一种强乳化性微生物清防蜡菌剂及其应用的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种强乳化性微生物清防蜡菌剂及其应用，属于油田化学【技术领域】。该清防蜡菌剂主要包括铜绿假单胞菌和地表地芽孢杆菌，具有较强的乳化能力，能分散原油，促进原油流动，改变井壁粘附功，阻止蜡晶在井壁的堆积，起到防蜡、清蜡的作用。采油过程中通过增大菌液初次使用量和延长关井时间，能使细菌更易在井壁附着形成稳定的防蜡区，并清理近井地层，提高防蜡、增油效果。经现场实施后，试验井半年内均未进行洗井和化学防蜡作业，表明清防蜡菌剂能在井筒中发挥较好的防蜡作用。试验井日产油量增长30％左右，泵效提高近10个百分点，产出液表面张力下降20～25％，原油凝点下降1～3℃。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本发明具体涉及一种强乳化性微生物清防蜡菌剂，以及该清防蜡菌剂的应用，属 于油田化学【技术领域】。 一种强乳化性微生物清防蜡菌剂及其应用
【背景技术】
[0002] 原油开采过程中，原油中的蜡质由于压力和温度的降低而析出，形成晶体，附着在 近井地带、井筒和泵阀等处，影响开采、提液系统的正常工作。需要周期性进行清蜡作业，除 去附着在井筒提液系统中的蜡晶。油田主要应用的清防蜡方法有电加热、掺热水、清蜡车、 化学防蜡、微生物清防蜡等方式。同其他方法相比，微生物清防蜡方式有节能、环保、不伤害 地层等优点，近年来已得到油田广泛关注和应用。
[0003] 微生物清防蜡技术，就是把在工业发酵罐中培养的细菌菌液注人油井处理井筒， 细菌会起到清、防蜡等生产维护作用。该技术在国内应用较多，如中国专利（申请号： 201110216878. 5)公开的一种清防蜡菌剂及应用，专利（申请号：201110024638. 5)公开的 一种新型微生物清防蜡菌剂及其应用等。微生物清防蜡技术所使用的细菌主要是石蜡降解 菌，通过降解原油中析出的和尚未析出的石蜡，达到清防蜡的目的。使用工艺主要是从油套 环空注入菌剂，通过油泵抽动进入油管，需根据菌剂性能和油井产状定期补充菌剂。目前， 该工艺主要存在两点不足：第一，该技术所用微生物以降解原油菌为主，但微生物降解石蜡 速度较慢，在实验室条件下通常要3?7天才能完成降解；第二，在油井生产时直接从套管 加入菌液，虽然可避免其影响生产，但是由于菌体同油管管壁接触时间过短（最快只有3 天）而限制防蜡效果。
[0004] 因此，需要开发一种代谢表活剂能力强的清防蜡菌种，能更快地改变井壁润湿性， 乳化原油，阻止蜡晶在井壁吸附。并改善使用工艺，使细菌更易在井壁附着，在井筒形成稳 定的防蜡区。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供一种强乳化性微生物清防蜡菌剂。
[0006] 同时，本发明还提供一种强乳化性微生物清防蜡菌剂的应用。
[0007] 为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：
[0008] -种强乳化性微生物清防蜡菌剂，主要包括铜绿假单胞菌和地表地芽孢杆菌。
[0009] 所述铜绿假单胞菌和地表地芽孢杆菌均可采用市售菌株。
[0010] 优选的，铜绿假单胞菌采用2株菌，命名为铜绿假单胞菌N1、铜绿假单胞菌N2,均 购自中国普通微生物菌种保藏管理中心（CGMCC)，保藏编号依次为CGMCC 1. 2814、CGMCC 1. 10452,中文菌名铜绿假单胞菌，拉丁学名Pseudomonas aeruginosa。
[0011] 优选的，地表地芽孢杆菌购自中国普通微生物菌种保藏管理中心（CGMCC)，保藏编 号 CGMCC 1.2673,拉丁学名 Geobacillus subterraneus。
[0012] 采用上述3种优选菌种的复配菌剂，具有较强的乳化能力，能降低油水界面张力， 分散原油，防止石蜡晶体的聚集。
[0013] 所述清防蜡菌剂可以为固态（干粉状），也可以为液态。当菌剂为固态干粉时， 三种菌单独保存，分别以脱脂乳或牛奶等为保护剂及载体，菌剂中三种菌干粉的质量比为 (1?5) : (1?5) : (1?5)。当菌剂为液态时，三种菌可单独保存，也可混合保存。单独保 存时，各菌种的菌体浓度分别为1〇7?1〇 9个/mL ;混合保存时，菌体总浓度为107?109个 /mL，各菌种的菌体数量相差在一个数量级以内。
[0014] 一种强乳化性微生物清防蜡菌剂的应用。具体为清防蜡菌剂在采油方面的应用， 包括以下步骤：
[0015] (1)取清防蜡菌剂发酵生产发酵菌液；
[0016] (2)采用发酵菌液配制注入菌液体系：
[0017] (3)将注入菌液体系注入油井。
[0018] 所述步骤（1)中发酵生产的方法为：将清防蜡菌剂加入发酵培养基中，35?50°C 条件下发酵至菌液中菌体浓度达到> 1〇8个/mL。发酵生产的目的为扩大培养，可根据实际 需要量进行多级发酵，如2?4级发酵。多级发酵中后一级发酵的菌液量是前一级发酵的 5?15倍，即扩大倍数为5?15倍。
[0019] 当清防蜡菌剂为固态时，需要单独活化各菌种，待菌体浓度均达到107?10 9个/ mL时，取各菌液等体积混合（复合菌液中各菌种的菌体浓度相差在一个数量级以内），再按 体积比1: (5?15)将复合菌液加入发酵培养基中，35?50°C条件下发酵70?75h，pH值 控制在6?8 ;再进行后一级发酵，每级发酵的发酵母液与发酵培养基的体积比为1: (5? 15)，即菌液量扩大5?15倍，发酵时间70?75h，pH值控制在6?8。
[0020] 当清防蜡菌剂为液态时，如为单独保存的菌液，等体积混合后再按体积比1: (5? 15)将复合菌液加入发酵培养基中（各菌液中菌体浓度相差在一个数量级以内），如为混合 保存的菌液，可直接按体积比1: (5?15)加入发酵培养基中进行发酵生产，35?50°C条件 下发酵70?75h，pH值控制在6?8 ;再进行后一级发酵，同上。液态降粘菌剂可采用如下 方法制备：将各菌种的单独培养液（菌体浓度分别为1〇8?1〇 9个/mL)等体积混合，即得。
[0021] 为准备现场施工而进行发酵扩大生产时，可具体采用如下方法：将各菌种单独活 化，各培养〇. 1?5L培养液，菌体浓度分别达1?5X 108个/mL ;取等体积菌液混合，按照 体积比1: (5?15)将复合菌液加入发酵培养基中，在35?50°C条件下发酵生产，最终发酵 菌液中菌体浓度达到> 1〇8个/mL为合格。多级发酵中每级发酵的时间为70?75h，pH值 控制在6?8。
[0022] 所述活化菌种采用的活化培养基配方为：牛肉膏3g/L，蛋白胨10g/L，NaCl 5g/L， 余量为水，pH值7. 2。
[0023] 所述的发酵培养基可采用常用的菌种发酵培养基，也可采用如下配方：NaCl 5? 10g/L，NH4N03 1. 5 ?3g/L，ΚΗ2Ρ04 0· 5 ?lg/L，Κ2ΗΡ04 4. 5 ?10g/L，FeS04 · 7H20 0· 02 ? 0· lg/L，MnS04 · H20 0· 3 ?lg/L，CaCl2 0· 1 ?0· 2g/L，玉米浆干粉 5 ?7g/L，蔗糖 10 ? 12g/L，余量为水，pH值6· 8?7· 8。
[0024] 所述步骤⑵中注入菌液体系为：以质量百分比计，发酵菌液10?20%、NaN03 0.05?(λ 1%、ΚΗ2Ρ04 (λ 1?0.5%、玉米浆干粉0.5?1%、化学增注剂1?L2%，余量为 水。
[0025] 所述的化学增注剂为市售商品，可采用新乡富邦科技有限公司生产的型号为 BTW-5918的产品，化学增注剂BTW-5918为高分子量表面活性剂，可增加菌液粘度，增加菌 液在油管内的停留时间，并降低油水界面张力。
[0026] 所述步骤（3)中注入菌液体系首次施工用量为油套环空体积和油管体积之和。注 入时，（以泵车）在开井状态、低压下（< 2. OMPa)由油套环空泵入，关井1?3天。目的 是将菌液充满油套环空和油管，使菌体与油管管壁充分接触、吸附，在井壁形成稳定的生物 场，使后补充的菌体能迅速占据井壁空间；并且改变其表面润湿性阻止石蜡在管壁的堆积。 同时菌液也可清理近井地带和井底的石蜡堵塞，增大产液量。油套环空的滞留菌液也可继 续繁殖，增大菌体量。首次施工并关井1?3天后即可正常开井生产。此后，定期在油套环 空中补充纯菌液，设计补充量和周期根据油井产液量和沉没度确定。实际情况可根据油井 泵效和产出液菌体浓度变化进行调整。
[0027] 本发明的有益效果：
[0028] 本发明中清防蜡菌剂主要包括铜绿假单胞菌和地表地芽孢杆菌，可使柴油乳化， 单菌乳化指数（EI24)最高可达100%，还可降低油水界面张力和粘附功，最多使水/煤油界 面张力由18. 3mN/m降至0. 4mN/m,使钢片油相粘附功由6. 4mN/m降至0. 5mN/m。由此复配 的菌剂具有较强的乳化能力，能分散原油，促进原油流动，改变井壁粘附功，阻止蜡晶在井 壁的堆积，起到防蜡、清蜡的作用。复合菌剂在原油、地层水环境中培养，对高凝油室内防蜡 率达78. 3%。
[0029] 本发明中清防蜡菌剂可通过发酵培养扩大生产，配制菌体体系后注入油井，实现 防蜡、增产目的。通过增大初次使用量和延长关井时间等方法，使细菌更易在井壁附着形成 稳定的防蜡区，并清理近井地层，提高防蜡、增油效果。经现场实施后，试验井半年内均未进 行洗井和化学防蜡作业，表明清防蜡菌剂能在井筒中发挥较好的防蜡作用。试验井日产油 量增长30%左右，泵效提高近10个百分点，产出液表面张力下降20?25%，原油凝点下降 1?：TC。表明该方法可有效乳化原油，提高原油在井筒中和地层中的流动性，减轻原油对 井筒的粘附，有效解决油井结蜡问题，并疏通近井地层，进而增加产量，为易结蜡油井的生 产维护、保产、增产提供一个高效、环保的技术选择。
【具体实施方式】
[0030] 下述实施例仅对本发明作进一步详细说明，但不构成对本发明的任何限制。
[0031] 实施例1
[0032] 本实施例中强乳化性微生物清防蜡菌剂，由铜绿假单胞菌N1 (CGMCC 1. 2814)、铜 绿假单胞菌N2(CGMCC 1. 10452)和地表地芽孢杆菌（CGMCC 1.2673)组成，3株菌均购自中 国普通微生物菌种保藏管理中心（CGMCC)，菌剂为固态干粉，三种菌单独保存，均以脱脂乳 为保护剂及载体，三种菌干粉的质量比为1:1:1。
[0033] 本实施例中强乳化性微生物清防蜡菌剂在采油方面的应用，包括以下步骤：
[0034] (1)单独活化各菌种，待各菌种菌体浓度达3. 2?4. 6 X 108个/mL，取各菌液（2L) 等体积混合，再按体积比为1:10将复合菌液加入发酵培养基中，在40°C条件下发酵培养 72h，控制pH值在6?8,发酵过程中不需要通氧气或空气，发酵完毕再进行下一级发酵，每 级发酵的发酵母液与发酵培养基的体积比均为1:5,经四级发酵制成发酵菌液，发酵菌液中 菌体浓度达4 X108个/mL;
[0035] 各菌种活化用培养基配方为：牛肉膏3g/L，蛋白胨10g/L，NaCl 5g/L，余量为蒸馏 水，pH 值 7.2 ;
[0036] 发酵培养基配方为：NaCl 5g/L，ΝΗ4Ν03 1. 5g/L，ΚΗ2Ρ04 0· 5g/L，K2HP04 4. 5g/L， FeS04 · 7H20 0· 02g/L，MnS04 · H20 0· 31g/L，CaCl2 0· lg/L，玉米浆干粉 5g/L，蔗糖 10g/L，， 余量为蒸馏水，pH值7.2 ;
[0037] (2)采用步骤（1)的发酵菌液配制注入菌液体系：以质量百分比计，发酵菌液 20%、NaN0 3 0· 1%、KH2P04 0.2%、玉米浆干粉0.5%、化学增注剂BTW-59181%，余量为现场 配注污水；
[0038] (3)注入菌液体系首次施工用量为油套环空体积和油管体积之和，注入时以泵车 在开井状态、低压下（<2. OMPa)由油套环空泵入，关井3天后正常开井生产。
[0039] 实施例2
[0040] 本实施例中强乳化性微生物清防蜡菌剂，由铜绿假单胞菌N1 (CGMCC 1. 2814)、铜 绿假单胞菌N2(CGMCC 1.10452)和地表地芽孢杆菌（CGMCC 1.2673)组成，3株菌均购自 中国普通微生物菌种保藏管理中心（CGMCC)，菌剂为液态，单独保存，各菌种的菌体浓度为 3. 2 ?4· 6X108 个/mL。
[0041] 本实施例中强乳化性微生物清防蜡菌剂在采油方面的应用，包括以下步骤：
[0042] (1)取各菌种菌液等体积混合，将复合菌液转至发酵罐中，按体积比为1:10加入 发酵培养基，在35°c条件下发酵培养72h，控制pH值在6?8,发酵过程中不需要通氧气或 空气，发酵完毕进行下一级发酵，每级发酵的发酵母液与发酵培养基的体积比均为1:10,经 四级发酵制成发酵菌液，其中前三级发酵使用搅拌机搅拌，搅拌转速90转/min (70?97转 /min范围），第四级发酵使用循环泵，泵速100方/h，经四级发酵后发酵菌液中菌体浓度达 3· 76X 108 个/mL ;
[0043] 发酵培养基配方为：NaCl 10g/L，NH4N03 3g/L，KH2P04 lg/L，K2HP04 10g/L， FeS04 · 7H20 0· lg/L，MnS04 · H20 0· 31g/L，CaCl2 0· lg/L，玉米浆干粉 5g/L，蔗糖 10g/L，，余 量为蒸馏水，pH值7.2 ;
[0044] (2)采用步骤（1)的发酵菌液配制注入菌液体系：以质量百分比计，发酵菌液 10%、NaN0 3 0·05%、ΚΗ2Ρ04 (λ 1%、玉米浆干粉1%、化学增注剂BTW-5918L2%，余量为现 场配注污水；
[0045] (3)注入菌液体系首次施工用量为油套环空体积和油管体积之和，注入时以泵车 在开井状态、低压下（< 2. OMPa)由油套环空泵入，关井3天后正常开井生产。
[0046] 试验例
[0047] 1、各菌种对烃类的乳化能力
[0048] 检测方法：将铜绿假单胞菌N1 (CGMCC 1. 2814)、铜绿假单胞菌N2 (CGMCC 1. 10452)和地表地芽孢杆菌（CGMCC 1.2673)三株菌分别由固态菌种形式接种至活化培养 基，45°C培养18h制备菌种母液。将三株菌的母液分别以5%比例（体积百分比）接种于原 油营养剂体系，45°C培养24h。检测菌液的乳化指数，并以挂片式界面张力仪测定柴油-发 酵液界面张力，评价其乳化能力。菌液界面张力和乳化指数检测结果见表1。
[0049] 乳化指数检测方法：取菌种发酵液5mL，与等量柴油同置于刻度试管内，快速震荡 一分钟，再静置24h，计算乳化层占整个有机相（乳化液与柴油）的体积比。
[0050] 活化培养基：牛肉膏3g/L，蛋白胨10g/L，NaCl 5g/L，余量为蒸馏水，pH值7. 2。
[0051] 原油营养剂体系：某高含蜡原油 l〇g/L，NaCl 5g/L，ΝΗ4Ν03 1. 5g/L，ΚΗ2Ρ04 0· 5g/ L，K2HP04 4. 5g/L，FeS04. 7H20 0· 02g/L，MnS04. H20 0· 31g/L，CaCl2 0· lg/L，玉米浆干粉 5g/ L，余量为蒸馏水，pH值7. 2。
[0052] 表1各菌种培养液的界面张力和乳化指数
[0053]
【权利要求】
1. 一种强乳化性微生物清防蜡菌剂，其特征在于：主要包括铜绿假单胞菌和地表地芽 孢杆菌。
2. 根据权利要求1所述的强乳化性微生物清防蜡菌剂，其特征在于：所述的铜绿假单 胞采用铜绿假单胞菌N1和铜绿假单胞菌N2两株菌，铜绿假单胞菌N1的保藏编号为CGMCC 1. 2814,铜绿假单胞菌N2的保藏编号为CGMCC 1. 10452。
3. 根据权利要求1或2所述的强乳化性微生物清防蜡菌剂，其特征在于：所述地表地 芽孢杆菌的保藏编号为CGMCC 1.2673。
4. 一种如权利要求1所述的强乳化性微生物清防蜡菌剂在采油方面的应用，其特征在 于：包括以下步骤： (1) 取清防蜡菌剂发酵生产发酵菌液； (2) 采用发酵菌液配制注入菌液体系： (3) 将注入菌液体系注入油井。
5. 根据权利要求4所述的强乳化性微生物清防蜡菌剂在采油方面的应用，其特征在 于：所述步骤（1)中发酵生产的方法为：将清防蜡菌剂加入发酵培养基中，35?50°C条件 下发酵至菌液中菌体浓度达到> 1〇8个/mL。
6. 根据权利要求5所述的强乳化性微生物清防蜡菌剂在采油方面的应用，其特征在 于：所述发酵生成采用多级发酵方式，后一级发酵的菌液量是前一级发酵的5?15倍。
7. 根据权利要求6所述的强乳化性微生物清防蜡菌剂在采油方面的应用，其特征在 于：所述发酵生产中每级发酵的时间为70?75h，pH值控制在6?8。
8. 根据权利要求5?7任一项所述的强乳化性微生物清防蜡菌剂在采油方面的应用， 其特征在于：所述的发酵培养基配方为：NaCl 5?10g/L，NH4N03 1. 5?3g/L，KH2P04 0. 5? lg/L，Κ2ΗΡ04 4. 5 ?10g/L，FeS04 · 7H20 0· 02 ?0· lg/L，MnS04 · H20 0· 3 ?lg/L，CaCl2 0. 1?0. 2g/L，玉米浆干粉5?7g/L，蔗糖10?12g/L，余量为水，pH值6. 8?7. 8。
9. 根据权利要求4?7任一项所述的强乳化性微生物清防蜡菌剂在采油方面的应用， 其特征在于：所述步骤（2)中注入菌液体系为：以质量百分比计，发酵菌液10?20%、NaN0 3 0.05?(λ 1%、ΚΗ2Ρ04 (λ 1?0.5%、玉米浆干粉0.5?1%、化学增注剂1?L2%，余量为 水。
【文档编号】E21B37/06GK104109516SQ201410284537
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年6月23日 优先权日:2014年6月23日
【发明者】郝春雷, 苗建生, 常国栋, 王剑, 张红华, 王孟江 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司河南油田分公司石油工程技术研究院