專利名稱：一種提高原油采收率的生物脂肽表面活性劑采油劑的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種微生物采油技術領域，特別是涉及到一種提高原油采收率的生物脂肽表面活性劑采油劑。
背景技術：
微生物提高采收率技術的基本方法從廣義的角度來說，主要包括兩大類一類是在地面通過工廠化發酵生產，從發酵液中分離出有用的代謝產物后再注入到油藏，通常也稱為地面發酵法(on site or at surface)，簡稱地面法；另一類是將油藏作為巨大的生物反應器，讓微生物在地下油層中就地發酵，通常也稱為地下發酵法(in situ)，簡稱油層法。微生物地下發酵(油層法)是把油層作為巨大的生物反應器，將選擇的配伍性較好的微生物注入其中，利用微生物及其代謝產物(主要是利用微生物地下發酵和油層固有微生物的活動)提高石油采收率，利用微生物地下發酵提高采收率的研究是細菌采油和三次采油中價格便宜、效果良好、工藝簡單的方法之一，它是微生物采油的發展方向。方法是把具有一定特性的細菌注入油層，由于細菌的活化及其代謝產物的作用，可采出油層中的殘余油，從而提高采收率。在有飽和度極低的的油層，用其它方法無能為力時，采用地下發酵法效果較為顯著。微生物在特定條件下(如合適的碳源、氮源、有機營養物、pH值及溫度等)，在其生長過程中分泌并排出體外的代謝產物有生物大分子蛋白、表面活性劑、有機酸、醇、醛、酮等。通過向油層注入營養物質能夠激活油層固有微生物菌，使其大量生長繁殖，產生的多種代謝產物作用于油層，多種采油機理產生綜合增油效應。生物表面活性劑的研究最早見于1946年JoBell提出微生物產生的表面活性劑是微生物提高石油采收率的重要機制之一。60年代之后，微生物對烴類乳化機制的研究引起人們的關注。用微生物生產表面活性劑成為生物技術領域中的一個新課題。1968年 ,Arima等首次發現枯草芽胞桿菌(Bacillus subtilis)產生的脂肽類表面活性劑呈晶狀 ，商品名為表面活性素(surfactin)，是迄今已報道的效果最好的生物表面活性劑之一。 生物表面活性劑易溶于水，在油水界面上具有良好的表面活性；可增加含油巖石的潤濕性 ，使巖孔中的殘油易于脫附，對原油具有較強的乳化降黏效果。與化學表面活性劑相比， 它易被生物降解，不傷害地層，在三次采油和輸油方面極具應用潛力。生物表面活性劑始于60年代，70年代，加拿大、英國、西德、前蘇聯等國家先后進行了研究和開發。80年代已經研制出不同類型的生物表面活性劑。在表面活性劑的菌種的篩選、表面活性劑結構的測定和性能的評價以及獲得這些表面活性劑最適宜的生產條件等方面開展了工作。隨著分析手段的不斷進步，高效液相色譜、柱層析、核磁共振(NM R )、疏水作用色譜、鹽析實驗已應用于菌種的檢測和代謝產物的分析中。目前已經發展了快速和可靠的方法來評價生物表面活性劑的產生菌和它們的活力，檢測細胞表面的憎水性是一種快速鑒定菌種是否產生表面活性劑的方法。Belfast的Queen等人以枯草芽孢桿菌、 大腸桿菌等6種菌作為實驗對象證明了細胞表面憎水性和表面活性劑的產生有直接的關系。美國幾個試驗室70年代已經篩選了一個糖脂和脂蛋白表面活性劑。J.E.ajic試驗室的(奧斯丁德克薩斯大學)幾個產品已經商品化，成立了生物資源公司，并做了礦場實驗。 Μ. E. singer試驗室、德國F. Wagner和美國的俄克拉荷馬大學實驗室都開展了系統的研究工作。我國從80年代開始，經微生物菌種篩選和選育，已研究出的糖脂類生物表活劑有槐糖脂、海藻糖脂和多糖脂，其中海藻類生物表活劑已應用在大慶油田的三元復合驅礦場試驗，并取得了良好的效果。目前國內生物表面活性劑不能達到工業化、規模化生產，同時生物表面活性劑質量性能難以保證，表現在表面張力高，在30mN/m以上，液體混濁，不均勻，保質期短，季節性影響嚴重，影響其高效應用。

發明內容
本發明旨在于克服現有技術如化學采油劑成本高、污染嚴重、提高采收率低等不足，提供了一種提高原油采收率的生物脂肽表面活性劑采油劑。本發明的一種提高原油采收率的生物脂肽表面活性劑采油劑，將產脂肽表面活性劑菌枯草芽孢桿菌ACCC01430，經發酵后制得發酵液，將發酵液與營養液按3 5 :1的體積比混合后，再加入弱堿碳酸鈉調節PH至8-9，即制成生物脂肽表面活性劑驅油劑；
所述的營養液是糖蜜1 %、尿素1 %，蛋白胨0. 5 %，酵母膏0.2%，磷酸氫二銨0. 3 %，余量是水。作為本發明的進一步改進，所述的發酵液是將枯草芽孢桿菌ACCC01430是通過下列方法進行發酵的制得，其具體步驟如下
A、將斜面固體枯草芽孢桿菌ACCC01430菌種接入搖瓶培養，搖瓶中每500ml培養基接入1環菌種，溫度為35士2°C、120轉/分震蕩培養12 16小時，得到搖瓶菌種；
B、一級發酵培養將A步驟制得的搖瓶菌種轉接入裝有培養基的一級發酵罐中，搖瓶菌種與培養基的體積比為1 19 20，在溫度為；35士2°C、pH6 7. 5、通風比1: 0. 3 0. 5 及攪拌速度為100 150轉/分的條件下發酵培養10 14小時，得到一級發酵菌種；
C、二級發酵培養將B步驟制得的一級發酵菌種轉接入裝有培養基的二級發酵罐中， 一級發酵菌種與培養基的體積比為1:10，在溫度為35士2°C、pH 6 7. 5、通風比1: 0. 3
0.5及攪拌速度為100 110轉/分的條件下發酵培養10 14小時，得到二級發酵菌種；
D、發酵培養將C步驟制得的二級發酵菌種轉接入裝有培養基的三級發酵罐中，二級發酵菌種與培養基的體積比為1 :10，在溫度為35士2°C、pH 6 7. 5、通風比1: 0.3 0.5、 攪拌速度為80 100轉/分，在菌體處于衰落期進行補料，發酵培養M 沈小時，得到脂肽生物表面活性劑。作為本發明的進一步改進，所述的搖瓶及各級發酵罐培養基配方是米糠油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%、復合微量元素0. 005 0. 01%，余量為水，pH為6. 0 -7. 5 ；
所述的復合微量元素為硫酸鋅1. 1 g/L、氧化錫1.3 g/L、氯化錳1.0 g/L、硫酸銅 1.0 g/L、氧化鈷1.0g/L及溶劑水復配而成。作為本發明的進一步改進，所述的補料是米糠油，每次補料量按發酵液總體積量的3% 5%補加。
4
作為本發明的進一步改進，各級發酵罐的裝料系數是60 80%。本發明的一種提高原油采收率的生物脂肽表面活性劑采油劑，在地面發酵可產生大量脂肽表面活性劑，該表活劑能夠乳化原油，改善巖石潤濕性，降低油-水界面張力，降低原油粘度；該菌能夠在50°C油層中繁殖生長。營養液促使菌體生長，活化微生物進行采油。即原理表現為生物表面活性劑作用、微生物作用原油及營養劑激活本源菌三重作用。注入脂肽生物表面活性劑與營養物過程是采油的過程，此過程能夠提高原油采收率 1 3%，微生物在油層中大量生長作用油層，能夠提高采收率2% 5%，總體提高采收率 3% 10%。本發明的一種提高原油采收率的生物脂肽表面活性劑采油劑，性能優于化學劑， 且在生產和使用過程中不會嚴重污染環境及危害人類健康。


說明書附圖1是大慶油田實驗油井生產曲線圖。
具體實施例方式實施例1
本發明的一種提高原油采收率的生物脂肽表面活性劑采油劑將產脂肽表面活性劑菌枯草芽孢桿菌ACCC01430，經發酵后制得發酵液，將發酵液與營養液按3 :1的體積比混合后，加入弱堿碳酸鈉調節PH至8-9，即制成生物脂肽表面活性劑驅油劑；
所述的營養液是糖蜜1 %、尿素1 %，蛋白胨0. 5 %，酵母膏0.2%，磷酸氫二銨0. 3 %，余量是水。實施例2
本發明的一種提高原油采收率的生物脂肽表面活性劑采油劑將產脂肽表面活性劑菌枯草芽孢桿菌ACCC01430，經發酵后制得發酵液，將發酵液與營養液按5 :1的體積比混合后，加入弱堿碳酸鈉調節PH至8-9，即制成生物脂肽表面活性劑驅油劑；
所述的營養液是糖蜜1 %、尿素1 %，蛋白胨0. 5 %，酵母膏0.2%，磷酸氫二銨0. 3 %，余量是水。實施例3
本發明的一種提高原油采收率的生物脂肽表面活性劑采油劑將產脂肽表面活性劑菌枯草芽孢桿菌ACCC01430，經發酵后制得發酵液，將發酵液與營養液按4 :1的體積比混合， 加入弱堿碳酸鈉調節PH至8-9，即制成生物脂肽表面活性劑驅油劑；
所述的營養液是糖蜜1 %、尿素1 %，蛋白胨0. 5 %，酵母膏0.2%，磷酸氫二銨0. 3 %，余量是水。本發明采用的菌的名稱及菌種來源如下
枯草芽孢桿菌(ACCC01430)，中國農業微生物菌種保藏中心。本發明實施例1 4中菌體的衰落期的標準，見高等教育出版社2002年5月第二版《微生物學教程》周德慶編著。在下述實施例中，進入三級發酵后，每小時檢測一次。實施例1 3所述的發酵液是將枯草芽孢桿菌ACCC01430是通過下列方法進行發酵的制得，其具體步驟如下A、將斜面固體枯草芽孢桿菌ACCC01430菌種接入搖瓶培養，搖瓶中每500ml培養基接入1環菌種，溫度為35士2°C、120轉/分震蕩培養12 16小時，得到搖瓶菌種；
B、一級發酵培養將A步驟制得的搖瓶菌種轉接入裝有培養基的一級發酵罐中，搖瓶菌種與培養基的體積比為1 19 20，在溫度為；35士2°C、pH6 7. 5、通風比1: 0. 3 0. 5 及攪拌速度為100 150轉/分的條件下發酵培養10 14小時，得到一級發酵菌種；
C、二級發酵培養將B步驟制得的一級發酵菌種轉接入裝有培養基的二級發酵罐中， 一級發酵菌種與培養基的體積比為1:10，在溫度為35士2°C、pH 6 7. 5、通風比1: 0. 3 0. 5及攪拌速度為100 110轉/分的條件下發酵培養10 14小時，得到二級發酵菌種；
D、發酵培養將C步驟制得的二級發酵菌種轉接入裝有培養基的三級發酵罐中，二級發酵菌種與培養基的體積比為1 :10，在溫度為35士2°C、pH 6 7. 5、通風比1: 0.3 0.5、 攪拌速度為80 100轉/分，在菌體處于衰落期進行補料，每次補料量按發酵液總體積量的3% 5%補加，發酵培養M 沈小時，得到脂肽生物表面活性劑；
上述各級發酵罐的裝料系數是60 80%。所述的搖瓶及各級發酵罐培養基配方是米糠油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%、復合微量元素0. 005 0. 01%，余量為水，pH為6. 0 -7. 5 ；
所述的復合微量元素為硫酸鋅1. 1 g/L、氧化錫1.3 g/L、氯化錳1.0 g/L、硫酸銅 1.0 g/L、氧化鈷1.0g/L及溶劑水復配而成。將實施例1-4制備的驅油油經水井注入地層，通過微生物作用驅替油藏中原油， 由采油井收獲原油，從而提高原油的采收率。該驅油劑的表面張力25. 6mN/m低于同類表面活性劑，并隨時間增長活性增加、表面張力變低。與營養液復配提高原油采收率在7-10%， 與弱堿形成二元驅油劑以及與聚合物、弱堿形成三元驅油劑提高采收率分別在9- 13%、 19.7-22.6%。室內結果見表1。表1生物脂肽表面活性劑復合驅油體系形成驅油劑物理模擬提高原油采收率
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礦場應用于大慶頭臺油田、采油四廠，進行增油試驗，原油物性得到大幅度改進，增油效果明顯，見附圖1、表2。
表2礦場原油物性變化對比表以上實驗表明，該驅油劑對原油乳化降粘，改變原油物性，降低原油粘度有明顯改觀。 與化學油田助劑相比，該微生物制劑綜合油藏微生物采油與生物表面活性劑采油的雙重機理，應用于三次采油前景廣闊，對環保采油起到積極的推進作用。其界面張力達到IO-3HiN/ M0通過物理模擬試驗表明該系列體系采收率比水驅提高7 22.6%，并且耐溫、耐鹽性能良好。
權利要求
1.一種提高原油采收率的生物脂肽表面活性劑采油劑將產脂肽表面活性劑菌枯草芽孢桿菌ACCC01430，經發酵后制得發酵液，將發酵液與營養液按3 5 :1的體積比混合后，加入弱堿碳酸鈉調節PH值至8-9，即制成生物脂肽表面活性劑驅油劑；所述的營養液是糖蜜1 %、尿素1 %，蛋白胨0. 5 %，酵母膏0.2%，磷酸氫二銨0. 3 %，余量是水。
2.如權利要求1所述的一種提高原油采收率的生物脂肽表面活性劑采油劑，其特征在于發酵液是將枯草芽孢桿菌ACCC01430是通過下列方法進行發酵的制得，其具體步驟如下A、將斜面固體枯草芽孢桿菌ACCC01430菌種接入搖瓶培養，搖瓶中每500ml培養基接入1環菌種，溫度為35士2°C、120轉/分震蕩培養12 16小時，得到搖瓶菌種；B、一級發酵培養將A步驟制得的搖瓶菌種轉接入裝有培養基的一級發酵罐中，搖瓶菌種與培養基的體積比為1 19 20，在溫度為；35士2°C、pH6 7. 5、通風比1: 0. 3 0. 5 及攪拌速度為100 150轉/分的條件下發酵培養10 14小時，得到一級發酵菌種；C、二級發酵培養將B步驟制得的一級發酵菌種轉接入裝有培養基的二級發酵罐中， 一級發酵菌種與培養基的體積比為1:10，在溫度為35士2°C、pH 6 7. 5、通風比1: 0. 3 0. 5及攪拌速度為100 110轉/分的條件下發酵培養10 14小時，得到二級發酵菌種；D、發酵培養將C步驟制得的二級發酵菌種轉接入裝有培養基的三級發酵罐中，二級發酵菌種與培養基的體積比為1 :10，在溫度為35士2°C、pH 6 7. 5、通風比1: 0.3 0.5、 攪拌速度為80 100轉/分，在菌體處于衰落期進行補料，發酵培養M 沈小時，得到脂肽生物表面活性劑。
3.根據權利要求2所述的一種提高原油采收率的生物脂肽表面活性劑采油劑，其特征在于搖瓶及各級發酵罐培養基配方是米糠油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%、復合微量元素0. 005 0. 01%,余量為水，pH為6. 0 -7. 5 ；所述的復合微量元素為硫酸鋅1. 1 g/L、氧化錫1.3 g/L、氯化錳1.0 g/L、硫酸銅 1.0 g/L、氧化鈷1.0g/L及溶劑水復配而成。
4.根據權利要求2所述的一種提高原油采收率的生物脂肽表面活性劑采油劑，其特征在于步驟D中所述的補料是米糠油，每次補料量按發酵液總體積量的3% 5%補加。
5.根據權利要求2或3或4所述的一種提高原油采收率的生物脂肽表面活性劑采油劑，其特征在于各級發酵罐的裝料系數是60 80%。
全文摘要
本發明的一種提高原油采收率的生物脂肽表面活性劑采油劑涉及一種微生物采油技術領域，將產脂肽表面活性劑菌枯草芽孢桿菌ACCC01430，經發酵后制得發酵液，將發酵液與營養液按3～51的體積比混合即制成生物脂肽表面活性劑驅油劑；所述的營養液是糖蜜1％、尿素1％，蛋白胨0.5％，酵母膏0.2％，磷酸氫二銨0.3％，余量是水。所述的發酵液是將枯草芽孢桿菌ACCC01430是通過下列方法進行發酵的制得。本發明的一種提高原油采收率的生物脂肽表面活性劑采油劑，在地面發酵可產生大量脂肽表面活性劑,該表活劑能夠乳化原油,改善巖石潤濕性,降低油-水界面張力,降低原油粘度；該菌能夠在50℃油層中繁殖生長。營養液促使菌體生長，活化微生物進行采油。
文檔編號C12P21/00GK102504789SQ20111034341
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月3日 優先權日2011年11月3日
發明者孫彥達, 張麗茹, 李國軍, 段寶顏, 沈玉江, 王柱 申請人:大慶華理能源生物技術有限公司