生物解堵驱油除垢剂及其生产方法

专利名称：：生物解堵驱油除垢剂及其生产方法
技术领域：
：本发明涉及一种生物解堵驱油除垢剂的生产方法及其应用，属于石油开采工业领域。技术背景油田在钻井、完井、修井、压井、洗井、冲沙、酸化、亚裂和釆油等生产过程中，常常造成各种各样的油田伤害，如乳化堵塞、水锁、悬浮颗粒堵塞、石蜡胶质沥青质等沉积、水垢等，特别是无机垢等与有机质如原油、蜡等包裹在一起的复合堵塞及油层岩石湿润性反转，给油田生产造成严重影响。目前油田常用的解堵驱油方法包括①酸化(基本是釆用强酸如稀盐酸)——酸化对无机结垢堵塞解堵效果明显，但对储层、油层、地下水、釆油设备伤害很大；②压裂——压裂是对致密储层人工造缝、改变渗流、增加产量的必要措施，但它改变了储层结构和压力平衡；③注热水(水蒸汽)——注热水开发在油田二次开发和稠油开发所必需的，目前是用循环水，但该方法也是油田水资源和电源消耗最大问题；④微生物解堵驱油一微生物解堵驱油是很有发展前途，目前处于试验应用阶段，效果相对其它方法较慢。总的来说化学驱油，如聚合物驱油，矿化度、剪切等因素影响其粘度，堵塞油层，釆出液处理困难，运行费用高；化学解堵对地层伤害严重，对油套管产生腐蚀，造成二次污染；物理解堵工艺复杂，成本高；微生物驱油、解堵，速度慢，周期长，受地层压力、温度、酸碱度的影响大，而且会产生新的衍生物堵塞油层等等。
发明内容本发明的目的是研究开发绿色环保且快速见效的生物解堵驱油除垢剂以满足采油工业的需要。本发明的主要原理是当本发明的除垢剂被注入并渗透进入所波及的岩芯孔喉中后，通过本发明的除垢剂本身的生物活性，清洁沉积油港，降低油垢解除堵塞，疏通阻滞渗流通道，改善并提高渗透率，从而将有效的孔喉提供给油流。在对原油进行降粘、诱导、激活、聚并成油流带的过程中，让油流在畅通的通道有效运动起来。沉积在岩芯表层的分子活性物，可以有效的保护岩芯，防止有机垢再次沉积。本发明所述的除垢剂的综合生物作用效果，使油井产油口袋(近井地带)和区块油藏在较长的时间里，不断保持畅通的油流运动和丰富储油量，发挥油井和区块开发的最大水平，产生明显的增产效果。本发明所述的生物解堵驱油除垢剂是由分离自油田的微生物——甲基单胞菌LT1株的发酵产物，该发酵产物具有高收率的表面活性。本发明的详细描述本发明所述的生物解堵驱油除垢剂是用甲基单胞菌LT1株菌(Me^y/cw70"w)(本菌株已于2007年07月10日送交中国微生物保藏委员会普通微生物保藏中心，保藏号为CGMCCNo.2103)作为生产菌种，通过在适宜的培养基中发酵而获得。1生产菌种菌种LT1属甲基单胞菌属细菌。甲基单胞菌LT1株具有甲基单胞菌的一般特性，直径0.5~2.0nm、长度1.5~100pm，杆状或球状。厌氧，代谢产物主要为气体，酸类，醇类和生物表面活性剂。菌丝初为白色，厚绒状，反面无色。能利用甲烷、甲醇等含甲基的碳水化合物为碳源和能源，细菌染色为革兰氏阴性。在固体培养基——富集含油琼脂培养基(质量比:牛肉膏0.3%,蛋白胨1%,NaCl0.5%,石油烃0.5%,琼脂粉1.2%,水补至100%;pH7.0)上生长时，菌落直径〈0.5mm,表面会出现淡黄色或其他颜色的菌落，并有粘液。肉眼可见，在长有菌落之处已溶解变薄。2液体培养基配方及制备2.1生物解堵驱油除垢剂液体培养基配方(质量比)营养肉汤1°/。~5%硫酸铵1%~10°/。糖蜜1%~8%维生素、蛋白胨、酵母粉※0.5%~1.0%氯化钠0.5%水补足至100%pH调整到7.2。※本发明所使用的维生素、蛋白胨、酵母粉配方(质量比)为复合维生素B※※0.4g维生素C0.6g蛋白胨l.Og酵母粉l.Og。※※本发明所使用的复合维生素B配方如下维生素B13.0g、维生素B21.5g、维生素B60.2g、烟酰胺10.0g、泛酸钩l.Og。2.2液体培养基的制备(各种成分均按其质量比加入)2.2.1净反应釜及相关的工艺管线。2.2.2根据反应釜的容积，将水加到法兰连接处(此处为反应釜的实际容积)。2.2.3根据反应釜的容积，提前将氯化钠(0.5%)溶化好，去除杂质。将盐水加入反应釜后IO(TC灭菌40min。检查水量。如反应鉴密闭，温度升到IO(TC后直接加糖蜜后灭菌。2.2.4根据水的量按P/。8。/。比例加入糖蜜，边加边搅拌，搅拌20min(均匀)，加热到IO(TC灭菌40min。2.2.5加糖蜜灭菌40min后，降温至85~8(TC后按1%~10°/。加入硫酸铵，搅拌均匀，858(TC恒温40min。2.2.6加铵盐后降温至656(TC按1%~5%的量加入营养肉汤及按0.5%~1.0%的量加入维生素、蛋白胨、酵母粉，搅拌均匀，65~60°C恒温40min。2.2.7用10n/。的氢氧化钠溶液和食用醋将pH值到7.2左右。3生物解堵驱油除垢剂制备过程3.1将原始生产菌株甲基单胞菌LT1株菌，本菌株已于2007年07月10日送交中国微生物保藏委员会普通微生物保藏中心，保藏号为CGMCCNo.2103，均匀接入固体培养基如富集含油琼脂培养基上(生产菌种图体培养基配方牛肉膏0.3%,蛋白胨1%，NaC10.5%，石油烃0.5%,琼脂粉1.2%,水补至100%;pH7.2)，置在38°C±1°C的培养箱中培养培养，生长良好时取出，可作生产用斜面菌种。3.2接入液体培养基[液体培养基配方营养肉汤1%~5%,铵盐1%~10%,糖蜜1°/0~8%，维生素、蛋白胨、酵母粉0.5%~1.0%，氯化钠0.5°/。，水补足至100%,pH7.2;其中维生素、蛋白胨、酵母粉为复合维生素B0.4g、维生素C0.6g、蛋白胨l.Og、酵母粉l.Og;又复合维生素B为维生素B13.0g、维生素B21.5g、维生素B60.2g、烟酰胺10.0g、泛酸钙l.Og。]中扩大培养成种子培养物。3.3在摇瓶及种子罐中用液体培养法将种子培进一步养物放大培养至生产培养所需种子液的量[液体培养基配方营养肉汤1%~5%,铵盐1%~10%，糖蜜1%~8%,维生素、蛋白胨、酵母粉0.5%~1.0%，氯化钠0.5%,水补足至/00%,pH7.2;其中维生素、蛋白胨、酵母粉为复合维生素B0.4g、维生素C0.6g、蛋白胨l.Og、酵母粉l.Og;又复合维生素B为维生素Bl3.0g、维生素B21.5g、维生素B60.2g、烟酰胺10.0g、泛酸钙l.Og。]。3.4接种与培养制备好的培养基随即分装到经蒸汽灭菌的带盖的培养桶(每桶约55kg,培养基液面留有不小于10cm高的空间)中，当培养液温度降到3(TC左右，按10%比例加入菌种，升温并恒温在3肚rC环境中，培养36h后开始抽样检验，由每釜培养基分装的培养桶中抽2~3个样。3648h每隔4h检验一次；4896h每隔2h检验一次，检验合格即停止培养。3.5产品检验及判定标准3.5.1检验方法3.5丄1将现场取回的油样在恒温水浴锅中熔化；3.5丄2取熔化的原油3040mL加入到50mL的比色管中；3.5丄3在原油凝固点以上5。C或45。C(低于油层温度)下，取浓度为10Q/。的生物环保酶2mL,沿管壁加入比色管中，静置l5min，放平比色管(使环保酶溶液在比色管底部分布均匀)，轻微转动比色管，比色管壁上的原油便立即脱落，静止3060s后，原油与生物环保酶便明显分层。将原油倒掉后，重新向试管中加入原油30~40mL，轻微转动，比色管壁上不挂原油。3.5.2检验判定标准按上述操作步骤操作，比色管壁上的原油如果能立即脱落，管壁上几乎不挂原油，说明生物环保酶具有显著的剥离原油的功能。重新向试管中加入原油轻微转动，比色管壁上不挂原油，说明生物环保酶在试管壁上形成了一层保护膜，产品已成熟。注入地层后可在岩石表面形成保护膜，防止蜡质、胶质、新青质的沉淀所造成的油层堵塞，延长油井高产期，提高油田开发效果。3.5定型'.产品检验合格，即产品成熟后，按0.2%加入苯钾酸钠，搅拌均匀。页3.6分装加入苯钾酸钠室温中静置1~2天后进行分装，每桶装50kg。3.7产品标准本发明所述生物解堵驱油除垢剂应符合以下标准:检验项目标准要求外观半透明浓缩液体pH值6.4-7.0水溶性完全溶解配伍性良好沸点綱。C原油剥离率275%界面张力$lxlO-3mN/M实验一用于单井吞吐增产1计算前置液和生物解堵驱油除港剂用量生物解堵驱油除垢剂用于单井吞吐增产时，首先根据施工油井的套管、油管的规格、射孔井段，有效厚度、孔隙度、解堵半径等参数，计算出前置液和生物解堵驱油除垢剂的用量。前置液根据施工油井的原油物性选择合适的表面活性剂(浓度建议为1%~2%)。1.1前置液用量V产兀(R2-r2)h其中V1一前置液用量m3h—施工油井的射孔顶部高度mR—套管内半径mr一油管外半径m如果油井不洗井时，前置液用量为井口到液面顶部高度油套环形空间的体积。1.2生物解堵驱油除垢剂用量V2=7iR2.h.cp其中V2—生物解堵驱油除垢剂用量m3R—油井处理半径mh—油层有效厚度mO—油层有效孔隙度％2施工步骤2.1接好井口和地面施工管线，试压25Mpa，不渗不漏为合格。2.2洗井清蜡:用锅炉洗井车洗井清蜡，至油管出口水温达到75T:,稳定1小时(一般为85°C以上水30m3)。2.3配置前置液。将前置液药剂和水(建议用经过深度处理后合格的含油污水)加入罐车后，用泵循环,使药剂与水混合均匀。2.4配置生物解堵驱油除港剂。生物解堵驱油除紫剂浓度根据施工油井的具体情况而定，一般为5%~10%。配制时根据罐车容积，将生物解堵驱油除垢剂和水(建议用经过深度处理后合格的含油污水)按比例加入罐车后，用泵循环，使与水混合均勻。2.5后置液，建议用经过深度处理后的含油污水。2.6向井内挤前置液、生物解堵驱油除垢剂和后置液。2.6.1打开套管和油管闸门，将70%的前置液试挤向油套环型空间；关闭油管阀门,向井内挤剩余的前置液；2.6.2挤入生物解堵驱油除裙剂；2.6.3挤后置液；2.6.4停泵，关闭套管闸门。说明为最大限度的保护井下设施，在向井内挤前置液、生物解堵驱油除垢剂和后置液的过程中，应缓慢注入，泵车的泵压以能挤入井内为原则，将泵压控制在最低，泵车的排量控制在最低排量。2.7拆除施工管线，关井反应35天后按地质方案要求恢复生产。注本发明所指前置液及后置液为如下含义1前置液是在使用生物解堵驱油除垢剂前、4h内添加在油井(或水井)中的液体。一般包括7090。C热水(洗井，使用量2吨)、5%稀盐酸(处理钩紫，使用量500kg)、10%石油表面活性剂(石油磺酸盐等，改变近井口地带亲油性为亲水性，保证生物解堵驱油除紫顺利注入，使用量500kg)。前置液是混合溶液，与生物解堵驱油除垢剂没有成分关联，它的使用目的是前处理井口，为了生物解堵驱油除垢剂更好的发挥作用，它本身可解决油井无机堵塞的问题，所以和生物解堵驱油除垢剂配合使用，达到井下综合治理的目的，因为井下堵塞是多原因的。2后置液在注入生物解堵驱油除紫剂后、4h内注入的溶液，一般为O号柴油，用量100200kg不等，它起到机械部位的清洗保护作用，因为此后要关井4872h，抽油机井下机械部位需要保护。也起到重新开启抽油机时的"油引"作用，占据井简油储空间。实验二用于注水井解堵增注1计算生物解堵驱油除紫剂用量生物解堵驱油除垢剂用于注水井解堵增注时，首先根据施工注水井解堵层的有效厚度、孔隙度、解堵半径等参数，计算出生物解堵驱油除垢剂的用量，计算方法如下V3=7iR2.h.(p其中V3—生物解堵驱油除裙剂用量m3R—油井处理半径mh—油层有效厚度m①一油层有效孔隙度％2施工步骤2.1接好井口和地面施工管线，试压25Mpa,不渗不漏为合格。2.2洗井:用锅炉洗井车反洗井，达到洗井质量要求。2.3配置生物解堵驱油除港剂。生物解堵驱油除港剂浓度根据施工水井的具体情况而定，一般为5%~0%。配制时根据罐车容积，将生物解堵驱油除垢剂和水(建议用经过深度处理后的含油污水)按比例加入罐车后，用泵循环，使与水混合均勻。2.4向井内挤生物解堵驱油除紫剂和经过深度处理后的含油污水。为最大限度的保护井下设施，在向井内挤前置液、生物解堵驱油除港剂和后置液的过程中，应缓慢注入，泵车的泵压以能挤入井内为原则，将泵压控制在最低，泵车的排量控制在最低排量。2.5拆除施工管线，关井反应12天后按地质方案要求恢复注水。实验三生物解堵驱油除垢剂的应用一处理油泥实验1目的意义通过生物解堵驱油除垢剂处理油泥实验，检验其处理油泥的效果一是检验其能否将油泥中的油从泥沙中分离出来，提高釆收率；二是检验其溶于水不溶于油的特性，它不改变原油物性，剥离原油后恢复原来的状态，可重复发挥作用，提高驱油周期和效果。2实验方法步骤2.1制备的生物解堵驱油除垢剂都可以认定其含量为100%。往生物解堵驱油除垢剂中添加水使其成为10%的溶液。2.2将一份体积的油泥加入到广口玻璃容器中，然后加入3倍体积的10%的生物解堵驱油除港剂。2.3将广口玻璃容器放在恒温水浴锅中加热到原油凝固点以上3~5°C，盖紧玻璃容器的盖子，用力摇晃lmin以上，直到将固体待处理物与生物解堵驱油除港剂完全混合均匀。2.4打开盖子，继续往玻璃容器中加入4倍体积的水，将盖子盖紧,再用力摇动lmin。2.5将玻璃容器放置试验台上，静止30min以上，然后观察试验结果。3检验标准如果生物解堵驱油除垢剂能处理该油泥，就会在玻璃容器的顶层观察到有油层出现，油层将会漂浮在生物解堵驱油除裙剂溶液的上面，泥砂沉淀到低部，三者之间有界面存在。实验四生物解堵驱油除垢剂的应用一生物解堵驱油除场剂剥离原油实验1实验目的意义通过生物解堵驱油除场剂剥离原油实验，检验其剥离原油、在岩石表面形成保护膜，防止蜡、胶质、新青质的沉淀所造成的油层堵塞，延长油井高产期，提高油田开发效果。2实验方法步骤2.1将现场取回的油样在恒温水浴锅中熔化；2.2取熔化的原油3040mL加入到50mL的比色管中；2.3在原油凝固点以上5"C或45°C(低于油层温度)下，取浓度为10%的生物解堵驱油除垢剂12mL,沿管壁加入比色管中，轻微转动，比色管壁上的原油便立即脱落，静止30-60秒后，原油与生物解堵驱油除垢剂便明显分层。将原油倒掉后，重新向试管中加入原油30-40mL，轻微转动，比色管壁上不挂原油。3检验标准将生物解堵驱油除垢剂加入试管后，轻微转动，比色管壁上的原油如果立即脱落，管壁上几乎不挂原油，说明生物解堵驱油除裙剂具有显著的剥离原油的功能。重新向试管中加入原油轻微转动，比色管壁上不挂原油，说明生物解堵驱油除垢剂在试管壁上形成了一层保护膜，注入地层后可在岩石表面形成保护膜，防止蜡、胶质、沥青质的沉淀所造成的油层堵塞，延长油井高产期，提高油田开发效果。实验五生物解堵驱油除垢剂的应用——生物解堵驱油除紫剂与地层水的配伍性试验1试验目的意义通过配伍性实验，检验生物解堵驱油除紫剂与油层水能否配伍，以检验其堵塞油层的可能性。2实验方法步骤将10%的生物解堵驱油除港剂与任意矿化度的地层水以不同的比例(见下表)相混合，放入恒温氺洛锅中，在高于油层温度3。C的温度下放置24h后，观察溶液是否透明和产生混浊或沉淀情况。10%LS型生物解堵驱油除港剂与地层水配伍性测试数据表<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>3检验标准按上述方法放置24h后，如果溶液呈透明并无产生混浊或沉淀，说明生物解堵驱油除裙剂与油层水的配伍良好。实验六旋滴法测量油水超低界面张力方法釆用上海梭伦科技有限公司生产的Texas-500型旋滴界面张力测定仪，按国家标准(GB6541-86)石油产品油对水界面张力测定法测定。本发明的优点本发明所涉及的生物解堵驱油除垢剂是一种以蛋白质为基质的非活性催化剂，是一种可独立在油田应用的生物制剂。本发明具有以下的优点1.生物解堵驱油除垢剂溶于水，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，所以注入地层后不堵塞油层，解决化学驱油、微生物驱油堵塞油层的问题。2.不增加釆出污水的COD(化学需氧量)和BOD(生化需氧量)，不会造成水质的污染。3.不增加釆出液后续处理工艺的难度和运行费用，解决化学驱后续处理工艺难度大，运行费用高的问题。4.应用在油水井解堵，施工简单、见效快，经济效益显著。5.配伍性好，可与水任意比例混合，不产生沉淀，不受矿化度的影响，适应性强。6.呈中性、无毒无害，有可靠的安全性和生物降解性，因此它对人体无毒害，对生产设备无损害，对油层无污染，解决化工产品的污染问题。7.生物解堵驱油除垢剂挤入地层后，一部分在地层岩石孔隙表面吸附、润湿、催化、浸泡，降低储层岩石的表面张力，使岩石表面的碳氢化合物剥落、分散，形成稀释油墙、油流带；另一部分吸附在岩石表面的生物酶形成一定厚度的分子膜，具有改善、稳定岩层，阻止再次沉积的作用，同时酶分子膜改变了岩石的润湿性，使岩石表面润湿性由油湿向水湿反转，减小原油在孔隙中的流动阻力，提高了油相渗透率，有助于降水增油，达到驱油、提高采收率的目的。具体实施例方式实施例1液体培养基的制备1.1加工前的准备工作洗净反应釜及其相关的工艺管线1.2加水根据反应釜的容积(如3吨)将水加到法兰连接处为反应釜的容积(如3吨釜即达到了3吨)。3.2.3加盐根据反应釜的容积，提前将氯化钠溶化好，去除杂质。如3吨釜加工3吨产品可提前化15kg盐。将盐水加入反应釜后100°C灭菌40min。检查水量。如反应釜密闭，温度升到IO(TC后直接加糖蜜后灭菌。3.2.4加糖蜜根据水的量按比例加120kg糖蜜，边加边搅拌，搅拌20min(均勻)，加热到IO(TC灭菌40min。3.2.5铵盐加糖蜜灭菌40min后，降温至85~8(TC后按比例加铵盐，搅拌均匀，858(TC恒温40min。3.2.6加复合维生素、蛋白胨、酵母粉和营养肉汤加入铵盐150kg后降温至656(TC按比例加维生素、蛋白胨、酵母粉(配方为复合维生素B0.4g、维生素C0.6g、蛋白胨l.Og、酵母粉l.Og;其0.2g、烟酰胺10.0g、泛酸钙1.0g。)24kg，及营养肉汤120kg，搅拌均匀，656(TC恒温40min。3.2.7调pH值用10%的氢氧化钠溶液和食用醋将pH值'到7.2左右。3.2.8放料制备好的培养基随即分装到经蒸汽灭菌的带盖的培养桶(每桶约55kg，培养基液面留有不小于10cm高的空间)。2接种与培养培养液温度降到3(TC左右，按10%比例加入菌种，即每培养桶种加入5.5升种子液，混匀后升温并恒温在38土rC,培养3化后开始抽样检验，每釜抽23个样。3648h每隔4小时检验一次；4896h每隔2h检验一次，检验合格即停止培养。154定型产品检验合格，即产品成熟后，按0.2%加入苯钾酸钠0.4kg，搅拌均匀。5分装加入苯钾酸钠室温中静置1-2天后进行分装，每桶装50kg。权利要求1、一种甲基单胞菌属的细菌LT1菌(Methylomonas)，本菌已于2007年07月10日送交中国微生物保藏委员会普通微生物保藏中心，保藏号为CGMCCNo.2103。2、一种用于石油开采领域的生物解堵驱油除垢剂的生产方法，其特征在于(1)、该生物解堵驱油除垢剂是用保藏号为CGMCCNo.2103的甲基单胞菌属的细菌LT1菌作为生产菌种；(2)、其生产用液体培养基是由以下成分按质量比组成营养肉汤1%~5%,铵盐1%~10%,糖蜜1%~8°/。，维生素、蛋白胨、酵母粉0.5%~1.0%,氯化钠0.5%,水补足至100%,pH7.0;其中维生素、蛋白胨、酵母粉为复合维生素B0.4g、维生素C0.6g、蛋白胨l.Og、酵母粉l.Og;又复合维生素B为维生素B13.0g、维生素B21.5g、维生素B60.2g、烟酰胺10.0g、泛酸钙l.Og;(3)、按10%的种子液接入液体培养基中，于381。C发酵，96小时的培养物，按质量比0.2%加入苯钾酸钠，搅拌均匀而成。全文摘要本发明涉及一种利用微生物发酵的方法生产具有高生物活性的生物解堵驱油除垢剂及其生产方法。将本品挤入地层后，可降低储层岩石的表面张力，使岩石表面的碳氢化合物剥落、分散，并可提高了油相渗透率，有助于降水增油，达到驱油提高采收率的目的。文档编号C12N1/20GK101157905SQ20071012153公开日2008年4月9日申请日期2007年9月10日优先权日2007年9月10日发明者李太朝,王建国申请人:王建国