專利名稱：小核菌硬葡聚糖發(fā)酵液作為油田鉆井液處理劑的應用的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種小核菌硬葡聚糖發(fā)酵液的新用途，特別是一種小核菌硬葡聚糖發(fā)酵液作為油田鉆井液處理劑的應用。
背景技術：
隨著近年來石油勘探開發(fā)向深部和海上發(fā)展，深井、超深井以及特殊工藝井鉆探越來越多，針對鉆井液技術發(fā)展的需要，促使油田化學工作者不斷開發(fā)新型鉆井液處理劑。目前較為普遍使用的鉆井液有以下幾類:分散鉆井液(Dispersed Drilling Fluids)、油基鉆井油(Oil—based Drilling Fluids)、合成基鉆井液(Synthetic Drilling Fluids)、氣體型鉆并流體(Gas—typed Drillg Fluids)、聚合物鉆井液(Polymer Drillig Fluids)。分散鉆井液(Dispersed Drilling Fluids)是指用淡水、膨潤土和各種對粘土與鉆屑起分散作用的處理劑(簡稱為分散型)配制而成的水基鉆井液。但分散型鉆井液的抑制性和抗污染能力較差，并且由于體系中固相含量高，對鉆井液的泵送、提高鉆速和保護油氣層等方面均有不利的影響。油基鉆井油(Oil—based Drilling Fluids)是指以油(柴油或礦物油)為連續(xù)相的鉆井液。由于其配制成本較高，以及使用時會對環(huán)境造成一定污染，因而使其應用受到一定的限制。聚合物鉆井液(Polymer Drillig Fluids)是以某些具有絮凝和包被作用的高分子聚合物作為主處理劑的水基鉆井液。這些聚合物可使鉆井液中各種固相顆粒保持在較微細顆粒狀態(tài)。其主要優(yōu)點表現(xiàn)在:(1)鉆井液固相含量低，鉆速可明顯提高，對油氣層的損害程度小；(2)剪切稀釋性強。環(huán)空流體的粘度、切力較高，攜帶巖屑的能力強；鉆頭噴嘴處流動阻力較小，有利于提高鉆 速；(3)聚合物處理劑具有較強的包被和抑制分散的作用，有利于保持井壁穩(wěn)定。聚合物鉆井液存在在問題。上述化學類鉆井液中含無機物、有機聚合物、油品、巖屑和重金屬等有毒物質，這些物質會嚴重污染環(huán)境。而人們環(huán)保意識的增強，國內環(huán)保法律、法規(guī)的日益健全，對在油氣鉆井中有著重要地位的鉆井液的環(huán)保性能有了更新的、嚴格的要求，所以鉆井液除了應該實現(xiàn)基本功能以外，還要滿足環(huán)保排放標準，不污染周圍的環(huán)境(包括土壤、動植物、地下水等)，不影響農作物生長及施工人員的健康安全等條件。近年來國外研發(fā)人員在對聚合物鉆井液的選擇上進行了大量研究，主要成果是，用丙烯酸類聚合物、淀粉的衍生物、生物聚合物以及聚環(huán)氧乙烷等處理劑可以配制出不同類型的聚合物鉆井液體系。小核菌硬葡聚糖(Scleroglucan)是小核菌(Sclerotium sp.)通過發(fā)酵所分泌出的一種胞外多糖。目前，在國際市場中，小核菌硬葡聚糖普遍應用在化妝品中，多做為保濕、抗炎、增稠成分。但是，目前未發(fā)現(xiàn)有將小核菌硬葡聚糖發(fā)酵液作為油田鉆井液處理劑的應用。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種小核菌硬葡聚糖發(fā)酵液作為油田鉆井液處理劑的應用，小核菌硬葡聚糖發(fā)酵液具有耐高溫、耐剪切、耐礦化度等特點，可以很好調節(jié)鉆井液性能。本發(fā)明解決其技術問題是通過以下技術方案實現(xiàn)的:一種小核菌硬葡聚糖發(fā)酵液作為油田鉆井液處理劑的應用。所述的油田鉆井液處理劑包括如下重量百分比的組分:小核菌硬葡聚糖發(fā)酵液2%_90%，水 10-98%。所述小核菌硬葡聚糖發(fā)酵液采用原位分離發(fā)酵法進行發(fā)酵生產，小核菌硬葡聚糖發(fā)酵中多糖含量為0.1%-2.5。所述小核菌硬葡聚糖發(fā)酵液原位分離發(fā)酵法進行發(fā)酵生產法的步驟為:(I).菌種培養(yǎng):在恒溫搖床或種子發(fā)酵罐中培養(yǎng)小核菌種子液。(2).利用發(fā)酵罐對小核菌進行發(fā)酵:將配制好的發(fā)酵培養(yǎng)基通過連續(xù)滅菌裝置進行滅菌后，進入空消滅菌后的發(fā)酵罐中，將培養(yǎng)好的小核菌種子液通過無菌接種管道以2 5%的比例接入發(fā)酵培養(yǎng)基中進行發(fā)酵培養(yǎng)，發(fā)酵條件為:初始通風比為0.8^1.2:1，發(fā)酵罐攪拌葉轉速為20(T400rpm，pH控制在3 4，溶氧量控制在20% 50%，溫度為25 30°C，罐壓為0.045 0.055MPa。

⑶.在線分離提取:發(fā)酵培養(yǎng)24小時后將發(fā)酵罐內的發(fā)酵液泵出至陶瓷微濾膜設備進行微濾分離，分離條件為:溫度為25-35°C、進膜壓力為0.15-0.25MPa、膜的孔徑為0.1-0.3 μ m，分離出多糖后含菌體的發(fā)酵液返回發(fā)酵罐繼續(xù)發(fā)酵，分離所得的多糖液泵至陶瓷超濾膜設備進行提取分純，提取分純條件為:溫度為25-35°C、進膜壓力為0.15-0.25MPa、膜的孔徑為7000-13000道爾頓分子量，提取分純后的發(fā)酵液返回發(fā)酵罐繼續(xù)參與發(fā)酵培養(yǎng)，對提取分純所得的多糖濃縮液進行收集。(4).連續(xù)補充發(fā)酵培養(yǎng)基,實現(xiàn)連續(xù)發(fā)酵:向發(fā)酵罐內連續(xù)補充發(fā)酵培養(yǎng)基,進行連續(xù)發(fā)酵。所述小核菌硬葡聚糖發(fā)酵液的制備方法還包括向發(fā)酵罐內補充堿液的步驟，通過補入30%NA0H溶液，控制發(fā)酵液pH為3 4。本發(fā)明的優(yōu)點和有益效果為:1、本發(fā)明將硬葡聚糖發(fā)酵液作為油田鉆井液處理劑，可以在溫度低于130°C，礦化度小于20000mg/l，pHl-12范圍內的地層環(huán)境下使用，克服了目前生物聚合物類產品耐溫性差、易受地層礦化度及PH影響等不利因素，適用范圍更廣，耐受惡劣地層條件能力更強。2、本發(fā)明中的小核菌硬葡聚糖采用原位分離發(fā)酵法進行生產小核菌硬葡聚糖發(fā)酵液的液態(tài)產品純度高，產物粘度大，做為鉆井液處理劑使用時需要將液態(tài)發(fā)酵液稀釋后使用，與目前使用的低粘度生物聚合物相比，使用成本大幅度降低。3、本發(fā)明中的小核菌硬葡聚糖的聚合多糖分子以棒狀三螺旋形存在，具有半剛性，使其具有很強的增稠能力，使得其作為油田鉆井液的主要性能優(yōu)于目前市場存在的黃原膠、韋蘭膠、瓜豆膠等生物聚合物，具有耐高溫、耐剪切、耐礦化度等特點，且與其他物質配伍性良好，其做為聚合物鉆井液處理劑使用可以很好調節(jié)鉆井液性能，適用于高溫高鹽等惡劣地質條件。4、本發(fā)明的小核菌硬葡聚糖在線發(fā)酵提取方法，在發(fā)酵過程中利用陶瓷膜分離提取方式將小核菌葡聚糖產物連續(xù)不斷從發(fā)酵液中提取出來，小核菌葡聚糖不會在發(fā)酵液中積累，從而避免了由于發(fā)酵液粘度增大、溶氧降低、P H值降低等問題而抑制產物合成，進而大幅度提高發(fā)酵生產小核菌葡聚糖的產率。5、本發(fā)明的小核菌硬葡聚糖在線發(fā)酵提取方法，由于在發(fā)酵過程中被連續(xù)分離出來的小核菌葡聚糖已經(jīng)過陶瓷膜的分離及提純，不再含有殘?zhí)呛蜔o機鹽分子，因此其多糖產物不需再進行分離提取，簡化了生產工藝，同時大幅度降低了提取成本。
具體實施例方式下面通過具體實施例對本發(fā)明作進一步詳述，以下實施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本發(fā)明的保護范圍。一種小核菌硬葡聚糖發(fā)酵液作為油田鉆井液處理劑的應用。主要適用于溫度30°C 130°C，礦化度< 20000mg/l，pHl-12范圍內的地層環(huán)境。所述的油田鉆井液處理劑包括如下重量百分比的組分:小核菌硬葡聚糖發(fā)酵液2%-90%，水10-98%。小核菌硬葡聚糖發(fā)酵液采用原位分離發(fā)酵法進行發(fā)酵生產，小核菌硬葡聚糖發(fā)酵中多糖含量為0.1%-2.5。小核菌硬葡聚糖發(fā)酵液的制備方法為原位分離發(fā)酵法，其步驟為:⑴.菌種培養(yǎng):利用IOOOml搖瓶在恒溫搖床 中培養(yǎng)小核菌種子液。菌種培養(yǎng)基的組份及其質量百分比為:蔗糖4%、硝酸鈉0.3%、玉米漿0.075%、酵母粉0.075%、氯化鉀0.05%、磷酸二氫鉀
0.05%、七水硫酸鎂0.05%,剩余為水，pH:5.0。搖床溫度30°C，搖床轉速150rpm，培養(yǎng)周期48小時。(2).利用30L發(fā)酵罐對小核菌進行發(fā)酵:將配制好的發(fā)酵培養(yǎng)基通過連續(xù)滅菌裝置進行滅菌后，進入空消滅菌后的發(fā)酵罐中，滅菌條件:121°C，罐壓:lkg/cm2，時間為20min。發(fā)酵培養(yǎng)基的組份及其質量百分比為:蔗糖4%、硝酸鈉0.3%、玉米漿0.075%、酵母粉0.075%、氯化鉀0.05%、磷酸二氫鉀0.05%、七水硫酸鎂0.05%,剩余為水，pH:5.0。搖床溫度30°C，搖床轉速150rpm。降溫至30°C時將培養(yǎng)好的小核菌種子液通過無菌接種管道以2 5%的比例接入20L發(fā)酵培養(yǎng)基中進行發(fā)酵培養(yǎng)，發(fā)酵條件為:初始通風比為1:1，發(fā)酵罐攪拌葉轉速為300rpm，pH控制在3.5，溶氧量控制在20% 50%，溫度為25 30°C，罐壓為0.045 0.055MPa。發(fā)酵培養(yǎng)周期為24-48小時。(3).在線分離提取:發(fā)酵培養(yǎng)24小時后將發(fā)酵罐內的發(fā)酵液泵出至陶瓷微濾膜設備進行微濾分離，分離條件為:溫度為30°C、進膜壓力為0.2MPa、膜的孔徑為0.2 μ m，分離后的發(fā)酵液返回發(fā)酵罐繼續(xù)發(fā)酵，分離所得的多糖液泵至陶瓷超濾膜設備進行提取分純，提取分純條件為:溫度為30°C、進膜壓力為0.2MPa、膜的孔徑為10000道爾頓分子量，提取分純后的發(fā)酵液返回發(fā)酵罐繼續(xù)參與多糖發(fā)酵，對提取分純所得的多糖濃縮液進行收集。(4).在線分離提取過程中向發(fā)酵罐內補充發(fā)酵培養(yǎng)基的步驟，以保證連續(xù)的發(fā)酵生產。還包括補充堿液步驟，通過補入30%Na0H溶液，控制發(fā)酵液pH為3.5。
采用本發(fā)明的小核菌硬葡聚糖在線發(fā)酵提取方法可將小核菌硬葡聚糖產量由傳統(tǒng)的間歇式發(fā)酵產量22g/L提高到28g/L，產率提高27.3%。生產I公斤小核菌硬葡聚糖，節(jié)約21.4%培養(yǎng)基原料。而且，采用陶瓷膜分離和提取，提取設備成本和運行費用也降低，總計每公斤小核菌硬葡聚糖成本價格比傳統(tǒng)間歇式發(fā)酵方法降低50%。下面結合試驗及試驗數(shù)據(jù)對進一步說明本發(fā)明。實施例1將小核菌硬葡聚糖發(fā)酵液與水比例按照10Kg，水90Kg混合制成油田鉆井液處理齊U，經(jīng)測試，以上述比例配制的小核菌硬葡聚糖油田鉆井液處理劑在PH1-13條件下粘度保持不變，而目前做為油田產品普遍使用的黃原膠其PH使用范圍為3-11，超過此范圍其粘度下降率達30%以上，且粘度不可恢復。所以小核菌硬葡聚糖做為油田鉆井液處理劑更能適應地質條件復雜的油井鉆探。實施例2將小核菌硬葡聚糖發(fā)酵液與水比例按照30Kg，水70Kg混合制成油田鉆井液處理齊U，經(jīng)測試，以此比例配制的小核菌硬葡聚糖油田鉆井液處理劑粘度達到500CP，在高剪切力攪拌后粘度恢復率達100%，具有良好的假塑性，而同為油田產品的聚丙烯酰胺，在高剪切力下攪拌，其粘度會有大幅下降，且粘度不可恢復，從而證明小核菌硬葡聚糖較聚丙烯酰胺具有更良好的假塑性。實施例3將小核菌硬葡聚糖發(fā)酵液與水比例按照90Kg，水IOKg混合制成油田鉆井液處理劑，經(jīng)測試，以此比例配制的小核菌硬葡聚糖油田鉆井液處理劑粘度達到3500cp，在130°C，粘度保持不變。而黃 原膠在70°C時粘度已出現(xiàn)大幅下降，且恢復至室溫時粘度不能還原，證明黃原膠在高溫油井中無法應用，而小核菌硬葡聚糖由于其良好的耐溫性，做為鉆井液處理劑應用范圍更廣，更能適應地質條件惡劣的地層環(huán)境。
權利要求
1.一種小核菌硬葡聚糖發(fā)酵液作為油田鉆井液處理劑的應用。
2.根據(jù)權利要求1所述的小核菌硬葡聚糖發(fā)酵液作為油田鉆井液處理劑的應用，其特征在于:所述的油田鉆井液處理劑包括如下重量百分比的組分:小核菌硬葡聚糖發(fā)酵液2%-90%，水 10-98%。
3.根據(jù)權利要求1所述的小核菌硬葡聚糖發(fā)酵液作為油田鉆井液處理劑的應用，其特征在于:所述小核菌硬葡聚糖發(fā)酵液采用原位分離發(fā)酵法進行發(fā)酵生產，小核菌硬葡聚糖發(fā)酵中多糖含量為0.1%-2.5。
4.根據(jù)權利要求1所述的小核菌硬葡聚糖發(fā)酵液作為油田鉆井液處理劑的應用，其特征在于:所述小核菌硬葡聚糖發(fā)酵液原位分離發(fā)酵法進行發(fā)酵生產法的步驟為: (1).菌種培養(yǎng): 在恒溫搖床或種子發(fā)酵罐中培養(yǎng)小核菌種子液。
⑵.利用發(fā)酵罐對小核菌進行發(fā)酵: 將配制好的發(fā)酵培養(yǎng)基通過連續(xù)滅菌裝置進行滅菌后，進入空消滅菌后的發(fā)酵罐中，將培養(yǎng)好的小核菌種子液通過無菌接種管道以2 5%的比例接入發(fā)酵培養(yǎng)基中進行發(fā)酵培養(yǎng)，發(fā)酵條件為:初始通風比為0.8^1.2:1，發(fā)酵罐攪拌葉轉速為20(T400rpm，pH控制在3 4，溶氧量控制在20% 50%，溫度為25 30°C，罐壓為0.045 0.055MPa。
(3).在線分離提取: 發(fā)酵培養(yǎng)24小時后將發(fā)酵罐內的發(fā)酵液泵出至陶瓷微濾膜設備進行微濾分離，分離條件為:溫度為25-35 °C、進膜壓力為0.15-0.25MPa、膜的孔徑為0.1-0.3 μ m，分離出多糖后含菌體的發(fā)酵液返回發(fā)酵罐繼續(xù)發(fā)酵，分離所得的多糖液泵至陶瓷超濾膜設備進行提取分純，提取分純條件為:溫度為25-35°C、進膜壓力為0.15-0.25MPa、膜的孔徑為7000-13000道爾頓分子量，提取分純后的發(fā)酵液返回發(fā)酵罐繼續(xù)參與發(fā)酵培養(yǎng)，對提取分純所得的多糖濃縮液進行收集。
(4).連續(xù)補充發(fā)酵培養(yǎng)基,實現(xiàn)連續(xù)發(fā)酵: 向發(fā)酵罐內連續(xù)補充發(fā)酵培養(yǎng)基，進行連續(xù)發(fā)酵。
5.根據(jù)權利要求3所述的小核菌硬葡聚糖發(fā)酵液作為油田鉆井液處理劑的應用，其特征在于:所述小核菌硬葡聚糖發(fā)酵液的制備方法還包括向發(fā)酵罐內補充堿液的步驟，通過補入30%NA0H溶液，控制發(fā)酵液pH為3 4。
全文摘要
本發(fā)明涉及小核菌硬葡聚糖發(fā)酵液作為油田鉆井液處理劑的應用。可以在溫度低于130℃，礦化度小于20000mg/l，pH1-12范圍內的地層環(huán)境下使用，克服了目前生物聚合物類產品耐溫性差、易受地層礦化度及pH影響等不利因素，適用范圍更廣，耐受惡劣地層條件能力更強。
文檔編號C12P19/08GK103087688SQ20121058733
公開日2013年5月8日 申請日期2012年12月28日 優(yōu)先權日2012年12月28日
發(fā)明者魏吶, 張英筠, 何雨青, 許勤虎, 王祥河, 溫冰, 程偉, 吳頔, 劉陽, 王珺, 郭偉 申請人:天津市工業(yè)微生物研究所