1的体积比混合，加入弱碱碳酸钠调节PH至8-9，即制成生物脂肽表面活性剂驱油剂；

所述的营养液是糖蜜1％、尿素1％，蛋白胨0.5％，酵母膏0.2％，磷酸氢二铵0.3％，余量是水。

本发明采用的菌的名称及菌种来源如下：

枯草芽孢杆菌（ACCC01430），中国农业微生物菌种保藏中心。

本发明实施例1～4中菌体的衰落期的标准，见高等教育出版社2002年5月第二版《微生物学教程》周德庆编著。在下述实施例中，进入三级发酵后，每小时检测一次。

实施例1～3所述的发酵液是将枯草芽孢杆菌ACCC01430是通过下列方法进行发酵的制得，其具体步骤如下：

A、将斜面固体枯草芽孢杆菌ACCC01430菌种接入摇瓶培养，摇瓶中每500ml培养基接入1环菌种,温度为35±2℃、120转/分震荡培养12～16小时，得到摇瓶菌种； 

B、一级发酵培养：将A步骤制得的摇瓶菌种转接入装有培养基的一级发酵罐中，摇瓶菌种与培养基的体积比为1：19～20,在温度为35±2℃、pH6～7.5、通风比1: 0.3～0.5及搅拌速度为100～150转/分的条件下发酵培养10～14小时，得到一级发酵菌种；

C、二级发酵培养：将B步骤制得的一级发酵菌种转接入装有培养基的二级发酵罐中，一级发酵菌种与培养基的体积比为1:10，在温度为35±2℃、pH 6～7.5、通风比1: 0.3～0.5及搅拌速度为100～110转/分的条件下发酵培养10～14小时，得到二级发酵菌种；

D、发酵培养：将C步骤制得的二级发酵菌种转接入装有培养基的三级发酵罐中，二级发酵菌种与培养基的体积比为1：10，在温度为35±2℃、pH 6～7.5、通风比1: 0.3～0.5、搅拌速度为80～100转/分，在菌体处于衰落期进行补料，每次补料量按发酵液总体积量的3%～5%补加，发酵培养24～26小时，得到脂肽生物表面活性剂；

上述各级发酵罐的装料系数是60～80%。

所述的摇瓶及各级发酵罐培养基配方是：米糠油2～5%、尿素0.2～1.5%、糖蜜10～15%、KCl 0.05～1.0%、KH₂PO₄  0.05～1.2%、K₂HPO₄ 0.05～1.5%、酵母膏0.005～0.1%、复合微量元素0.005～0.01%，余量为水，pH为6.0 -7.5；

所述的复合微量元素为硫酸锌1.1 g/L、氧化锡 1.3 g/L、氯化锰 1.0 g/L、 硫酸铜 1.0 g/L、氧化钴 1.0g/L及溶剂水复配而成。

将实施例1-4制备的驱油油经水井注入地层，通过微生物作用驱替油藏中原油，由采油井收获原油，从而提高原油的采收率。该驱油剂的表面张力25.6mN/m低于同类表面活性剂，并随时间增长活性增加、表面张力变低。与营养液复配提高原油采收率在7-10%，与弱碱形成二元驱油剂以及与聚合物、弱碱形成三元驱油剂提高采收率分别在9- 13%、19.7-22.6%。室内结果见表1。

表1生物脂肽表面活性剂复合驱油体系形成驱油剂物理模拟提高原油采收率

矿场应用于大庆头台油田、采油四厂，进行增油试验，原油物性得到大幅度改进，增油效果明显，见附图1、表2。

表2 矿场原油物性变化对比表

以上实验表明，该驱油剂对原油乳化降粘，改变原油物性，降低原油粘度有明显改观。与化学油田助剂相比，该微生物制剂综合油藏微生物采油与生物表面活性剂采油的双重机理，应用于三次采油前景广阔，对环保采油起到积极的推进作用。其界面张力达到10^-3mN/M。通过物理模拟试验表明：该系列体系采收率比水驱提高7～22.6%，并且耐温、耐盐性能良好。